KR20220157256A - 반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치 - Google Patents

반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220157256A
KR20220157256A KR1020210065115A KR20210065115A KR20220157256A KR 20220157256 A KR20220157256 A KR 20220157256A KR 1020210065115 A KR1020210065115 A KR 1020210065115A KR 20210065115 A KR20210065115 A KR 20210065115A KR 20220157256 A KR20220157256 A KR 20220157256A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pulse
period
transistor
switching operation
switch
Prior art date
Application number
KR1020210065115A
Other languages
English (en)
Inventor
박세홍
손영훈
제갈동
김지훈
엄세훈
Original Assignee
인투코어테크놀로지 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인투코어테크놀로지 주식회사 filed Critical 인투코어테크놀로지 주식회사
Priority to KR1020210065115A priority Critical patent/KR20220157256A/ko
Priority to PCT/KR2022/006247 priority patent/WO2022245011A1/ko
Priority to CN202280043207.XA priority patent/CN117501405A/zh
Priority to TW111118821A priority patent/TW202320163A/zh
Publication of KR20220157256A publication Critical patent/KR20220157256A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3341—Reactive etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 전극을 포함하는 기판 지지부 및 상기 전극에 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치(frequency generator)를 포함하고, 상기 주파수 발생 장치는 전원부, 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고 상기 전원부로부터 직류 전원을 제공받아 상기 전극에 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 동안 바이어스 전원을 제공하는 인버터 및 상기 인버터의 상기 트랜지스터에 제어 신호를 제공하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 기판 지지부 상에 배치되는 기판의 공정 진행 정도에 따라 상기 트랜지스터에 제공하는 상기 제어 신호를 제공하여 상기 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 중 적어도 어느 하나의 길이를 30us 이하로 조절하는 반도체 공정 시스템에 관한 것이다.

Description

반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치{FREQUENCY GENERATOR PROVIDING BIAS POWER IN SEMICONDUCTOR PROCESSING}
본 발명은 반도체 공정에서 바이어스 전원(bias power)을 제공하는 주파수 발생 장치(frequency generator)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정 중 플라즈마 에칭(plasma etching) 공정에서 에칭률 또는 에칭 속도(etching rate)을 향상시키기 위해 특정 방법으로 바이어스 파워를 제공하는 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 발생 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 에칭 공정은 패터닝된 기판에서 필요 없는 부분을 제거하는 과정으로, 크게 용액을 이용하는 습식 에칭(wet etching)과 플라즈마를 이용하는 건식 에칭(dry etching)으로 분류되며 최근에는 반도체 크기가 작아질 것이 요구되는 점에서 미세 패터닝에 강점을 가지는 건식 에칭이 주로 이용되고 있다.
에칭 공정에서 주요 변수는 에칭 속도(또는 에칭률), 균일도(uniformity), 및 선택비(selectivity) 등이 있으며, 오늘날 상술한 변수들을 증가시켜 공정 효율을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 상술한 변수들을 증가시키는 방법 중 하나로 에칭 공정에서 발생하는 부산물(by-product)을 효율적으로 처리하기 위해 바이어스 전원(bias power)을 짧은 주기로 제공하는 방법이 있으나, 현재 에칭 공정에서 이용되는 무선 주파수 발생 장치는 이러한 짧은 주기의 바이어스 전원을 제공하기 어려운 구조적인 문제점이 있다.
따라서, 에칭 공정에서 상술한 변수들의 값을 증가시키기 위해 종래 보다 짧은 주기로 바이어스 전원을 제공하기 위한 새로운 구조의 RF 발생 장치가 요구되는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 부하에 짧은 주기로 전원을 공급하는 RF 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 부하에 제공되는 바이어스 전원을 복수의 단위 펄스로 구현하는 RF 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 부하에 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간 동안 서로 다른 바이어스 전원을 제공하되, 펄스 온 구간의 길이와 펄스 오프 구간의 길이를 다르게 제어하는 RF 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 부하에 짧은 주기로 전원을 공급하기 위해 부하로 출력되는 전원의 구동 주파수를 제어하는 RF 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 에칭 공정에서 에칭 시간에 따라 다른 주기의 바이어스 전원을 제공하는 RF 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 에칭 공정에서 에칭 정도(에칭 깊이) 또는 에칭 시작 시점으로부터 경과된 시간에 따라 부하에 인가되는 바이어스 전원의 주기 또는 듀티 사이클(duty cycle or duty ratio)을 제어하는 RF 발생 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 양상에 따르면, 전극을 포함하는 기판 지지부; 및 기 전극에 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치(frequency generator);를 포함하고, 상기 주파수 발생 장치는, 전원부; 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고 상기 전원부로부터 직류 전원을 제공받아 상기 전극에 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 동안 바이어스 전원을 제공하는 인버터; 및 상기 인버터의 상기 트랜지스터에 제어 신호를 제공하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 기판 지지부 상에 배치되는 기판의 공정 진행 정도에 따라 상기 트랜지스터에 제공하는 상기 제어 신호를 제공하여 상기 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 중 적어도 어느 하나의 길이를 30us 이하로 조절하는, 반도체 공정 시스템이 제공될 수 있다.
본 명세서의 또 다른 양상에 따르면, 전원부; 상기 전원부로부터 직류 전원을 제공받아 부하에 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 동안 바이어스 전원을 제공하고 스위치부를 포함하는 인버터; 및 상기 인버터의 스위치부에 제어 신호를 제공하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 인버터가 양의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제1 스위칭 동작, 상기 인버터가 음의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제2 스위칭 동작, 및 상기 인버터가 0의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제3 스위칭 동작을 수행하고, 상기 펄스 온 구간 동안 상기 제1 스위칭 동작 및 상기 제2 스위칭 동작을 교번적으로 수행하고, 상기 펄스 오프 구간동안 상기 제1 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작, 및 제3 스위칭 동작 중 적어도 하나를 수행하되, 상기 펄스 오프 구간 중 상기 제3 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 펄스 오프 구간 길이의 1/2 이상이고, 상기 펄스 온 구간 및 상기 펄스 오프 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어하는 RF 발생 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 부하에 인가되는 전원의 주파수를 정밀하게 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 에칭 공정에서 기판을 에칭하는 시간과 식각에 의한 부산물이 배출되는 시간을 효율적으로 제어할 수 있다.
본 발명에 의하면, 에칭 공정에서 에칭 속도를 증가시켜 에칭 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 플라즈마 에칭 시스템 및 플라즈마 에칭 시스템에 인가되는 바이어스 전원에 관한 도면이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 플라즈마 에칭 시스템 및 RF 발생 장치에 관한 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 발생 장치의 구성에 관한 도면이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 펄스 온 구간에서 인버터에 제공되는 스위칭 신호에 관한 도면이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 제어기가 수행하는 스위칭 동작에 관한 도면이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 펄스 오프 구간에서 인버터가 부하에 제공하는 바이어스 전원에 관한 도면이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간에서 부하에 RF 발생 장치가 제공하는 바이어스 전원에 관한 도면이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 시간에 따른 에칭 속도 저하가 방지되도록 부하에 제공되는 바이어스 전원에 관한 도면이다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 시간에 따른 에칭 속도를 나타내는 도면이다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "유닛", "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 전극을 포함하는 기판 지지부; 및 상기 전극에 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치(frequency generator);를 포함하고, 상기 주파수 발생 장치는, 전원부; 적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고 상기 전원부로부터 직류 전원을 제공받아 상기 전극에 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 동안 바이어스 전원을 제공하는 인버터; 및 상기 인버터의 상기 트랜지스터에 제어 신호를 제공하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 기판 지지부 상에 배치되는 기판의 공정 진행 정도에 따라 상기 트랜지스터에 제공하는 상기 제어 신호를 제공하여 상기 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 중 적어도 어느 하나의 길이를 30us 이하로 조절하는, 반도체 공정 시스템이 제공될 수 있다.
상기 인버터는 제1 내지 제4 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 제1 노드를 통해 직렬 연결되고 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는 제2 노드를 통해 직렬 연결되며 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드는 상기 전극의 양단에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제어기는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하는 제1 스위칭 동작, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하는 제2 스위칭 동작, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하는 제3 스위칭 동작, 또는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하는 제4 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
상기 제어기는 상기 펄스 온 구간 동안 상기 제1 스위칭 동작 및 상기 제2 스위칭 동작을 교번적으로 수행하고, 상기 펄스 오프 구간에서 적어도 일부 시간 구간 동안 상기 제3 스위칭 동작 및 상기 제4 스위칭 동작 중 적어도 하나의 동작을 수행하되, 상기 펄스 오프 구간 중 상기 제3 스위칭 동작 및 상기 제4 스위칭 동작 중 적어도 하나가 수행되는 총 시간은 상기 펄스 오프 구간 길이의 1/2 이상이고, 상기 펄스 온 구간 및 상기 펄스 오프 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어할 수 있다.
상기 펄스 오프 구간 중 상기 제1 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 제2 스위칭 동작이 수행되는 총 시간과 동일할 수 있다.
상기 펄스 온 구간의 길이와 상기 펄스 오프 구간의 길이는 동일할 수 있다.
상기 펄스 오프 구간의 길이는 상기 펄스 온 구간의 길이보다 짧을 수 있다.
상기 제어기는 상기 기판에 대한 에칭 공정 시작 시점으로부터 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 펄스 오프 구간의 길이가 증가하도록 상기 인버터를 제어할 수 있다.
상기 기판의 에칭된 정도를 감지하기 위한 센서를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 센서로부터 에칭 깊이 정보를 획득하고, 상기 에칭 깊이 정보에 기초하여 에칭 깊이가 미리 설정된 깊이 이상이면 상기 펄스 오프 구간의 길이가 증가하도록 상기 인버터를 제어할 수 있다.
상기 반도체 공정 시스템은 상기 기판 지지부가 배치되는 챔버; 및 상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 RF 소스;를 더 포함할 수 있다.
상기 반도체 공정은 상기 기판의 에칭 공정;을 포함하고, 상기 기판의 공정 진행 정도는 상기 기판의 에칭 깊이를 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따르면, 전원부; 상기 전원부로부터 직류 전원을 제공받아 부하에 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 동안 바이어스 전원을 제공하고 스위치부를 포함하는 인버터; 및 상기 인버터의 스위치부에 제어 신호를 제공하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 인버터가 양의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제1 스위칭 동작, 상기 인버터가 음의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제2 스위칭 동작, 및 상기 인버터가 0의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제3 스위칭 동작을 수행하고, 상기 펄스 온 구간 동안 상기 제1 스위칭 동작 및 상기 제2 스위칭 동작을 교번적으로 수행하고, 상기 펄스 오프 구간동안 상기 제1 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작, 및 제3 스위칭 동작 중 적어도 하나를 수행하되, 상기 펄스 오프 구간 중 상기 제3 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 펄스 오프 구간 길이의 1/2 이상이고, 상기 펄스 온 구간 및 상기 펄스 오프 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어하는 RF 발생 장치가 제공될 수 있다.
상기 스위칭부는 상기 제1 내지 제4 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 제1 노드를 통해 직렬 연결되고 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는 제2 노드를 통해 직렬 연결되며 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드는 상기 부하의 양단에 연결되고, 상기 제1 스위칭 동작은 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하는 것이고, 상기 제2 스위칭 동작은 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하는 것이고, 상기 제3 스위칭 동작은 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하거나, 또는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하는 것일 수 있다.
상기 펄스 오프 구간 중 상기 제1 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 제2 스위칭 동작이 수행되는 총 시간과 동일할 수 있다.
상기 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간 중 적어도 하나의 길이는 30us 보다 작을 수 있다.
상기 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간의 길이는 각각 10us 보다 작을 수 있다.
본 명세서는 플라즈마 에칭(plasma etching) 공정에서 바이어스 전원(bias power)을 제공하는 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 발생 장치(이하 'RF 발생 장치)에 관한 것이다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 발생 장치는 반도체 제조 공정 중 에칭 공정에서 기판에 대한 에칭을 수행함에 있어서 기판을 지지하는 기판 홀더에 종래 기술에 비하여 상대적으로 짧은 주기를 가지는 바이어스 전원을 인가할 수 있다.
여기서, 바이어스 전원은 후술하는 바와 같이 기판에 대해 에칭이 이루어지도록 또는 기판 에칭에 따른 부산물이 배출되도록 부하에 인가되는 전력, 전압, 또는 전류를 의미할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 플라즈마 에칭 시스템 및 플라즈마 에칭 시스템에 인가되는 바이어스 전원에 관한 도면이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 에칭 시스템은 기판(substrate), 기판을 지지하는 지지부(holder), 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부, 앞서 서술한 기판 및 지지부가 배치되고 플라즈마가 형성되는 공간을 포함하는 챔버(chamber), 에칭에 이용되는 공정 가스 투입부 및 배출부를 포함할 수 있다.
기판에 대한 에칭 공정은 챔버에 공정 가스를 투입하고, 플라즈마 발생부에 전원을 공급하여 챔버 내에 플라즈마를 발생시키고, 기판 지지부에 바이어스 전원을 인가하는 과정을 통해 수행될 수 있다. 구체적으로, 기판 지지부에 인가되는 바이어스 전원에 따라 기판에 대한 에칭 과정과 에칭에 따른 부산물의 배출 과정이 반복적으로 이루어짐으로써 기판에 대한 에칭 공정이 수행될 수 있다.
상술한 바이어스 전원은 종래 RF 발생 장치(1)에 의해 인가될 수 있다. 예를 들어, 종래 RF 발생 장치(1)는 기판 지지부 또는 기판 지지부에 포함되는 전극과 전기적으로 연결되어 기판 지지부 또는 기판 지지부가 포함하는 전극에 바이어스 전원을 인가할 수 있다.
플라즈마 에칭 시스템에서 플라즈마 발생부는 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 발생부는 챔버 내에 배치되는 전극을 포함하고, 외부 전원부로부터 전원을 인가받아 챔버 내부에 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 플라즈마 발생부는 챔버 외부에 배치되는 코일을 포함하고, 외부 전원으로부터 전원을 인가받아 챔버 내부에 플라즈마 발생을 유도할 수 있다.
한편, 에칭 공정에 이용되는 종래 RF 발생 장치(1)는 기판 지지부와 전기적으로 연결됨에 있어서 종래 RF 발생 장치(1)에 포함되는 전원부의 출력단과 기판 지지부의 입력단 사이의 임피던스 차이에 따른 전력 손실을 줄이기 위해 매칭 네트워크(matching network)를 포함한다. 종래 RF 발생 장치(1)에서 제공되는 주파수는 일정하게 유지되기 때문에, 이러한 매칭 네트워크는 부하와 연결됨에 따른 임피던스 차이를 줄이는 방법이 달리 없는 점에서 필수적인 구성이라고 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이 플라즈마 에칭 공정을 수행하기 위해 종래 RF 발생 장치(1)는 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간 동안 기판 지지부에 바이어스 전원을 인가할 수 있다. 예를 들어, 종래 RF 발생 장치(1)는 기판을 에칭하기 위해 펄스 온 구간 동안 기판 지지부에 하이 레벨(high level)에 대응하는 전력을 바이어스 전원으로 제공하고, 기판 에칭에 따른 부산물 배출을 위해 펄스 오프 구간 동안 기판 지지부에 로우 레벨(low level)에 대응하는 바이어스 전원을 제공할 수 있다. 보다 구체적으로, 펄스 온 구간에서 챔버 내 플라즈마에 의한 이온이 기판에 충돌하거나 기판과 화학 반응하여 에칭이 이루어지고, 펄스 오프 구간에서 에칭에 의해 발생한 부산물이 기판 밖으로 배출될 수 있다. 이러한 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간이 반복됨으로써 기판에 대한 에칭 공정이 수행될 수 있다.
이 때, 종래 RF 발생 장치(1)가 매칭 네트워크를 포함하는 경우 도 2에 도시된 바와 같이 기판 지지부에 인가되는 바이어스 전원은 오버슈트(overshoot) 또는 언더슈트(undershoot)를 포함할 수 있다. 이러한 오버슈트 또는 언더슈트는 종래 RF 발생 장치(1) 내부 구성 또는 플라즈마 에칭 시스템의 구성에 손상을 초래할 수 있다. 이와 같은 문제를 해결하는 방안으로 도 2에 도시된 바와 같이 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간이 상승 구간(rising time) 및 하강 구간(falling time)을 포함하도록 하여 오버슈트와 언더슈트를 방지하는 방법이 있으나, 이 경우 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간이 상대적으로 길어져 에칭 공정 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 개선하고 에칭 공정 효율을 향상시키기 위해 종래 기술과는 새로운 구조의 RF 발생 장치가 필요하며, 이와 관련하여 본 명세서에서 구체적으로 서술하도록 한다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 플라즈마 에칭 공정에서 바이어스 전원을 인가하기 위한 RF 발생 장치에 대해서 서술하나, 본 명세서의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, ICP(Inductively Coupled Plasma) 장치, CCP(Capacitively Coupled Plasma) 장치와 같은 플라즈마 발생 장치, 무선 전력 전송 및 유도 가열 분야 등 RF 전원을 필요로 하는 기술 분야라면 어디든지 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 발생 장치(1000)에 대해서 서술한다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 플라즈마 에칭 시스템(10) 및 RF 발생 장치(1000)에 관한 도면이다. 도 3을 참조하면, RF 발생 장치(1000)는 플라즈마 에칭 시스템(10)과 전기적으로 연결되어 전원을 제공할 수 있다.
플라즈마 에칭 시스템(10)에 대해서는 앞서 도 1을 이용하여 서술한 것과 유사한 바 생략하도록 한다.
RF 발생 장치(1000)는 플라즈마 에칭 시스템(10)의 기판 지지부 또는 기판 지지부에 포함된 전극(이하 '지지부')와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, RF 발생 장치(1000)의 출력단은 지지부의 입력단과 전기적으로 연결될 수 있다.
RF 발생 장치(1000)는 지지부에 바이어스 전원을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 기판에 대한 에칭 공정에서 RF 발생 장치(1000)는 기판 에칭이 수행되도록 펄스 온 구간 동안 하이 레벨에 대응하는 바이어스 전원을, 부산물이 배출되도록 펄스 오프 구간 동안 로우 레벨에 대응하는 바이어스 전원을 지지부에 인가할 수 있다. 다른 예를 들어, RF 발생 장치(1000)는 기판 에칭이 수행되도록 펄스 온 구간 동안 로우 레벨에 대응하는 바이어스 전원을, 부산물이 배출되도록 펄스 오프 구간 동안 하이 레벨에 대응하는 바이어스 전원을 지지부에 인가할 수도 있다. RF 발생 장치(1000)가 바이어스 전원을 제공하는 방법에 대해서는 추후 구체적으로 서술한다.
한편, RF 발생 장치(1000)는 플라즈마 에칭 시스템(10)에서 지지부가 아닌 다른 부분에 연결되는 RF 소스(source)와 구분될 수 있다. 예를 들어, RF 발생 장치(1000)가 연결된 지지부 또는 지지부의 전극과 대향하는 전극에 RF 소스가 연결되어 플라즈마를 발생시키기 위한 전력을 제공할 수 있다. 다른 예를 들어, 플라즈마 에칭 시스템(10)은 에칭 공정에서 필요한 라디칼(radical)을 생성하기 위한 라디칼 생성 장비를 추가로 포함하고, RF 소스는 라디칼 생성 장비에 포함될 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여 RF 발생 장치(1000)의 구성 및 구조에 대하여 서술한다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 발생 장치(1000)의 구성에 관한 도면이다. 도 4를 참조하면, RF 발생기(1000)는 전원부(1100), 정류기(1200), 인버터(1300), 및 제어기(1400)를 포함할 수 있다.
RF 발생기(1000)는 전원부(1100)에서 공급되는 교류 전원을 변환하여 부하(load)에 공급할 수 있다. 예를 들어, RF 발생기(1000)는 통상적인 가정 또는 산업에서 사용되는 교류 전원을 수백kHz 내지 수십MHz의 주파수 및 수kW 이상의 전력을 가지는 교류 전원으로 변환하여 부하에 제공할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 부하에 제공되는 교류 전원이 바이어스 전원인 것으로 서술하나, 본 명세서의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
부하는 전원이 공급되는 대상을 의미할 수 있다. 예를 들어, 부하는 상술한 지지부를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 부하는 기판 및 지지부를 포함하는 등 RF 발생 장치(1000)의 출력단에 직접적으로 또는 간접적으로 연결되는 부분을 의미할 수 있다. 부하는 특정 임피던스 또는 특정 공진 주파수를 가지거나 시간에 따라 변하는 가변 임피던스 또는 가변 공진 주파수를 가질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 부하가 지지부인 것으로 서술하나, 본 명세서의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
정류기(1200)는 전원부(1100)의 출력을 직류 전원으로 변환할 수 있다. 정류기(1200)는 전원부(1100)에서 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 인버터(1300)에 인가할 수 있다.
인버터(1300)는 정류기(1200)로부터 직류 전원을 전달받아 지지부에 바이어스 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 인버터(1300)는 제어기(1400)로부터 스위칭 신호(SW)를 수신하고, 수신한 스위칭 신호(SW)를 이용하여 바이어스 전원을 부하에 제공할 수 있다.
인버터(1300)는 스위칭 신호(SW)에 의해 제어되는 적어도 하나의 스위치 소자를 포함할 수 있다. 스위치는 트랜지스터, 다이오드, 및 용량성 소자 등을 포함할 수 있다.
일 예로, 인버터(1300)는 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)를 포함하여 풀 브릿지 타입(full bridge type)으로 구현될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 스위치(S1)는 제1 노드를 통해 제2 스위치(S2)와 직렬 연결되고 제3 스위치(S3)는 제2 노드를 통해 제4 스위치(S4)와 직렬 연결되며, 제1 노드 및 제2 노드는 지지부에 연결될 수 있다. 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)는 제어기(1400)로부터 스위칭 신호(SW)를 수신하여 턴온(turn on) 또는 턴오프(turn off)될 수 있다. 구체적으로, 스위칭 신호(SW)는 스위치 온 신호 및 스위치 오프 신호을 포함하고, 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)는 스위치 온 신호를 인가받으면 턴온되고 스위치 오프 신호를 인가받으면 턴오프될 수 있다. 이 때, 제1 및 제3 스위치(S1, S3)가 턴온되고 제2 및 제4 스위치(S2, S4)가 턴오프되면 지지부에 양의 전압이 인가되고, 제1 및 제3 스위치(S1, S3)가 턴오프되고 제2 및 제4 스위치(S2, S4)가 턴온되면 지지부에 음의 전압이 인가될 수 있다.
한편, 스위치 온 신호와 스위치 오프 신호 사이에는 모든 스위치에 스위칭 신호(SW)를 제공하지 않는 데드 타임(dead time)이 존재할 수 있다. 스위치 온 신호 및 스위치 오프 신호 사이에 데드 타임이 존재함으로써 소프트 스위칭(soft switching)이 가능하여 스위치가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
인버터(1300)의 스위칭 신호를 인가하는 방법에 대해서는 추후 보다 구체적으로 서술한다.
다른 예로, 인버터(1300)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 포함하여 하프 브릿지 타입(half bridge type)으로 구현될 수 있다. 이 때, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)는 제1 노드를 통해 직렬 연결되고, 지지부는 제1 노드와 전기적으로 연결되어 바이어스 전원을 인가받을 수 있다.
인버터(1300)는 스위치 소자가 손상되는 것을 방지하기 위해 유도성 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 인버터(1300)가 상술한 바와 같이 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)를 포함하는 경우, 인버터(1300)는 제1 노드 및 제2 노드에 연결되는 유도성 부하를 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 인버터(1300)가 상술한 바와 같이 하프 브릿지 타입으로 구현되는 경우 인버터(1300)는 지지부와 병렬 연결되는 유도성 부하를 포함할 수 있다. 인버터(1300)가 유도성 부하를 포함함으로써 인버터(1300) 내 스위치 소자가 전압이 0인 상태에서 턴온 또는 턴오프될 수 있고, 이로써 스위치 소자의 손상이 방지될 수 있다.
인버터(1300)에서 지지부로 공급되는 바이어스 전원은 인버터(1300)가 제어기(1400)로부터 제공받는 스위칭 신호(SW)에 기초하여 설정되는 구동 주파수를 가질 수 있다.
인버터(1300)는 제어기(1400)의 주파수 제어 방법에 따라 시간 지연 방식(time delay), 펄스 폭 변조 방식(PWM: Pulse Width Moudlation) 또는 이들을 조합하는 방식 등으로 제어될 수 있다.
한편, 정류기(1200)와 인버터(1300) 사이에 용량성 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, RF 발생 장치(1000)는 정류기(1200) 및 인버터(1300)와 병렬로 연결되는 커패시터를 포함하며, 커패시터는 인버터(1300)에 인가되는 전원의 교류 성분을 접지 노드(GND)로 방전할 수 있다.
제어기(1400)는 인버터(1300)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(1400)는 인버터(1300)에 스위칭 신호(SW)를 제공하여 인버터(1300)가 지지부에 바이어스 전원을 제공하도록 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어기(1400)는 후술하는 스위칭 동작을 통해 지지부에 제공되는 바이어스 전원의 주기, 파형, 크기, 및/또는 듀티 사이클(duty ratio) 등을 제어할 수 있다. 제어기(1400)가 인버터(1300)를 이용하여 지지부에 제공되는 바이어스 전원을 제어하는 방법은 추후 구체적으로 서술한다.
제어기(1400)는 FPGA(Field Programmable Gate Arrays) 기술을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 제어기(1400)는 스위칭 신호(SW)를 제공함에 있어서 미리 설정된 클럭 주파수(clock frequency)를 가지는 클럭원(clock source)을 이용할 수 있다.
도 4에 도시되지는 않았으나 RF 발생 장치(1000)는 센서부를 추가로 포함할 수 있고, 제어기(1400)는 센서부로부터 센싱된 데이터를 수신하여 스위칭 신호(SW)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어기(1400)는 센서부로부터 지지부의 전류 및 전압 등 공진 주파수와 관련된 데이터를 획득하여 스위칭 신호(SW)를 생성하도록 구현될 수 있다. 구체적으로, 제어기(1400)는 센서부로부터 획득한 지지부에 인가되는 전류의 위상 데이터 및 지지부에 인가되는 전압의 위상 데이터를 이용하여 위상차 데이터 또는 지연 시간을 획득하고 이에 기초하여 스위칭 신호(SW)를 생성할 수 있다. 에칭 공정이 진행됨에 따라 지지부의 임피던스는 가변할 수 있고, 제어기(1400)는 센서부를 이용하여 가변하는 지지부의 임피던스에 대응하는 스위칭 신호(SW)를 생성함으로써 지지부에 인가되는 전력을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.
도 4에 도시되지는 않았으나 RF 발생 장치(1000)는 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 각종 데이터를 저장할 수 있다. 메모리에는 각종 데이터가 임시적으로 또는 반영구적으로 저장될 수 있다. 메모리의 예로는 하드 디스크(HDD: Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 플래쉬 메모리(flash memory), 롬(ROM: Read-Only Memory), 램(RAM: Random Access Memory) 등이 있을 수 있다. 메모리는 RF 발생 장치(1000)에 내장되는 형태나 탈부착 가능한 형태로 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 RF 발생 장치(1000)는 그 구성 중 적어도 하나가 생략될 수 있다. 예를 들어, RF 발생 장치(1000)는 전원부(1100) 및/또는 정류기(1200)를 포함하지 않고 외부로부터 직류 전원 또는 정류된 직류 전원을 제공받을 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 발생 장치(1000)가 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 동안 지지부에 바이어스 전원을 제공하는 방법에 대해서 구체적으로 서술한다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 펄스 온 구간에서 인버터(1300)에 제공되는 스위칭 신호(SW)에 관한 도면이다. 펄스 온 구간에서 RF 발생 장치(1000)는 기판에 대한 에칭이 이루어지도록 지지부에 바이어스 전원을 인가할 수 있다.
펄스 온 구간에서 RF 발생 장치(1000)는 인버터(1300)의 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)에 규칙적으로 스위치 온 신호 또는 스위치 오프 신호를 인가할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면 제어기(1400)는 제1 스위치(S1) 및 제3 스위치(S3)에 스위치 온 신호 및 스위치 오프 신호를 교번적으로 인가하면서 제2 스위치(S2) 및 제4 스위치(S4)에 스위치 오프 신호 및 스위치 온 신호를 교번적으로 인가할 수 있다. 다시 말해, 펄스 온 구간에서 제1 스위치(S1) 및 제3 스위치(S3)에는 같은 종류의 스위칭 신호(SW)가 인가되고, 제2 스위치(S2) 및 제4 스위치(S4)에도 같은 종류의 스위칭 신호(SW)가 인가되며, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)에는 다른 종류의 스위칭 신호(SW)가 인가될 수 있다. 이 경우, 지지부에는 양의 전압 및 음의 전압이 교번적으로 인가될 수 있으며 그로써 기판에 대해 플라즈마에 의한 이온들이 충돌하면서 에칭이 이루어질 수 있다.
RF 발생 장치(1000)는 펄스 온 구간의 길이를 제어할 수 있다. 예를 들어, 펄스 온 구간의 길이는 제어기(1400)의 스위칭 신호(SW) 인가 횟수에 따라 변경될 수 있다. 구체적으로, 도 5를 참조하면 제어기(1400)가 제1 스위치(S1) 및 제3 스위치(S3)에 스위치 온 신호를, 제2 스위치(S2) 및 제4 스위치(S4)에 스위치 오프 신호를 인가하고, 뒤이어 제1 스위치(S1) 및 제3 스위치(S3)에 스위치 오프 신호를, 제2 스위치(S2) 및 제4 스위치(S4)에 스위치 온 신호를 인가하는 것을 지지부에 1세트의 바이어스 전원을 제공하는 것이라고 할 때, 펄스 온 구간의 길이는 3세트 또는 5세트에 대응하는 길이로 정해질 수 있다. 펄스 온 구간의 길이가 상술한 3세트 또는 5세트에 대응하는 길이로 제한되는 것은 아니며 펄스 온 구간의 길이는 n세트(n은 1 이상)에 대응하는 길이로 정해질 수 있음은 물론이다.
펄스 온 구간의 길이는 제어기(1400)에서 인버터(1300)에 스위칭 신호(SW)를 인가하는 주파수에 기초하여 특정될 수 있다. 예를 들어, 제어기(1400)가 400kHz의 클럭 주파수를 가지는 클럭원을 이용하여 스위칭 신호(SW)를 제공하는 경우 지지부에 3세트의 바이어스 전원을 인가하면 펄스 온 구간의 길이는 7.5us(2.5us x 3)가 될 수 있고, 5세트의 바이어스 전원의 경우 펄스 온 구간의 길이는 12.5us(2.5us x 5)가 될 수 있다.
한편, 펄스 온 구간이 상대적으로 길어지는 경우 에칭에 의한 부산물이 과다하게 발생되어 에칭을 방해할 수 있다. 다시 말해, 어느 정도 기판 에칭이 진행된 후에는 부산물 배출이 이루어져야 하며, 구체적으로 기판 에칭이 이루어지는 펄스 온 구간의 길이는 약 10us 이내로 설정되는 것이 바람직하다. 따라서, 상술한 바와 같이 제어기(1400)가 400kHz의 클럭 주파수를 가지는 클럭원을 이용하여 인버터(1300)에 스위칭 신호(SW)를 제공하는 경우 펄스 온 구간의 길이가 10us 이내가 되기 위해 지지부에 인가하는 바이어스 전원은 3세트 내지 5세트로 구성될 수 있다. 나아가, 제어기(1400)가 임의의 클럭 주파수 cf를 가지는 클럭원을 이용하는 경우 펄스 온 구간은
Figure pat00001
세트 이하로 구성될 수 있다.
펄스 온 구간의 길이는 지지부에 인가되는 바이어스 전원의 세트를 제어하는 것 외에 인버터(1300)에 스위칭 신호(SW)를 인가하는 시간을 조절하는 것으로도 제어될 수 있다.
상술한 바와 같이 펄스 온 구간의 길이를 짧게 제어함으로써 기판 에칭 효율을 향상시킬 수 있고 결과적으로 플라즈마 에칭 공정에서 에칭 속도가 증가될 수 있다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 제어기(1400)가 수행하는 스위칭 동작에 관한 도면이다. 제어기(1400)는 인버터(1300)의 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)에 각각 특정 스위칭 신호(SW)를 인가하도록 동작할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제어기(1400)는 제1 내지 제4 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
제1 스위칭 동작은 제1 스위치(S1)에 스위치 온 신호, 제2 스위치(S2)에 스위치 오프 신호, 제3 스위치(S3)에 스위치 온 신호, 그리고 제4 스위치(S4)에 스위치 오프 신호를 인가하는 동작을 의미할 수 있다.
제2 스위칭 동작은 제1 스위치(S1)에 스위치 오프 신호, 제2 스위치(S2)에 스위치 온 신호, 제3 스위치(S3)에 스위치 오프 신호, 그리고 제4 스위치(S4)에 스위치 온 신호를 인가하는 동작을 의미할 수 있다.
제3 스위칭 동작은 제1 스위치(S1)에 스위치 온 신호, 제2 스위치(S2)에 스위치 오프 신호, 제3 스위치(S3)에 스위치 오프 신호, 그리고 제4 스위치(S4)에 스위치 온 신호를 인가하는 동작을 의미할 수 있다.
제4 스위칭 동작은 제1 스위치(S1)에 스위치 오프 신호, 제2 스위치(S2)에 스위치 온 신호, 제3 스위치(S3)에 스위치 온 신호, 그리고 제4 스위치(S4)에 스위치 오프 신호를 인가하는 동작을 의미할 수 있다.
제어기(1400)는 제1 내지 제4 스위치(S1, S2, S3, S4)에 스위치 오프 신호를 인가하는 제5 스위칭 동작을 수행핼할 수도 있다. 제5 스위칭 동작은 후술하는 펄스 오프 구간에서의 제어기(1400)의 동작과 관련하여 제3 스위칭 동작 또는 제4 스위칭 동작을 대신할 수 있다.
제어기(1400)의 스위칭 동작은 각각 단위 펄스를 구성하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위칭 동작은 지지부에 양의 전압을 인가하는 단위 펄스, 제2 스위칭 동작은 지지부에 음의 전압을 인가하는 단위 펄스, 제3 및 제4 스위칭 동작은 지지부에 0의 전압을 인가하는 단위 펄스를 제공하는 것으로 이해될 수 있다. 한편, 후술하는 바와 같이 펄스 온 구간과 마찬가지로 펄스 오프 구간의 길이 역시 제어될 수 있다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 펄스 오프 구간에서 인버터(1300)가 부하에 제공하는 바이어스 전원에 관한 도면이다.
제어기(1400)는 상술한 스위칭 동작을 수행하여 인버터(1300)로 하여금 지지부에 바이어스 전원을 제공할 수 있다.
펄스 오프 구간에서 바이어스 전원은 로우 레벨에 대응하는 전력을 가져야 한다. 이것은 상술한 바와 같이 펄스 오프 구간은 에칭 공정에서 기판 에칭에 따른 부산물이 배출되기 위함이다. 펄스 오프 구간에서 바이어스 전원이 로우 레벨에 대응하는 전력을 가지기 위해서는 제어기(1400)가 아래와 같은 규칙들 중 적어도 하나를 만족하도록 스위칭 동작을 수행할 필요가 있다.
(규칙1) 펄스 오프 구간에서 제1 스위칭 동작과 제2 스위칭 동작은 상보적으로 수행된다. 구체적으로, 펄스 오프 구간에서 제1 스위칭 동작이 x번 수행되는 경우 제2 스위칭 동작 역시 x번 수행된다.
(규칙2) 펄스 오프 구간에서 제3 스위칭 동작 및/또는 제4 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 펄스 오프 구간 길이의 절반 이상이다. 다시 말해, 펄스 오프 구간에서 제1 스위칭 동작이 수행되는 시간 및 제2 스위칭 동작이 수행되는 시간의 합은 제3 스위칭 동작 및/또는 제4 스위칭 동작이 수행되는 총 시간의 합 이하이다.
(규칙3) 펄스 오프 구간에서 제1 스위칭 동작 및 제2 스위칭 동작 사이에 제3 스위칭 동작 또는 제4 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 제2 스위칭 동작 및 제1 스위칭 동작 사이에서 제3 스위칭 동작 또는 제4 스위칭 동작이 수행되는 총 시간과 같다.
(규칙4) 펄스 오프 구간에서 가장 처음에 수행되는 동작은 제1 스위칭 동작, 제3 스위칭 동작, 또는 제4 스위칭 동작이다.
(규칙5) 펄스 오프 구간에서 가장 마지막에 수행되는 동작은 제2 스위칭 동작, 제3 스위칭 동작, 또는 제4 스위칭 동작이다.
(규칙6) 펄스 오프 구간에서 제1 스위칭 동작이 복수 회 수행될 때, 제1 스위칭 동작 사이에는 적어도 제2 스위칭 동작이 수행된다.
(규칙7) 펄스 오픈 구간에서 제2 스위칭 동작이 복수 회 수행될 때, 제2 스위칭 동작 사이에는 적어도 제1 스위칭 동작이 수행된다.
제어기(1400)는 상술한 규칙들 중 적어도 일부를 만족하면서 구동되도록 프로그램될 수 있다. 제어기(1400)가 상술한 규칙들에 근거하여 스위칭 동작을 수행함으로써 바이어스 전원을 구현함에 따라 인버터(1300)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 제어기(1400)가 상술한 규칙들에 근거하여 스위칭 동작을 수행함으로써 인버터(1300) 내 스위치들이 소프트 스위칭 방식으로 동작할 수 있게 되어 스위치에 대한 손상이 방지될 수 있다. 나아가, 상술한 규칙들에 의해 소프트 스위칭을 위해 인버터(1300)가 추가적으로 포함할 수 있는 유도성 소자에 일정 시간 동안 흐르는 전류의 음양 값이 균형을 맞추게 되어 보다 원활한 스위칭 동작들이 가능하게 된다.
도 7을 참조하면, 제어기(1400)는 상술한 규칙들에 근거하여 스위칭 동작을 수행함으로써 지지부에 인가되는 바이어스 전원을 구현할 수 있다. 구체적으로, 제어기(1400)는 제1 스위칭 동작, 제3 스위칭 동작, 제3 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작, 제4 스위칭 동작, 및 제4 스위칭 동작을 순차적으로 수행하여 3세트로 구성된 바이어스 전원을 지지부에 제공할 수 있다. 한편, 상술한 규칙들에 근거하여 구현되는 바이어스 전원이 도 7에 도시된 형태로 한정되는 것은 아니며, 다양한 방법으로 바이어스 전원이 구현될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 제어기(1400)는 제3 스위칭 동작, 제4 스위칭 동작 또는 이들의 조합만을 수행하여 바이어스 전원을 지지부에 제공할 수도 있다.
상술한 바와 같이 펄스 오프 구간에서 스위칭 동작을 수행하여 지지부에 바이어스 전원을 인가함으로써, 부산물의 배출 과정을 보다 정밀하게 제어할 수 있다. 플라즈마 에칭 공정에서 에칭 공정 시작 후 시간이 경과함에 따라 에칭에 의한 부산물이 배출되는데에 소요되는 시간이 변경될 수 있다. 구체적으로, 에칭 깊이가 깊어질수록 부산물이 배출됨에 있어서 에칭 구멍 벽에 충돌하는 sticking effect가 강하게 작용하여 부산물 배출에 소요되는 시간이 증가할 수 있다.
이처럼 부산물 배출에 필요한 시간이 변화하는 경우에 대응하여 RF 발생 장치(1000)는 지지부에 인가되는 바이어스 전원을 제어할 수 있다. 이하에서는 앞서 언급한 부산물 배출 과정의 최적화를 위해 RF 발생 장치(1000)가 부하에 제공하는 바이어스 전원을 제어하는 방법에 대해 구체적으로 서술한다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간에서 부하에 RF 발생 장치(1000)가 제공하는 바이어스 전원에 관한 도면이다.
도 8을 참조하면, 펄스 온 구간에서 RF 발생 장치(1000)는 하이 레벨에 대응하는 바이어스 전원을 지지부에 제공할 수 있다. 구체적으로, 펄스 온 구간에서 RF 발생 장치(1000)는 지속적으로 지지부에 일정 수준 이상의 전력(또는 일정 수준 이상의 단위 시간당 전력)을 제공할 수 있다. 다시 말해, 펄스 온 구간에서 바이어스 전원은 기판 에칭을 위한 하이 레벨 신호로 이해될 수 있고, 이로써 기판에 대한 에칭이 지속적으로 이루질 수 있다.
도 8을 참조하면, 펄스 오프 구간에서 RF 발생 장치(1000)는 로우 레벨에 대응하는 바이어스 전원을 지지부에 제공할 수 있다. 구체적으로 펄스 오프 구간에서 RF 발생 장치(1000)는 지속적으로 지지부에 일정 수준 이하의 전력(또는 일정 수준 이하의 단위 시간당 전력)을 제공할 수 있다. 다시 말해, 펄스 오프 구간에서 바이어스 전원은 부산물 배출을 위한 로우 레벨 신호로 이해될 수 있고, 이로써 부산물 배출이 지속적으로 유도될 수 있다.
펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간에서 바이어스 전원은 도 5 내지 도 7에서 서술한 스위칭 신호 및 스위칭 동작에 기초하여 구현될 수 있다.
도 8을 참조하면 펄스 온 구간에서 바이어스 전원은 3세트로 구현되며 각 세트는 양의 전압을 지시하는 단위 펄스 및 음의 전압을 지시하는 단위 펄스로 구성될 수 있다. 또한, 펄스 오프 구간에서 바이어스 전원은 3세트로 구현되며, 제1 스위칭 동작, 제3 스위칭 동작, 제3 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작, 제4 스위칭 동작, 및 제4 스위칭 동작이 제어기(1400)에 의해 순차적으로 수행됨으로써 구현될 수 있다. 결과적으로 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간이 반복됨으로써 특정 주기를 가지는 바이어스 전원이 지지부에 인가될 수 있다.
펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간은 상술한 바와 같이 그 길이가 조절될 수 있으며, 그에 따라 바이어스 전원의 주기 역시 조절될 수 있다. 예를 들어, 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간이 각각 3세트에 대응하는 길이를 가지는 경우(400kHz 클럭원을 이용하는 경우 약 7.5us), 바이어스 전원은 6세트에 대응하는 주기(400kHz 클럭원을 이용하는 경우 약 15us)를 가질 수 있다. 다른 예를 들어, 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간이 각각 5세트에 대응하는 길이를 가지는 경우(400kHz 클럭원을 이용하는 경우 약 12.5us), 바이어스 전원은 10세트에 대응하는 주기(400kHz 클럭원을 이용하는 경우 약 25us)를 가질 수 있다.
펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간은 서로 다른 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 펄스 온 구간의 길이는 펄스 오프 구간의 길이보다 길 수 있다. 구체적으로 펄스 온 구간은 5세트에 대응하는 길이를 가지고, 펄스 오프 구간은 3세트에 대응하는 길이를 가질 수 있다. 다른 예를 들어, 펄스 온 구간의 길이는 펄스 오프 구간의 길이보다 짧을 수 있다. 구체적으로 펄스 온 구간은 3세트에 대응하는 길이를 가지고 펄스 오프 구간은 5세트에 대응하는 길이를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간의 길이를 상대적으로 짧게 제어함으로써 에칭 부산물이 에칭을 방해하기 전까지만 에칭을 수행하고, 부산물이 대부분 배출된 후 무의미하게 지나가는 시간을 줄일 수 있다. 한편, 종래에는 매칭 네트워크가 없는 경우 오버슈트와 언더슈트로 장비 손상이 발생하여 매칭 네트워크를 필수적으로 포함해야 하는데, 매칭 네트워크를 이용하는 경우 상술한 바와 같이 rising time과 falling time으로 인하여 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간의 길이를 짧게 구현하기 어려운 점이 있었다. 이와 달리 본 명세서의 일 실시예에 따른 RF 발생 장치(1000)는 매칭 네트워크를 이용하지 않고 구동 주파수를 가변적으로 제어할 수 있고, 이로써 스위치 손상 없이 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간을 상대적으로 짧게 설정할 수 있는 점에서 상당한 이점이 있다.
한편, 에칭 공정에서 에칭 속도를 향상시키기 위해 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간의 길이를 짧게 하는 방법에 더하여 지지부에 인가하는 바이어스 전원을 시간 흐름에 따라 제어할 수도 있다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여 플라즈마 에칭 공정에서 지지부에 인가되는 바이어스 전원을 시간의 흐름에 따라 제어하는 방법에 대해 구체적으로 서술한다.
도 9를 참조하면, RF 발생 장치(1000)는 제1 펄스 온 구간 및 제1 펄스 오프 구간으로 구성된 제1 사이클을 반복하여 지지부에 바이어스 전원을 인가하고 에칭 공정 시작 시점으로부터 미리 설정된 시간이 경과하면 제2 펄스 온 구간 및 제2 펄스 오프 구간으로 구성된 제2 사이클을 반복하여 지지부에 바이어스 전원을 인가할 수 있다.
제2 사이클의 길이는 제1 사이클의 길이보다 길어질 수 있다. 예를 들어, 제2 펄스 온 구간의 길이는 제1 펄스 온 구간의 길이와 동일하게 유지된 상태에서 제2 펄스 오프 구간의 길이는 제2 펄스 오프 구간의 길이보다 길어질 수 있다. 다른 예를 들어, 제2 펄스 온 구간의 길이는 제1 펄스 온 구간의 길이보다 길어지고 제2 펄스 오프 구간의 길이는 제1 펄스 오프 구간의 길이보다 길어질 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제2 펄스 온 구간의 길이는 제1 펄스 온 구간의 길이보다 짧아지고 제2 펄스 오프 구간의 길이는 제1 펄스 오프 구간의 길이보다 길어질 수 있다. 여기서, 펄스 오프 구간 및/또는 펄스 온 구간의 길이는 상술한 바와 같이 바이어스 전원을 구성하는 세트 수를 변경함으로써 제어될 수 있다.
한편, 도 9에 도시되지는 않았으나, RF 발생 장치(1000)는 제1 사이클을 반복하고 에칭 공정 시작 시점으로부터 제1 경과 시간 이후 제2 사이클을 반복하며, 에칭 공정 시작 시점으로부터 제2 경과 시간 이후 제3 사이클을 반복하여 지지부에 바이어스 전원을 인가할 수도 있다. 여기서, 상술한 제1 사이클에 기초한 제2 사이클의 길이 제어와 같은 맥락으로 제3 사이클의 길이는 제2 사이클의 길이보다 길어질 수 있다. RF 발생 장치(1000)에서 지지부에 바이어스 전원을 인가하는 방법이 상술한 제1 내지 제3 사이클을 이용하는 것으로 제한되지 않음은 물론이며, RF 발생 장치(1000)는 서로 다른 길이를 가지는 복수의 사이클을 반복하여 지지부에 바이어스 전원을 제공할 수 있다.
바이어스 전원이 제공됨에 있어서 사이클은 에칭 깊이에 따라 제어될 수 있다. 예를 들어, 에칭 깊이가 미리 설정된 값 이상이 되는 경우 바이어스 전원의 펄스 온 구간 및 또는 펄스 오프 구간의 길이가 증가될 수 있다. 이 때, RF 발생 장치(1000)는 에칭 깊이를 측정하기 위한 센서를 포함하거나 외부 센서로부터 실시간 에칭 깊이에 관한 데이터를 제공받을 수 있다.
상술한 바와 같이, 에칭 공정에서 에칭 시작 시점으로부터 경과 시간에 따라 지지부에 인가되는 바이어스 전원의 주기, 듀티 사이클을 제어함으로써 시간에 따라 변화하는 에칭 깊이에 능동적으로 대응할 수 있고, 결과적으로 에칭 속도를 증가시켜 에칭 공정에 소요되는 시간을 크게 줄일 수 있다.
구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이 에칭 속도는 시간이 지남에 따라 감소할 수 있다. 이것은, 기판이 에칭됨에 따라 에칭 깊이가 깊어지고, 에칭 깊이가 깊어짐에 따라 부산물이 빠져나오기 위해 이동해야 하는 거리가 증가함으로써 부산물 배출 시간이 증가하기 때문이다. 이 때, 만약 일정한 파형 또는 주기를 가지는 바이어스 전원을 이용하는 경우 시간이 지날수록 부산물 배출이 충분히 이루어지지 않은 상태에서 에칭이 수행될 수 있으므로 에칭 속도가 감소할 수 있다.
또한, 시간에 따른 에칭 속도의 저하 현상이 일어나는 정도에 따라 에칭 공정에 소요되는 총 시간이 달라질 수 있다. 도 10을 참조하면, 제1 에칭 속도 곡선(c1)을 가지는 경우와 제2 에칭 속도 곡선(c2)을 비교할 때, 같은 깊이를 에칭할 때 제1 에칭 속도 곡선(c1)에서는 제1 시간(t1)이 소요되고 제2 에칭 속도 곡선(c2)에서는 제1 시간(t1) 보다 긴 제2 시간(t2) 소요될 수 있다. 따라서, 신속한 에칭 공정을 위해서는 제1 에칭 속도 곡선(c1)과 같이 시간에 따른 에칭 속도의 저하 정도를 낮출 필요가 있는 것이다.
도 9에서 서술한 바이어스 전원 제어 방법을 이용하면, 에칭 속도 곡선을 도 10에 도시된 제2 에칭 속도 곡선(c2)에서 제1 에칭 속도 곡선(c1) 방향으로 이동시킬 수 있다. 다시 말해, 에칭 공정이 진행되는 전 과정에 걸쳐 에칭 시간 및 부산물 배출 시간이 최적화될 수 있고, 이로써 에칭 공정에 소요되는 시간을 크게 감소시킬 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1000: RF 발생 장치 1100: 전원부
1200: 정류기 1300: 인버터
1400: 제어기

Claims (16)

  1. 전극을 포함하는 기판 지지부; 및
    상기 전극에 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치(frequency generator);를 포함하고,
    상기 주파수 발생 장치는,
    전원부;
    적어도 하나의 트랜지스터를 포함하고 상기 전원부로부터 직류 전원을 제공받아 상기 전극에 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 동안 바이어스 전원을 제공하는 인버터; 및
    상기 인버터의 상기 트랜지스터에 제어 신호를 제공하는 제어기;를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 기판 지지부 상에 배치되는 기판의 공정 진행 정도에 따라 상기 트랜지스터에 제공하는 상기 제어 신호를 제공하여 상기 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 중 적어도 어느 하나의 길이를 30us 이하로 조절하는,
    반도체 공정 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 인버터는 제1 내지 제4 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 제1 노드를 통해 직렬 연결되고 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는 제2 노드를 통해 직렬 연결되며 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드는 상기 전극의 양단에 전기적으로 연결되는,
    반도체 공정 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하는 제1 스위칭 동작, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하는 제2 스위칭 동작, 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하는 제3 스위칭 동작, 또는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하는 제4 스위칭 동작을 수행하는
    반도체 공정 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 펄스 온 구간 동안 상기 제1 스위칭 동작 및 상기 제2 스위칭 동작을 교번적으로 수행하고,
    상기 펄스 오프 구간에서 적어도 일부 시간 구간 동안 상기 제3 스위칭 동작 및 상기 제4 스위칭 동작 중 적어도 하나의 동작을 수행하되,
    상기 펄스 오프 구간 중 상기 제3 스위칭 동작 및 상기 제4 스위칭 동작 중 적어도 하나가 수행되는 총 시간은 상기 펄스 오프 구간 길이의 1/2 이상이고,
    상기 펄스 온 구간 및 상기 펄스 오프 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어하는,
    반도체 공정 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 펄스 오프 구간 중 상기 제1 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 제2 스위칭 동작이 수행되는 총 시간과 동일한,
    반도체 공정 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 펄스 온 구간의 길이와 상기 펄스 오프 구간의 길이는 동일한,
    반도체 공정 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 펄스 오프 구간의 길이는 상기 펄스 온 구간의 길이보다 짧은,
    반도체 공정 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기판에 대한 에칭 공정 시작 시점으로부터 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 펄스 오프 구간의 길이가 증가하도록 상기 인버터를 제어하는,
    반도체 공정 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 기판의 에칭된 정도를 감지하기 위한 센서를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 센서로부터 에칭 깊이 정보를 획득하고, 상기 에칭 깊이 정보에 기초하여 에칭 깊이가 미리 설정된 깊이 이상이면 상기 펄스 오프 구간의 길이가 증가하도록 상기 인버터를 제어하는,
    반도체 공정 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지부가 배치되는 챔버; 및
    상기 챔버 내에 플라즈마를 발생시키는 RF 소스;를 더 포함하는,
    반도체 공정 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 공정은 상기 기판의 에칭 공정;을 포함하고,
    상기 기판의 공정 진행 정도는 상기 기판의 에칭 깊이를 포함하는,
    반도체 공정 시스템.
  12. 전원부;
    상기 전원부로부터 직류 전원을 제공받아 부하에 펄스 온 구간 또는 펄스 오프 구간 동안 바이어스 전원을 제공하고 스위치부를 포함하는 인버터; 및
    상기 인버터의 스위치부에 제어 신호를 제공하는 제어기;를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 인버터가 양의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제1 스위칭 동작, 상기 인버터가 음의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제2 스위칭 동작, 및 상기 인버터가 0의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제3 스위칭 동작을 수행하고,
    상기 펄스 온 구간 동안 상기 제1 스위칭 동작 및 상기 제2 스위칭 동작을 교번적으로 수행하고,
    상기 펄스 오프 구간동안 상기 제1 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작, 및 제3 스위칭 동작 중 적어도 하나를 수행하되,
    상기 펄스 오프 구간 중 상기 제3 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 펄스 오프 구간 길이의 1/2 이상이고,
    상기 펄스 온 구간 및 상기 펄스 오프 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어하는,
    RF 발생 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 스위칭부는 상기 제1 내지 제4 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터는 제1 노드를 통해 직렬 연결되고 상기 제3 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터는 제2 노드를 통해 직렬 연결되며 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드는 상기 부하의 양단에 연결되고,
    상기 제1 스위칭 동작은 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하는 것이고,
    상기 제2 스위칭 동작은 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하는 것이고,
    상기 제3 스위칭 동작은 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하거나, 또는 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제4 트랜지스터에 스위치 오프 신호를 제공하면서 상기 제2 트랜지스터 및 상기 제3 트랜지스터에 스위치 온 신호를 제공하는 것인,
    RF 발생 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 펄스 오프 구간 중 상기 제1 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 제2 스위칭 동작이 수행되는 총 시간과 동일한,
    에칭 공정 시스템.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간 중 적어도 하나의 길이는 30us 보다 작은,
    RF 발생 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 펄스 온 구간 및 펄스 오프 구간의 길이는 각각 10us 보다 작은,
    RF 발생 장치.
KR1020210065115A 2021-05-20 2021-05-20 반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치 KR20220157256A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210065115A KR20220157256A (ko) 2021-05-20 2021-05-20 반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치
PCT/KR2022/006247 WO2022245011A1 (ko) 2021-05-20 2022-05-02 반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치
CN202280043207.XA CN117501405A (zh) 2021-05-20 2022-05-02 半导体制程中提供偏压电源的频率产生器
TW111118821A TW202320163A (zh) 2021-05-20 2022-05-20 用於半導體製程的系統以及射頻產生裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210065115A KR20220157256A (ko) 2021-05-20 2021-05-20 반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220157256A true KR20220157256A (ko) 2022-11-29

Family

ID=84140672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210065115A KR20220157256A (ko) 2021-05-20 2021-05-20 반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20220157256A (ko)
CN (1) CN117501405A (ko)
TW (1) TW202320163A (ko)
WO (1) WO2022245011A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100990732B1 (ko) * 2008-07-04 2010-10-29 (주)소노텍 공진 전류를 상쇄하기 위한 스위칭 제어 장치 및 이를포함한 전력 변환 시스템
JP6512962B2 (ja) * 2014-09-17 2019-05-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR20190048413A (ko) * 2017-10-31 2019-05-09 (주) 엔피홀딩스 식각 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 정전 척 그리고 이를 구비한 식각 공정 설비
WO2020160497A1 (en) * 2019-01-31 2020-08-06 Eagle Harbor Technologies. Inc. Precise plasma control system
US20200058469A1 (en) * 2018-08-14 2020-02-20 Tokyo Electron Limited Systems and methods of control for plasma processing

Also Published As

Publication number Publication date
CN117501405A (zh) 2024-02-02
WO2022245011A1 (ko) 2022-11-24
TW202320163A (zh) 2023-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240071721A1 (en) System, method, and apparatus for controlling ion energy distribution in plasma processing systems
US20220157555A1 (en) Systems and methods for monitoring faults, anomalies, and other characteristics of a switched mode ion energy distribution system
JP6986113B2 (ja) 修正された周期的電圧関数を電気ノードに提供するための装置およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
US20210327679A1 (en) System, method, and apparatus for ion current compensation
JP6181792B2 (ja) イオンエネルギー分布を制御するためのシステム、方法、および装置
KR101339931B1 (ko) 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 방법 및 장치
US20210351007A1 (en) Surface charge and power feedback and control using a switch mode bias system
KR101952563B1 (ko) 스위칭 모드 이온 에너지 분포 시스템을 제어하는 방법
KR20220157256A (ko) 반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치
JP2024519838A (ja) 半導体工程においてバイアスパワーを提供するための周波数発生デバイス
US11978611B2 (en) Apparatus with switches to produce a waveform
TW201939569A (zh) 等離子體射頻調節方法及等離子處理裝置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination