KR20210109069A - Substrate processing apparatus and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 박막의 특성을 최적화할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method, and more particularly, to a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of optimizing the properties of a thin film.
일반적으로 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 장비는, 디스플레이 제조 공정 또는 반도체 제조공정 중에 진공 상태에서 가스의 화학적 반응을 이용하여, 절연막, 보호막, 산화막, 금속막 등을 기판에 증착시키기 위해 사용된다.In general, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) equipment uses a chemical reaction of a gas in a vacuum state during a display manufacturing process or a semiconductor manufacturing process to deposit an insulating film, a protective film, an oxide film, a metal film, etc. on a substrate used to make
이때, 플라즈마란 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 상태를 말하며, 플라즈마 방전은 이온, 자유 라디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스여기에 사용되고 있다.At this time, plasma refers to a state in which negatively charged electrons and positively charged ions are separated at ultra-high temperature, and plasma discharge is used for gas excitation to generate an active gas containing ions, free radicals, atoms, and molecules.
최근, 반도체 장치의 제조를 위한 웨이퍼나 글라스 기판은 더욱 대형화되어가고 있어, 플라즈마 이온 에너지에 대한 제어능력이 높고 대면적의 처리 능력을 갖는 확장성이 용이한 플라즈마 소스가 요구되고 있다.In recent years, wafers and glass substrates for manufacturing semiconductor devices are becoming larger, and a highly scalable plasma source having a high control capability for plasma ion energy and a large-area processing capability is required.
한편, 기판처리장치의 생산성 향상, 공정 균일성 등의 다양한 목적으로 하나의 공정챔버 내에서 복수의 기판에 대한 기판처리가 이루어지는 경우가 있다.On the other hand, there are cases in which substrate processing for a plurality of substrates is performed in one process chamber for various purposes such as improvement in productivity of the substrate processing apparatus and process uniformity.
예로서, 이러한 기판처리장치는, 기판처리를 수행하는 공정챔버와, 공정챔버 상측에 설치되어 처리공간으로 공정가스를 분사하는 복수의 가스분사부들과, 복수의 가스분사부들에 대응되어 공정챔버 내에 설치되며, 기판을 지지하는 복수의 기판지지부들을 포함한다.For example, such a substrate processing apparatus includes a process chamber for performing substrate processing, a plurality of gas injection units installed above the process chamber to inject a process gas into the processing space, and a plurality of gas injection units corresponding to the plurality of gas injection units within the process chamber. It is installed and includes a plurality of substrate support parts for supporting the substrate.
즉, 복수의 처리공간을 통해 복수의 기판에 대한 기판처리가 가능한 기판처리장치에 RF전력을 인가하여 플라즈마 분위기를 형성할 수 있으며, 이 경우 각 처리공간들에 RF전력을 분배하여 인가함으로써 각 처리공간들 각각에 플라즈마 분위기를 형성할 수 있다.That is, a plasma atmosphere can be formed by applying RF power to a substrate processing apparatus capable of processing a plurality of substrates through a plurality of processing spaces. A plasma atmosphere may be formed in each of the spaces.
한편, 이 경우, 각 처리공간들에 분배되는 RF전력에 따라 각 처리공간들에서 기판처리가 수행되는 기판들 사이의 두께 편차가 발생하는 바 각 처리공간들 사이의 두께 편차를 최소화하기 위하여 RF전력의 각 처리공간들로의 분배기술이 요구되고 있다.On the other hand, in this case, the thickness deviation between the substrates on which the substrate processing is performed in each processing space is generated according to the RF power distributed to each processing space. distribution technology to each processing space of
종래에는, 각 처리공간들에 대응되어 RF전력의 분배기 말단에 설치되는 센서를 통해 임피던스 파라미터를 측정하고, 측정된 파라미터를 서로 비교하여 복수의 처리공간들 사이로 분배되는 RF 파워단의 가변 커패시터를 제어함으로써, 각 처리공간들로 제공되는 RF전력의 분배를 제어했다.Conventionally, an impedance parameter is measured through a sensor installed at the end of a distributor of RF power corresponding to each processing space, and the measured parameter is compared with each other to control a variable capacitor of the RF power stage distributed among a plurality of processing spaces. By doing so, the distribution of RF power provided to each processing space was controlled.
이 경우, 센서의 민감도 저하로 인해, 전류와 전압 사이의 위상차를 정확히 측정하기 어려워, 측정되는 파라미터의 신뢰도가 낮아지고, 측정된 파라미터를 기반으로 RF전력을 분배하는 경우, 각 처리공간들에서 처리되는 기판들의 두께편차의 정합성이 미달되는 문제점이 있다.In this case, due to the decrease in sensitivity of the sensor, it is difficult to accurately measure the phase difference between the current and the voltage, the reliability of the measured parameter is lowered, and when RF power is distributed based on the measured parameter, processing is performed in each processing space. There is a problem in that the consistency of the thickness deviation of the substrates to be used is insufficient.
특히, 각 처리공간들에 대응되어 설치되는 센서를 통해 파라미터를 측정하고, RF전력의 분배를 실시하는 경우, 특정 처리공간에 대한 RF전력의 분배값을 보상에 따라 다른 처리공간들에 대한 임피던스값에 영향을 줘 기판들의 두께편차를 최소화하도록 RF전력을 분배하지 못하는 문제점이 있다.In particular, when a parameter is measured through a sensor installed to correspond to each processing space and RF power is distributed, the impedance value for other processing spaces is compensated for by compensating for the distribution value of RF power for a specific processing space. There is a problem in that the RF power cannot be distributed to minimize the thickness deviation of the substrates by affecting the
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 복수의 처리공간들에서 처리되는 기판들 사이의 두께편차의 정합성이 뛰어나도록 RF전력 분배가 가능한 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus and a substrate processing method capable of distributing RF power so that the consistency of thickness deviation between substrates processed in a plurality of processing spaces is excellent in order to solve the above problems .
본 발명은, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 서로 다른 기판을 처리하기 위한 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들이 형성되는 공정챔버(10)와, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에 대응되어 구비되며 상기 기판이 안착되는 복수의 기판지지부(30)들과, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 대응되게 구비되어 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 가스를 공급하기 위한 복수의 가스공급부(20)들을 포함하며, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 플라즈마를 발생시키기 위해 RF전력을 분배하여 공급하는 기판처리장치로서, 플라즈마를 발생시키기 위한 RF전력을 생성하는 전원공급부(100)와; 상기 전원공급부(100)와 상기 공정챔버(10) 사이에 구비되어 임피던스를 매칭하는 매칭부(200)와; 상기 매칭부(200)와 상기 공정챔버(10) 사이에서 구비되어 상기 RF전력을 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분기하여 공급하며, 상기 분기된 RF전력을 조절하도록 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 각각 대응되어 구비되는 가변커패시터들을 포함하는 전력분배부(300)와; 상기 전력분배부(300)에서 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들로 공급되는 전력의 분배를 제어하기 위한 제어부(400)를 포함하며, 상기 제어부(400)는, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되어 형성된 각 기판들의 박막두께 편차와 상기 가변커패시터들 사이의 상관관계를 이용하여 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에서 처리되는 기판들의 박막두께 편차를 최소화하도록 상기 가변커패시터들을 각각 제어하여 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들로 분배 공급되는 상기 RF전력을 조절하는 기판처리장치를 개시한다.The present invention was created to achieve the object of the present invention as described above, and the present invention is a
상기 제어부(400)는, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께 각각에 대하여 상기 가변커패시터들 각각을 변수로 하는 관계식을 산출할 수 있다.The
상기 관계식은, The relation is,
(T1, T2, T3, T4는 각각 S1, S2, S3, S4 처리공간에서의 각 기판의 박막두께, V1,V2,V3,V4는 각각 S1, S2, S3, S4 처리공간에 대응되는 가변커패시터의 커패시턴스값) 일 수 있다.(T1, T2, T3, and T4 are the thin film thicknesses of each substrate in the processing spaces S1, S2, S3, and S4, respectively, and V1, V2, V3, and V4 are variable capacitors corresponding to the processing spaces S1, S2, S3, and S4, respectively. of capacitance value).
또한 본 발명은, 서로 다른 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들을 형성하며 플라즈마가 발생되어 기판처리를 수행하는 공정챔버(10)의 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 RF전력을 분배 공급하는 기판처리장치의 기판처리방법으로서, 상기 전원공급부(100)를 통해 공급되는 RF전력을 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분기하여 공급하는 RF전력분배단계(S200)와; 분배되는 RF전력을 통해 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 각각 형성되는 플라즈마를 통해 기판들을 처리하는 기판처리단계(S300)를 포함하며, 상기 RF전력분배단계(S200)는, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판들 각각의 박막두께값을 측정하기 위하여 증착을 수행하는 샘플링증착단계(S220)와; 상기 샘플링증착단계(S220)를 통해 측정된 값을 토대로, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께 각각에 대하여 상기 가변커패시터들을 변수로 하는 관계식을 산출하는 관계식산출단계(S230)와; 산출된 관계식을 토대로 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에서 처리되는 기판들의 박막두께 편차를 최소화하도록 상기 가변커패시터들을 가변하는 설정단계(S240)를 포함하는 기판처리방법을 개시한다.In addition, the present invention forms a plurality of different processing spaces ( S1 , S2 , S3 , S4 ), and the plurality of processing spaces ( S1 , S2 , S3 , S3 , A substrate processing method of a substrate processing apparatus for distributing RF power to each of S4), and branching the RF power supplied through the
상기 샘플링증착단계(S220) 이전에, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분배되어 공급되는 RF전력이 서로 동일하게 분배되도록하는 상기 가변커패시터들의 커패시턴스값을 설정하는 기준설정단계(S210)를 포함할 수 있다.Before the sampling and deposition step (S220), the reference setting for setting the capacitance value of the variable capacitors so that the RF power distributed and supplied to the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) is equally distributed to each other It may include step S210.
상기 샘플링증착단계(S220)는, 상기 기준설정단계(S210)를 통해 기준으로 설정된 상기 가변커패시터들의 커패시턴스값일 때의 상기 기판들 각각의 박막두께를 측정하기 위한 최초 1회 증착과, 상기 가변커패시터들을 가변하여 그에 따른 상기 기판들 각각의 박막두께를 측정하기 위한 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들의 수에 대응되어 복수회 증착을 실시할 수 있다.The sampling and deposition step (S220) is a first-time deposition for measuring the thin film thickness of each of the substrates when the capacitance values of the variable capacitors are set as a reference through the reference setting step (S210), and the variable capacitors are Deposition may be performed a plurality of times according to the number of the plurality of processing spaces S1 , S2 , S3 , S4 for measuring the thin film thickness of each of the substrates according to the variable.
상기 설정단계(S240)는, 상기 관계식산출단계(S230)를 통해 산출된 관계식을 토대로, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리되는 기판들의 박막두께 편차가 최소가 되도록 상기 가변커패시터들의 커패시턴스값을 설정할 수 있다.In the setting step (S240), the thin film thickness deviation of the substrates processed in the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) is the minimum based on the relational expression calculated through the relational expression calculation step (S230). Capacitance values of the variable capacitors may be set as much as possible.
상기 RF전력분배단계(S200) 전에 상기 공정챔버(10)와 상기 RF전력을 공급하는 전원공급부(100) 사이의 임피던스를 매칭하는 임피던스매칭단계(S100)를 추가로 포함할 수 있다.An impedance matching step (S100) of matching the impedance between the
본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법은, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들의 기판처리에 따른 기판두께 결과값과, 가변커패시터 제어값 사이의 관계 함수를 설정하여 RF전력을 분배함으로써, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 사이의 기판 두께의 정합성이 뛰어난 이점이 있다.A substrate processing apparatus and a substrate processing method according to the present invention set a relation function between a substrate thickness result value according to substrate processing in a plurality of processing spaces ( S1 , S2 , S3 , S4 ) and a variable capacitor control value to set the RF power By distributing , there is an advantage in that the consistency of the thickness of the substrate between the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4 is excellent.
특히, 본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법은, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들의 기판처리에 따른 기판두께 결과값과, 가변커패시터 제어값 사이의 관계 함수를 통해 RF전력을 분배하는 바, 종래의 센서 민감도에 무관하게 함수화된 가변커패시터 값의 조절을 통해 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 사이의 기판 두께편차의 안정적인 정합성 달성이 가능한 이점이 있다.In particular, in the substrate processing apparatus and substrate processing method according to the present invention, the resultant value of the substrate thickness according to the substrate processing of the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4, and the variable capacitor control value through the relationship function between the RF When power is distributed, it is possible to achieve stable matching of substrate thickness deviations between the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) through adjustment of the functionalized variable capacitor value regardless of the conventional sensor sensitivity. .
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리장치를 도식화한 개념도이다.
도 2는, 도 1의 기판처리장치의 기판처리방법을 나타내는 순서도이다.1 is a conceptual diagram schematically illustrating a substrate processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a substrate processing method of the substrate processing apparatus of FIG. 1 .
이하 본 발명에 따른 기판처리장치 및 기판처리방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a substrate processing apparatus and a substrate processing method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 기판을 처리하기 위한 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들이 형성되는 공정챔버(10)와, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에 대응되어 구비되며 상기 기판이 안착되는 복수의 기판지지부(30)들과, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 대응되게 구비되어 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 가스를 공급하기 위한 복수의 가스공급부(20)들을 포함하며, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 플라즈마를 발생시키기 위해 RF전력을 분배하여 공급하는 기판처리장치로서,As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus according to the present invention includes a
플라즈마를 발생시키기 위한 RF전력을 생성하는 전원공급부(100)와; 상기 전원공급부(100)와 상기 공정챔버(10) 사이에 구비되어 임피던스를 매칭하는 매칭부(200)와; 상기 매칭부(200)와 상기 공정챔버(10) 사이에서 구비되어 상기 RF전력을 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분기하여 공급하며, 상기 분기된 RF전력을 조절하도록 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 각각 대응되어 구비되는 가변커패시터들을 포함하는 전력분배부(300)와; 상기 전력분배부(300)에서 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들로 공급되는 전력의 분배를 제어하기 위한 제어부(400)를 포함한다.a
이때, 상기 제어부(400)는, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되어 형성된 각 기판들의 박막두께 편차와 상기 가변커패시터들 사이의 상관관계를 이용하여 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에서 처리되는 기판들의 박막두께 편차를 최소화하도록 상기 가변커패시터들을 각각 제어하여 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들로 분배 공급되는 상기 RF전력을 조절할 수 있다.At this time, the
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 공정챔버(10) 내의 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 설치되어 공정가스를 분사하는 복수의 가스분사부(20)들과, 복수의 가스분사부(20)들에 각각 대향 배치되어 기판을 지지하는 복수의 기판지지부(30)들을 추가로 포함할 수 있다. In addition, the substrate processing apparatus according to the present invention includes a plurality of
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 매칭부(200)의 출력단에 배치되어, RF전력의 출력값을 측정하는 제1RF센서(500)를 포함할 수 있다.Also, the substrate processing apparatus according to the present invention may include a
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 대응되어 전력분배부(300)를 통해 분배되는 RF전력을 측정하는 복수의 제2RF센서(600)들을 포함할 수 있다.In addition, in the substrate processing apparatus according to the present invention, a plurality of
여기서 본 발명에 따른 기판은, 증착, 식각 등 기판처리가 수행되는 구성으로서, 반도체 제조용기판, LCD 제조용 기판, OLED 제조용 기판, 태양전지 제조용 기판, 투명 글라스기판 등 어떠한 기판도 가능하다.Here, the substrate according to the present invention is a configuration in which substrate processing such as deposition and etching is performed, and any substrate such as a semiconductor manufacturing substrate, a LCD manufacturing substrate, an OLED manufacturing substrate, a solar cell manufacturing substrate, and a transparent glass substrate is possible.
그리고 본 발명에 따른 기판처리장치에 의하여 수행되는 기판처리는, 처리공간 내에서 증착, 식각 등 플라즈마를 이용한 기판처리를 수행하는 기판처리공정이면 PECVD 공정 등 어떠한 공정도 가능하다.In addition, the substrate processing performed by the substrate processing apparatus according to the present invention may be any process, such as a PECVD process, as long as it is a substrate processing process that performs substrate processing using plasma, such as deposition and etching, in a processing space.
상기 공정챔버(10)는, 기판처리를 위한 처리공간을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The
예를 들면, 상기 공정챔버(10)는, 상측에 개구가 형성된 챔버본체와, 챔버본체의 개구에 탈착가능하게 결합되어 챔버본체와 함께 처리공간을 형성하는 상부리드를 포함하여 구성될 수 있다.For example, the
또한, 상기 공정챔버(10)는, 복수의 기판들에 대한 기판처리를 위하여 서로 다른 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들을 형성할 수 있으며, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들은 공정챔버(10) 내에서 서로 완전히 분리된 공간은 아니나, 공간적으로 구분되는 처리공간일 수 있다.In addition, the
즉, 상기 공정챔버(10)는, 복수의 기판들에 대한 기판처리를 위하여 서로 다른 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들을 형성할 수 있으며, 각 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들은 각각에 대하여 가스를 분사하는 가스분사부(20)들과, 가스분사부(20)에 대향되는 위치에서 기판을 지지하는 기판지지부(30)들을 각각 포함할 수 있다.That is, the
더 나아가, 상기 공정챔버(10)는, 각 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 플라즈마 분위기가 형성되어 플라즈마를 이용한 복수의 기판에 대한 기판처리가 가능할 수 있다.Furthermore, in the
이 경우, 후술하는 전력분배부(300) 및 각각의 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 대응되어 구비되는 가변커패시터들을 통해 각 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 대한 플라즈마 분위기를 개별적으로 조절할 수 있다.In this case, each of the plurality of processing spaces ( S1 , S2 , S3 , S4 ) through the
상기 가스분사부(20)들은, 각 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 설치되어 공정가스를 분사하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The
특히, 상기 가스분사부(20)들은, 후술하는 전원공급부(100)와 연결되어 전원공급부(100)에서 발생되어 전력분배부(300)를 거쳐 분배되는 RF전력이 인가될 수 있으며, 대향되어 설치되는 기판지지부(30)와의 사이에 전위차를 형성함으로써 처리공간에 플라즈마 분위기가 형성되도록 할 수 있다.In particular, the
한편, 이 경우 상기 가스분사부(20)들은, 전력분배부(300)를 통해 분배된 RF전력이 인가됨으로써, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4) 각각에 대한 플라즈마의 개별 제어가 가능할 수 있다.On the other hand, in this case, the
상기 기판지지부(30)들은, 복수의 가스분사부(20)들에 각각 대향 배치되어 기판을 지지하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The
예를 들면, 상기 기판지지부(30)들은, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4) 각각에 설치되어 가스분사부(20)와의 사이에 전위차가 형성되도록 접지로서 역할을 수행할 수 있다.For example, the
한편, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들은 2개 이상의 처리공간을 형성할 수 있으며, 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 4개의 처리공간들로 구성될 수 있다.Meanwhile, the plurality of processing spaces S1 , S2 , S3 , and S4 may form two or more processing spaces, for example, as shown in FIG. 1 , may be composed of four processing spaces. .
이 경우, 단일의 전원공급부(100)로부터 발생되는 RF전력을 각 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 RF전력을 인가하기 위해서는, RF전력을 분배하여 공급할 필요가 있는데, 이 과정에서 RF전력의 분배에 따라 각 처리공간들에 형성되는 플라즈마 분위기가 상이하여 각 처리공간들에서 기판처리되는 기판들 사이의 박막두께의 편차가 발생할 수 있다.In this case, in order to apply the RF power generated from the single
또한, RF전력을 동일하게 분배한 경우에도 각 처리공간들에 대응되는 가변커패시터에 따라 각 처리공간들에서 형성되는 플라즈마 분위기가 상이하여 각 처리공간들에서 기판처리되는 기판들 사이의 박막두께의 편차가 발생할 수 있다.In addition, even when RF power is equally distributed, the plasma atmosphere formed in each processing space is different according to the variable capacitor corresponding to each processing space, so that the thickness of the thin film between the substrates processed in each processing space may occur.
이렇게 발생되는 박막두께의 편차는 생산제품의 일정한 품질 유지에 어려움을 주는 바, 각 처리공간들에서 기판처리되는 기판들의 박막두께의 편차를 최소화하기 위하여 RF분배를 제어할 필요가 있다.Since the variation in the thickness of the thin film thus generated makes it difficult to maintain a constant quality of the product, it is necessary to control the RF distribution in order to minimize the variation in the thickness of the thin film of the substrates processed in each processing space.
이를 위하여, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 플라즈마를 발생시키기 위한 RF전력을 생성하는 전원공급부(100)와; 상기 전원공급부(100)와 상기 공정챔버(10) 사이에 구비되어 임피던스를 매칭하는 매칭부(200)와; 상기 매칭부(200)와 상기 공정챔버(10) 사이에서 구비되어 상기 RF전력을 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분기하여 공급하며, 상기 분기된 RF전력을 조절하도록 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 각각 대응되어 구비되는 가변커패시터들을 포함하는 전력분배부(300)와; 상기 전력분배부(300)에서 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들로 공급되는 전력의 분배를 제어하기 위한 제어부(400)를 포함한다.To this end, a substrate processing apparatus according to the present invention includes a
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 매칭부(200)의 출력단에 배치되어, RF전력의 출력값을 측정하는 제1RF센서(500)를 포함할 수 있다.Also, the substrate processing apparatus according to the present invention may include a
또한, 본 발명에 따른 기판처리장치는, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 대응되어 전력분배부(300)를 통해 분배되는 RF전력을 측정하는 복수의 제2RF센서(600)들을 포함할 수 있다.In addition, in the substrate processing apparatus according to the present invention, a plurality of
상기 전원공급부(100)는, 플라즈마를 발생시키기 위한 RF전력을 생성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The
예를 들면, 상기 전원공급부(100)는, 단일의 전원공급부(100)로서 후술하는 매칭부(200) 및 전력분배부(300)에 각 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에 인가되기 위한 RF전력의 총량을 생성하여 공급할 수 있다.For example, the
또한, 상기 전원공급부(100)는, 고주파전원(110) 및 저주파전원(120)이 별도로 구비되어 해당 주파수에 해당하는 전원을 공급할 수 있다.In addition, the
한편, 상기 전원공급부(100)를 단일로 구비하고 전력분배부(300)를 통해 각 처리공간들에 RF전력을 분배함으로써 전원의 개수 증가에 따른 전체 시스템의 비용 및 풋프린트 증가를 방지할 수 있어 효율적인 기판처리가 가능한 이점이 있다.On the other hand, by providing the
상기 매칭부(200)는, 전원공급부(100)와 공정챔버(10) 사이에 구비되어 임피던스를 매칭하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The
상기 매칭부(200)는, 전술한 고주파전원(110)과 공정챔버(10) 사이에 구비되어 임피던스를 매칭하는 고주파 매칭부(210)와, 저주파전원(120)과 공정챔버(10) 사이에 구비되어 임피던스를 매칭하는 저주파 매칭부(220)를 포함할 수 있다.The
예를 들면, 상기 매칭부(200)는, RF전력의 반사 손실을 제거하기 위한 임피던스 정합을 시키는 회로로서, 전원공급부(100)의 임피던스와 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)을 형성하는 공정챔버(10) 및 매칭부(200)의 합산 임피던스가 매칭하도록 설계될 수 있다.For example, the
한편 이 경우, 상기 매칭부(200)는, 전술한 고주파전원(110) 및 저주파전원(120)이 별도로 구비되는 경우 각각의 출력단에 연결되어 각각 설치될 수 있으며, 단일의 전원공급부(100)에 대하여 구비될 수도 있다.On the other hand, in this case, the
이때, 상기 매칭부(200)는, 임피던스를 정합하기 위해 사용되는 종래 개시된 어떠한 형태의 임피던스 정합 구성도 적용 가능하다.At this time, the
한편 본 발명에 따른 기판처리장치는, 매칭부(200)의 출력단에 배치되어, RF전력의 출력값을 측정하는 제1RF센서(500)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the substrate processing apparatus according to the present invention may include a
상기 제1RF센서(500)는, 매칭부(200)의 출력단에 배치되어, 매칭부(200)를 거쳐 출력되는 RF전력값을 측정할 수 있으며, 이로써 매칭부(200)를 통한 임피던스 매칭의 수행여부를 확인할 수 있다.The
이 경우 상기 제1RF센서(500)는, 고주파 매칭부(210)의 출력단에 설치되는 고주파 제1RF센서(510)와, 저주파 매칭부(220)의 출력단에 설치되는 저주파 제1RF센서(520)를 포함할 수 있다.In this case, the
상기 전력분배부(300)는, 매칭부(200)와 공정챔버(10) 사이에서 복수의 가스분사부(20)들에 인가되는 RF전력을 분기하여 공급하기 위하여 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 대응되는 가변커패시터들을 포함하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The
상기 전력분배부(300)는, 전술한 고주파전원(110)으로부터 고주파 매칭부(210)를 거친 RF전력을 공정챔버(10) 내 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 분배하는 고주파전력분배부(310)와, 저주파전원(120)으로부터 저주파 매칭부(220)를 거친 RF전력을 공정챔버(10) 내 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 분배하는 저주파전력분배부(320)를 포함할 수 있다.The
예를 들면, 상기 전력분배부(300)는, 전원공급부(100)와 매칭부(200)를 거쳐 입력되는 RF전력을 분배하도록 가변커패시터들을 포함하는 회로를 포함하여, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 인가되는 RF전력을 개별적으로 조절하여 분배할 수 있다.For example, the
즉, 상기 전력분배부(300)는, 분배를 위한 회로의 임피던스를 조절하기 위하여 후단에 구비되는 가변커패시터의 커패시턴스를 각각 조절함으로써, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 인가되는 RF전력을 단순한 동일 비율에 따라 분배하는 것이 아닌, 요구되는 각 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각의 RF전력 크기에 따라 개별적으로 조절하여 분배할 수 있다.That is, the
상기 가변커패시터들은, 전력분배부(300)의 내부에 포함되어 전력분배부(300)를 통해 분배되는 RF전력의 개별 크기를 임피던스를 통해 조절하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The variable capacitors are included in the
상기 가변커패시터들은, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 대응되어 전력분배부(300)의 분배회로 말단에 각각 구비될 수 있으며, 후술하는 제어부(400)를 통해 커패시턴스값이 제어됨에 따라 각각의 임피던스가 조절되어 분배되는 RF전력을 개별 제어하도록 분배할 수 있다.The variable capacitors may be respectively provided at the end of the distribution circuit of the
한편 이 경우, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 대응되어 전력분배부(300)를 통해 분배되는 RF전력을 측정하는 복수의 제2RF센서(600)들을 포함할 수 있다.Meanwhile, in this case, a plurality of
상기 복수의 제2RF센서(600)들은, 전력분배부(300)의 출력단에 배치되어 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 인가되는 RF전력의 크기를 측정하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The plurality of
예를 들면, 상기 복수의 제2RF센서(600)들은, 4개의 처리공간들이 구비되는 공정챔버(10)에 대하여, 각 처리공간들에 대응되어 4개가 구비되어 각 처리공간들에 인가되는 RF전력의 크기를 측정할 수 있으며, 이를 통해 후술하는 RF전력분배방법시, 각 처리공간들에 인가되는 RF전력값을 얻을 수 있다.For example, the plurality of
한편, 전술한 바와 같이 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들을 통해 기판처리가 수행되는 기판들의 경우, RF전력이 동일하게 분배되는 경우에도 각 처리공간들의 온도, 임피던스 등의 특성에 따라 기판처리 후 박막두께의 편차가 발생하는 문제점이 있다.Meanwhile, in the case of substrates on which substrate processing is performed through a plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4 as described above, even when RF power is equally distributed, the characteristics of each processing space, such as temperature, impedance, etc. Accordingly, there is a problem in that there is a variation in the thickness of the thin film after substrate processing.
즉, RF전력을 동일하게 분배하는 경우에도 처리공간들의 다양한 변수로 인해 처리공간들 사이의 균일한 기판처리가 수행되지 못하고, 각 기판들 사이의 박막두께에 편차가 발생할 수 있다.That is, even when RF power is equally distributed, uniform substrate processing cannot be performed between the processing spaces due to various variables of the processing spaces, and variations in the thickness of the thin film between the respective substrates may occur.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 각 처리공간들 각각에서 기판처리가 수행되는 기판들 사이의 박막두께 편차를 최소화하거나, 미리 설정된 범위 내의 박막두께 편차를 유지하도록 RF전력을 처리공간들 각각에 대해 개별적으로 제어할 수 있다. In order to solve this problem, RF power is individually applied to each of the processing spaces to minimize the thin film thickness deviation between the substrates on which the substrate processing is performed in each of the processing spaces or to maintain the thin film thickness deviation within a preset range. can be controlled
이를 위하여, 상기 제어부(400)는, 전력분배부(300)에서 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들로 공급되는 전력의 분배를 제어하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.To this end, the
예를 들면, 상기 제어부(400)는, 전력분배부(300)의 가변커패시터들의 커패시턴스값을 조절함으로써, 전력분배부(300)를 통해 각 처리공간들로 분배되어 인가되는 RF전력 크기를 조절할 수 있다.For example, the
이 경우, 상기 제어부(400)는, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판들의 박막두께 편차와 가변커패시터들 사이의 관계를 통해 전력의 분배를 제어할 수 있으며, 보다 구체적으로는 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판들의 박막두께 편차가 최소 또는 최적화되도록 가변커패시터들의 커패시턴스값을 조절할 수 있다.In this case, the
이때, 상기 제어부(400)는, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께 각각에 대하여 가변커패시터들을 변수로 하는 관계식을 산출할 수 있다.In this case, the
예를 들면, 상기 제어부(400)는, 4개의 처리공간이 구비되는 공정챔버(10)에 대하여, 제1처리공간(S1)을 통해 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께를 제1처리공간(S1), 제2처리공간(S2), 제3처리공간(S3) 및 제4처리공간(S4)들에 대응되는 가변커패시터들을 변수로 하는 함수식을 도출할 수 있다.For example, with respect to the
더 나아가, 상기 제어부(400)는, 동일한 방법으로 제2처리공간(S2)을 통해 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께에 대한 가변커패시터들을 변수로 하는 함수식, 제3처리공간(S3)을 통해 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께에 대한 가변커패시터들을 변수로 하는 함수식, 제4처리공간(S4)을 통해 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께에 대한 가변커패시터들을 변수로 하는 함수식 각각을 도출할 수 있다.Furthermore, the
이를 통해 상기 제어부(400)는, 각 처리공간에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께에 대한 가변커패시터들을 변수로 하는 함수식들을 처리공간의 수만큼 얻을 수 있으며, 얻어진 함수식들을 통해 각 처리공간에서의 기판의 박막두께들 사이의 편차를 최소 또는 미리 설정된 범위 이내인 최적화하는 가변커패시터들의 커패시턴스값을 얻을 수 있다.Through this, the
즉, 상기 제어부(400)는, 관계식을 통해 산출된 기판들 각각의 박막두께의 편차가 최소가 되도록 가변커패시터들의 커패시턴스값을 제어할 수 있다. That is, the
한편, 상기 제어부(400)는, 전술한 바와 달리, 각 처리공간에 대응되는 가변커패시터에 대하여 각 처리공간에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께들을 변수로 하는 함수식을 얻을 수 있음은 또한 물론이다.On the other hand, as described above, the
이로써 상기 제어부(400)는, 각 처리공간에서 기판처리가 수행되는 기판들의 박막두께들에 대하여 최소편차를 이루도록 각 가변커패시터의 커패시턴스값을 도출함으로써 RF전력 분배를 최적화할 수 있다. Accordingly, the
한편, RF전력 분배를 최적화함으로써 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판들 사이의 박막두께 편차를 최소화하는 기판처리방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.On the other hand, a detailed description of the substrate processing method for minimizing the thin film thickness variation between the substrates on which substrate processing is performed in the plurality of processing spaces ( S1 , S2 , S3 , S4 ) by optimizing RF power distribution is as follows.
본 발명에 따른 기판처리방법은, 서로 다른 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들을 형성하며 플라즈마가 발생되어 기판처리를 수행하는 공정챔버(10)의 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 각각에 RF전력을 분배 공급하는 기판처리장치의 기판처리방법으로서, 상기 전원공급부(100)를 통해 공급되는 RF전력을 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분기하여 공급하는 RF전력분배단계(S200)와; 분배되는 RF전력을 통해 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 각각 형성되는 플라즈마를 통해 기판들을 처리하는 기판처리단계(S300)를 포함한다.In the substrate processing method according to the present invention, a plurality of processing spaces S1, S1, A substrate processing method of a substrate processing apparatus for distributing RF power to each of S2, S3, and S4, wherein RF power supplied through the
또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은, RF전력분배단계(S200) 전에 공정챔버(10)와 RF전력을 공급하는 전원공급부(100) 사이의 임피던스를 매칭하는 임피던스매칭단계(S100)를 추가로 포함할 수 있다.In addition, in the substrate processing method according to the present invention, an impedance matching step (S100) of matching the impedance between the
상기 임피던스매칭단계(S100)는, RF전력분배단계(S200) 전에 공정챔버(10)와 RF전력을 공급하는 전원공급부(100) 사이의 임피던스를 매칭하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.The impedance matching step ( S100 ) is a step of matching the impedance between the
상기 임피던스매칭단계(S100)는, 전술한 바와 같이 매칭부(200)를 통해 전원공급부(100)와 공정챔버(10) 사이의 임피던스를 매칭할 수 있으며, 예를 들면, 전원공급부(100)의 임피던스가 50Ω인 경우 이와 동일하게 50Ω의 매칭 임피던스를 가지도록 매칭할 수 있다.In the impedance matching step (S100), as described above, the impedance between the
이때, 상기 임피던스매칭단계(S100)는, 단일의 전원공급부(100)에 연결되는 단일의 매칭부(200)를 통해 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들을 포함하는 공정챔버(10)에 대하여 수행될 수 있다.In this case, the impedance matching step (S100) is a
또한, 상기 임피던스매칭단계(S100)는, 전원공급부(100)를 통해 분배 전 RF전력의 총량을 생성하여 매칭부(200)를 거쳐 전력분배부(300)에 공급할 수 있다.In addition, in the impedance matching step ( S100 ), the total amount of RF power before distribution is generated through the
상기 RF전력분배단계(S200)는, 전원공급부(100)를 통해 공급되는 RF전력을 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분기하여 공급하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.The RF power distribution step (S200) is a step of branching and supplying the RF power supplied through the
예를 들면, 상기 RF전력분배단계(S200)는, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판들 각각의 박막두께값을 측정하기 위하여 증착을 수행하는 샘플링증착단계(S220)와; 샘플링증착단계(S220)를 통해 측정된 값을 토대로, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께 각각에 대하여 상기 가변커패시터들을 변수로 하는 관계식을 산출하는 관계식산출단계(S230)와; 산출된 관계식을 토대로 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에서 처리되는 기판들의 박막두께 편차를 최소화하도록 가변커패시터들을 가변하는 설정단계(S240)를 포함할 수 있다.For example, in the RF power distribution step ( S200 ), in the plurality of processing spaces ( S1 , S2 , S3 , S4 ), sampling is performed to measure the thin film thickness value of each of the substrates on which the substrate processing is performed. a deposition step (S220); Based on the value measured through the sampling and deposition step (S220), a relational expression using the variable capacitors as a variable for each thin film thickness of the substrate on which the substrate processing is performed in the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) a relational expression calculation step (S230) for calculating; It may include a setting step (S240) of varying the variable capacitors to minimize the thin film thickness deviation of the substrates processed in the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) based on the calculated relational expression.
상기 기준설정단계(S210)는, 후술하는 샘플링증착단계(S220)를 수행하기 위한 기준을 설정하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.The reference setting step ( S210 ) is a step of setting a reference for performing the sampling and deposition step ( S220 ), which will be described later, and may be performed by various methods.
예를 들면, 상기 기준설정단계(S210)는, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분배되어 공급되는 RF전력이 서로 동일하게 분배되도록하는 가변커패시터들을 기준으로 설정할 수 있다.For example, in the reference setting step ( S210 ), variable capacitors that are distributed and supplied to the plurality of processing spaces ( S1 , S2 , S3 , and S4 ) may be equally distributed to each other.
즉, 상기 기준설정단계(S210)는, 분배되는 RF전력이 서로 동일하게 분배되도록하는 가변커패시터들의 커패시턴스값을 기준으로 설정할 수 있다.That is, in the reference setting step ( S210 ), the capacitance values of the variable capacitors that allow the distributed RF power to be equally distributed may be set as a reference.
이 경우, 상기 기준설정단계(S210)는, 분배되는 RF전력이 서로 동일할 수 있으며, 측정오차를 고려하여 미리 설정된 범위 내의 RF전력값을 가지는 경우 동일한 것으로 간주할 수 있다.In this case, in the reference setting step ( S210 ), the distributed RF power may be identical to each other, and may be regarded as the same when the RF power value is within a preset range in consideration of the measurement error.
한편, 상기 기준설정단계(S210)는, 분배되는 RF전력이 서로 동일한 경우를 기준으로 설정함으로써, 이때의 RF전력을 기준값인 0으로 세팅할 수 있다.On the other hand, in the reference setting step ( S210 ), by setting a case in which the distributed RF power is the same as each other as a reference, the RF power at this time may be set to 0, which is a reference value.
상기 샘플링증착단계(S220)는, 복수의 가변커패시터에 따른 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판들 각각의 박막두께값을 측정하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.The sampling and deposition step (S220) is a step of measuring a thin film thickness value of each of the substrates on which the substrate processing is performed in the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) according to the plurality of variable capacitors. Various methods can depend on
예를 들면, 상기 샘플링증착단계(S220)는, 후술하는 관계식산출단계(S230)를 통한 기판의 박막두께와 복수의 가변커패시터의 관계를 산출하기 위하여, 샘플링 데이터를 얻기 위하여 수행될 수 있다.For example, the sampling deposition step ( S220 ) may be performed to obtain sampling data in order to calculate the relationship between the thin film thickness of the substrate and the plurality of variable capacitors through the relational expression calculation step ( S230 ) to be described later.
즉, 상기 샘플링증착단계(S220)는, 기준이 설정된 상태에서 가변커패시터들의 커패시턴스를 미리 설정된 값으로 변형하여 증착을 수행함으로써, 복수의 가변 커패시터들의 값에 따른 박막두께값을 얻을 수 있다.That is, in the sampling and deposition step ( S220 ), a thin film thickness value according to the values of the plurality of variable capacitors can be obtained by performing deposition by changing the capacitance of the variable capacitors to a preset value in a state in which the reference is set.
한편, 이 경우 상기 샘플링증착단계(S220)는, 기준설정단계(S210)를 통해 기준으로 설정된 가변커패시터들의 커패시턴스값일 때의 기판들 각각의 박막두께를 측정하기 위한 최초 1회 증착과, 가변커패시터들을 가변하여 그에 따른 기판들 각각의 박막두께를 측정하기 위한 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들의 수에 대응되어 복수회 증착을 실시할 수 있다.On the other hand, in this case, the sampling deposition step (S220) is the first deposition for measuring the thickness of each thin film of the substrates when the capacitance values of the variable capacitors set as a reference through the reference setting step (S210), and the variable capacitors Deposition may be performed a plurality of times in response to the number of the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4 for measuring the thin film thickness of each of the substrates according to the variable.
보다 구체적으로, 상기 샘플링증착단계(S220)는, 기준설정단계(S210)를 RF전력이 각 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에 각각 동일하게 분배되는 값을 기준으로하여 설정된 가변커패시터 커패시턴스값일 때의 최초 1회 증착을 통해 각 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에서의 기판의 박막두께를 측정할 수 있다.More specifically, in the sampling deposition step (S220), the reference setting step (S210) is a variable set based on a value in which RF power is equally distributed to each of the plurality of processing spaces ( S1 , S2 , S3 , S4 ). The thickness of the thin film of the substrate in each of the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4 can be measured through the first deposition at the capacitor capacitance value.
또한, 그 이후에 상기 샘플링증착단계(S220)는, 가변커패시터들을 가변하여 그에 따른 기판들 각각의 박막두께값을 측정할 수 있으며, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들의 수에 대응되어 복수회 실시할 수 있다.In addition, thereafter, in the sampling and deposition step (S220), the variable capacitors can be varied to measure the thickness value of each of the substrates accordingly, and the number of the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) Correspondingly, it can be performed multiple times.
보다 구체적으로, 4개의 처리공간이 형성되는 공정챔버(10)에 대하여, 각각의 처리공간의 분배 RF전력을 결정하는 4개의 가변커패시터들을 미리 설정된 값으로 변형하여 제1처리공간(S1), 제2처리공간(S2), 제3처리공간(S3) 및 제4처리공간(S4)의 기판에 대한 박막두께값들을 얻을 수 있으며, 4개의 처리공간 및 4개의 가변커패시터들의 커패시턴스 변수 개수를 고려하여 4회 가변커패시터의 커패시턴스값을 변화시키면서 각 처리공간을 통해 기판처리되는 기판들의 박막두께값을 얻을 수 있다.More specifically, with respect to the
이를 통해 4개의 처리공간이 형성되는 공정챔버(10)에 대하여, 샘플링증착단계(S220)는, 총 4회 수행됨으로써, 제1처리공간(S1)의 기판두께 4개값 각각에 대한 4개의 가변커패시터들의 커패시턴스값을 얻을 수 있으며, 제2처리공간(S2)의 기판두께 4개값 각각에 대한 4개의 가변커패시터들의 커패시턴스값, 제3처리공간(S3)의 기판두께 4개값 각각에 대한 4개의 가변커패시터들의 커패시턴스값, 제4처리공간(S4)의 기판두께 4개값 각각에 대한 4개의 가변커패시터들의 커패시턴스값을 얻을 수 있다.With respect to the
즉, 하나의 기판두께에 대하여 4개의 가변커패시터들의 커패시턴스값이 존재하는 바, 5개의 변수를 가지는 함수가 도출되므로, 5개의 파라미터를 도출하기 위하여 샘플링증착단계(S220)가 최초 기준값을 통한 1회 실시된 이후, 각 처리공간(S1, S2, S3, S4)의 수에 대응되어 4회 수행될 수 있으며, 처리공간의 개수에 대응되어 복수회 수행될 수 있다.That is, since capacitance values of four variable capacitors exist for one substrate thickness, a function having five variables is derived, so that the sampling and deposition step (S220) is performed once through the initial reference value to derive five parameters. After being executed, it may be performed four times corresponding to the number of processing spaces S1, S2, S3, and S4, and may be performed a plurality of times corresponding to the number of processing spaces.
상기 관계식산출단계(S230)는, 샘플링증착단계(S220)를 통해 측정된 데이터를 토대로, 기판의 박막두께와 가변커패시터들 사이의 관계식인 함수를 도출하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.The relational expression calculation step (S230) is a step of deriving a function that is a relational expression between the thin film thickness of the substrate and the variable capacitors based on the data measured through the sampling and deposition step (S220), and may be performed by various methods.
예를 들면, 상기 관계식산출단계(S230)는, 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께 각각에 대하여 가변커패시터들을 변수로 하는 함수식을 도출할 수 있으며, 다중회귀분석방법이 이용될 수 있다.For example, the relational expression calculation step S230 may derive a function expression using variable capacitors as variables for each thin film thickness of a substrate on which substrate processing is performed in a plurality of processing spaces S1, S2, S3, S4. and multiple regression analysis methods may be used.
보다 구체적으로 4개의 처리공간들을 형성하는 공정챔버(10)에 대하여, 제1처리공간(S1)에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께에 대하여 4개의 가변커패시터들을 변수로 하는 함수를 도출할 수 있으며, 같은 방식으로 제2처리공간(S2), 제3처리공간(S3) 및 제4처리공간(S4)에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께 각각에 대하여 4개의 가변커패시터들을 변수로 하는 함수를 도출할 수 있다.More specifically, with respect to the
보다 구체적으로 본 발명에 따른 박막두께와 가변커패시터의 커패시턴스값을 변수로 하는 함수식은 다음과 같다.More specifically, the functional formula using the thin film thickness and the capacitance value of the variable capacitor as variables according to the present invention is as follows.
(T1, T2, T3, T4는 각각 S1, S2, S3, S4 처리공간에서의 각 기판의 박막두께, V1,V2,V3,V4는 각각 S1, S2, S3, S4 처리공간에 대응되는 가변커패시터의 커패시턴스값)(T1, T2, T3, and T4 are the thin film thicknesses of each substrate in the processing spaces S1, S2, S3, and S4, respectively, and V1, V2, V3, and V4 are variable capacitors corresponding to the processing spaces S1, S2, S3, and S4, respectively. of capacitance value)
이를 통해, 제1처리공간(S1)에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께에 영향을 끼치는 변수로서, 제1처리공간(S1)에 대응되는 가변커패시터의 커패시턴스 값인 V1 뿐만 아니라, 제2,3,4처리공간(S2, S3, S4)에 대응되는 가변커패시터의 커패시턴스값인 V2, V3, V4값을 변수로하여 보다 정밀한 기판의 박막두께와 가변커패시터의 커패시턴스값 사이의 관계를 도출할 수 있다.Through this, as a variable affecting the thin film thickness of the substrate on which substrate processing is performed in the first processing space S1, not only V1, which is the capacitance value of the variable capacitor corresponding to the first processing space S1, but also the second and third , by using the capacitance values V2, V3, and V4 of the variable capacitors corresponding to the 4 processing spaces S2, S3, and S4 as variables, a more precise relationship between the thin film thickness of the substrate and the capacitance value of the variable capacitor can be derived. .
이러한 관계식의 5개의 계수값을 알아내기 위하여, 샘플링증착단계(S220)를 통해 기준값일 때의 기판 박막두께와, 4회의 추가되는 증착을 통한 가변커패시터의 커패시턴스값에 따른 기판 박막두께값 데이터를 얻을 수 있으며, 얻어진 데이터를 대입하여 계수값을 선정하고 관계식을 완성할 수 있다. In order to find out the five coefficient values of this relational expression, the substrate thin film thickness at the reference value through the sampling and deposition step (S220) and the substrate thin film thickness value data according to the capacitance value of the variable capacitor through four additional depositions are obtained. By substituting the obtained data, the coefficient value can be selected and the relational expression can be completed.
따라서, 처리공간의 수에 대응되는 함수식이 도출될 수 있으며, 각각의 함수식은 각 처리공간에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께의 함수일 수 있다.Accordingly, a function expression corresponding to the number of processing spaces may be derived, and each function expression may be a function of a thin film thickness of a substrate on which substrate processing is performed in each processing space.
한편, 상기 관계식산출단계(S230)는, 도출된 함수를 토대로 최적의 박막두께 편차를 가지는 가변커패시터들의 커패시턴스값을 도출할 수 있다.Meanwhile, in the relational expression calculation step ( S230 ), capacitance values of variable capacitors having an optimum thin film thickness deviation may be derived based on the derived function.
상기 설정단계(S240)는, 관계식산출단계(S230)를 통해 도출된 함수를 토대로 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들 사이에서 최적의 박막두께 편차를 가지는 가변커패시터들의 커패시턴스값을 제어부(400)를 통해 전력분배부(300)의 가변커패시터들에 적용하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.In the setting step (S240), based on the function derived through the relational expression calculation step (S230), the capacitance value of the variable capacitors having the optimum thin film thickness deviation between the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) As a step of applying the variable capacitors of the
즉, 상기 설정단계(S240)는, 관계식산출단계(S230)를 통해 연산된 각 처리공간들의 박막두께 편차가 최소 또는 미리 설정된 범위 이내인 가변커패시터의 커패시턴스값을 제어부(400)를 통해 각 가변커패시터에 적용할 수 있으며, 이를 통해 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판들 사이의 박막두께 편차를 최소화하여 기판처리를 수행하도록 할 수 있다.That is, in the setting step (S240), the capacitance value of the variable capacitor in which the thin film thickness deviation of each processing space calculated through the relational expression calculation step (S230) is within the minimum or preset range through the
상기 기판처리단계(S300)는, 분배되는 RF전력을 통해 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 각각 형성되는 플라즈마를 통해 기판들을 처리하는 단계로서, 다양한 방법에 의할 수 있다.The substrate processing step ( S300 ) is a step of processing the substrates through plasma respectively formed in the plurality of processing spaces ( S1 , S2 , S3 , S4 ) through distributed RF power, and may be performed by various methods. .
한편, 상기 기판처리단계(S300)는, RF전력분배단계(S200)를 최초 장비 셋업 시 1회 수행 후, 진행될 수 있으며 다른 예로서, 특정주기에 따라서 RF전력분배단계(S200)를 지속적으로 수행할 수도 있다.On the other hand, the substrate processing step (S300) may be performed after performing the RF power distribution step (S200) once at the time of initial equipment setup. As another example, the RF power distribution step (S200) is continuously performed according to a specific cycle. You may.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.Since the above has only been described with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, the scope of the present invention, as noted, should not be construed as being limited to the above embodiments, and It will be said that the technical idea and the technical idea accompanying the fundamental are all included in the scope of the present invention.
10: 공정챔버
100: 전원공급부
200: 매칭부
300: 전력분배부
400: 제어부
500: 제1RF센서
600: 제2RF센서10: process chamber 100: power supply
200: matching unit 300: power distribution unit
400: control unit 500: first RF sensor
600: second RF sensor
Claims (8)
플라즈마를 발생시키기 위한 RF전력을 생성하는 전원공급부(100)와;
상기 전원공급부(100)와 상기 공정챔버(10) 사이에 구비되어 임피던스를 매칭하는 매칭부(200)와;
상기 매칭부(200)와 상기 공정챔버(10) 사이에서 구비되어 상기 RF전력을 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분기하여 공급하며, 상기 분기된 RF전력을 조절하도록 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 각각 대응되어 구비되는 가변커패시터들을 포함하는 전력분배부(300)와;
상기 전력분배부(300)에서 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들로 공급되는 전력의 분배를 제어하기 위한 제어부(400)를 포함하며,
상기 제어부(400)는,
상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되어 형성된 각 기판들의 박막두께 편차와 상기 가변커패시터들 사이의 상관관계를 이용하여 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에서 처리되는 기판들의 박막두께 편차를 최소화하도록 상기 가변커패시터들을 각각 제어하여 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들로 분배 공급되는 상기 RF전력을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치. A process chamber 10 in which a plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4 for processing different substrates are formed, and the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4 are provided to correspond to the above A plurality of substrate support units 30 on which a substrate is mounted, and the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4 are provided to correspond to each of the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4. A substrate processing apparatus comprising a plurality of gas supply units 20 for supplying gas to the ,
a power supply unit 100 for generating RF power for generating plasma;
a matching unit 200 provided between the power supply unit 100 and the process chamber 10 to match impedance;
It is provided between the matching unit 200 and the process chamber 10 to branch and supply the RF power to the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4, and to adjust the branched RF power. a power distribution unit 300 including variable capacitors provided to correspond to the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4, respectively;
and a control unit 400 for controlling distribution of power supplied from the power distribution unit 300 to the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4,
The control unit 400,
In the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4, the plurality of processing spaces S1, S2, Controlling the variable capacitors to minimize the thickness variation of the substrates processed in S3, S4, respectively, to adjust the RF power distributed and supplied to a plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) Substrate processing equipment.
상기 제어부(400)는,
상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께 각각에 대하여 상기 가변커패시터들 각각을 변수로 하는 관계식을 산출하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.The method according to claim 1,
The control unit 400,
and calculating a relational expression using each of the variable capacitors as a variable for each thin film thickness of a substrate on which substrate processing is performed in the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4).
상기 관계식은,
(T1, T2, T3, T4는 각각 S1, S2, S3, S4 처리공간에서의 각 기판의 박막두께, V1,V2,V3,V4는 각각 S1, S2, S3, S4 처리공간에 대응되는 가변커패시터의 커패시턴스값)
인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.3. The method according to claim 2,
The relation is,
(T1, T2, T3, and T4 are the thin film thicknesses of each substrate in the processing spaces S1, S2, S3, and S4, respectively, and V1, V2, V3, and V4 are variable capacitors corresponding to the processing spaces S1, S2, S3, and S4, respectively. of capacitance value)
Substrate processing apparatus, characterized in that.
상기 전원공급부(100)를 통해 공급되는 RF전력을 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분기하여 공급하는 RF전력분배단계(S200)와;
분배되는 RF전력을 통해 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 각각 형성되는 플라즈마를 통해 기판들을 처리하는 기판처리단계(S300)를 포함하며,
상기 RF전력분배단계(S200)는,
상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판들 각각의 박막두께값을 측정하기 위하여 증착을 수행하는 샘플링증착단계(S220)와;
상기 샘플링증착단계(S220)를 통해 측정된 값을 토대로, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리가 수행되는 기판의 박막두께 각각에 대하여 상기 가변커패시터들을 변수로 하는 관계식을 산출하는 관계식산출단계(S230)와;
산출된 관계식을 토대로 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)에서 처리되는 기판들의 박막두께 편차를 최소화하도록 상기 가변커패시터들을 가변하는 설정단계(S240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법. A plurality of different processing spaces S1, S2, S3, and S4 are formed and plasma is generated in each of the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4 of the process chamber 10 to perform substrate processing. As a substrate processing method of the substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3 for distributing and supplying RF power,
an RF power distribution step (S200) of branching and supplying RF power supplied through the power supply unit 100 to the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4);
A substrate processing step (S300) of processing substrates through plasma respectively formed in the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) through the distributed RF power;
The RF power distribution step (S200),
a sampling and deposition step (S220) of performing deposition to measure a thin film thickness value of each of the substrates on which substrate processing is performed in the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4);
Based on the value measured through the sampling and deposition step (S220), the variable capacitors are used as variables for each thin film thickness of the substrate on which the substrate processing is performed in the plurality of processing spaces ( S1 , S2 , S3 , S4 ) a relational expression calculation step (S230) of calculating a relational expression;
Substrate processing comprising a setting step (S240) of varying the variable capacitors to minimize the thin film thickness deviation of the substrates processed in the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) based on the calculated relational expression Way.
상기 샘플링증착단계(S220) 이전에, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에 분배되어 공급되는 RF전력이 서로 동일하게 분배되도록하는 상기 가변커패시터들의 커패시턴스값을 설정하는 기준설정단계(S210)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.5. The method according to claim 4,
Before the sampling and deposition step (S220), the reference setting for setting the capacitance value of the variable capacitors so that the RF power distributed and supplied to the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) is equally distributed to each other Substrate processing method comprising the step (S210).
상기 샘플링증착단계(S220)는,
상기 기준설정단계(S210)를 통해 기준으로 설정된 상기 가변커패시터들의 커패시턴스값일 때의 상기 기판들 각각의 박막두께를 측정하기 위한 최초 1회 증착과, 상기 가변커패시터들을 가변하여 그에 따른 상기 기판들 각각의 박막두께를 측정하기 위한 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들의 수에 대응되어 복수회 증착을 실시하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.6. The method of claim 5,
The sampling deposition step (S220) is,
The first one-time deposition for measuring the thin film thickness of each of the substrates when the capacitance values of the variable capacitors set as a reference through the reference setting step (S210), and the variable capacitors are varied accordingly for each of the substrates A substrate processing method, characterized in that the deposition is performed a plurality of times corresponding to the number of the plurality of processing spaces (S1, S2, S3, S4) for measuring the thickness of the thin film.
상기 설정단계(S240)는,
상기 관계식산출단계(S230)를 통해 산출된 관계식을 토대로, 상기 복수의 처리공간(S1, S2, S3, S4)들에서 기판처리되는 기판들의 박막두께 편차가 최소가 되도록 상기 가변커패시터들의 커패시턴스값을 설정하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.5. The method according to claim 4,
The setting step (S240) is,
Based on the relational expression calculated through the relational expression calculation step S230, the capacitance value of the variable capacitors is calculated so that the thin film thickness deviation of the substrates processed in the plurality of processing spaces S1, S2, S3, and S4 is minimized. Substrate processing method, characterized in that set.
상기 RF전력분배단계(S200) 전에 상기 공정챔버(10)와 상기 RF전력을 공급하는 전원공급부(100) 사이의 임피던스를 매칭하는 임피던스매칭단계(S100)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.5. The method according to claim 4,
Substrate processing characterized in that it further comprises an impedance matching step (S100) of matching the impedance between the process chamber 10 and the power supply unit 100 for supplying the RF power before the RF power distribution step (S200) Way.
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