WO2022245011A1 - 반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치 - Google Patents

반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치 Download PDF

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WO2022245011A1
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박세홍
손영훈
제갈동
김지훈
엄세훈
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인투코어테크놀로지 주식회사
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    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3341—Reactive etching

Definitions

  • the present invention relates to a frequency generator for providing bias power in a semiconductor process, and more particularly, to an etching rate or etching rate in a plasma etching process during a semiconductor manufacturing process. ) to a radio frequency (RF) generator that provides bias power in a specific way to improve
  • the etching process in the semiconductor manufacturing process is a process of removing unnecessary parts from a patterned substrate, and is largely classified into wet etching using a solution and dry etching using plasma. Dry etching, which has strengths in fine patterning, is mainly used because it is required.
  • etching rate or etching rate
  • uniformity uniformity
  • selectivity selectivity
  • One problem to be solved by the present invention is to provide an RF generator that supplies power to a load at a short cycle.
  • One problem to be solved by the present invention is to provide an RF generator that implements a bias power supplied to a load as a plurality of unit pulses.
  • One problem to be solved by the present invention is to provide an RF generator that provides different bias power to a load during a pulse-on period and a pulse-off period, but controls the length of the pulse-on period and the length of the pulse-off period differently.
  • One problem to be solved by the present invention is to provide an RF generator for controlling a driving frequency of power output to a load in order to supply power to the load at a short cycle.
  • One problem to be solved by the present invention is to provide an RF generator that provides a bias power supply of different cycles according to an etching time in an etching process.
  • One problem to be solved by the present invention is to control the cycle or duty cycle of a bias power supply applied to a load according to the etching degree (etching depth) or the time elapsed from the start of etching in an etching process. It is to provide an RF generating device.
  • a substrate support including an electrode; and a frequency generator providing bias power to the electrode
  • the frequency generator includes: a power supply unit; an inverter including at least one transistor and receiving DC power from the power supply unit to provide bias power to the electrodes during a pulse-on period or a pulse-off period; and a controller providing a control signal to the transistor of the inverter, wherein the controller provides the control signal to the transistor according to the degree of progress of a substrate disposed on the substrate support, wherein the pulse-on period or
  • a semiconductor processing system may be provided that adjusts the length of at least one of the pulse-off periods to 30 us or less.
  • a power supply unit an inverter receiving DC power from the power supply unit and providing bias power to a load during a pulse-on period or a pulse-off period and including a switch unit; and a controller providing a control signal to a switch unit of the inverter, wherein the controller performs a first switching operation of controlling the switch unit so that the inverter outputs a positive voltage, and the inverter outputs a negative voltage.
  • a second switching operation for controlling the switch unit and a third switching operation for controlling the switch unit so that the inverter outputs a voltage of 0 are performed, and the first switching operation and the second switching operation are performed during the pulse-on period.
  • the inverter performs alternately, performs at least one of the first switching operation, the second switching operation, or the third switching operation during the pulse-off period, and the pulse-on period and the pulse-off period are periodically repeated. Control, but the total time during which the third switching operation is performed during the pulse-off period may be provided with an RF generator that is 1/2 or more of the length of the pulse-off period.
  • the present invention it is possible to efficiently control the time to etch a substrate and the time to discharge by-products from etching in an etching process.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams related to a plasma etching system and a bias power applied to the plasma etching system according to the prior art.
  • FIG. 3 is a diagram of a plasma etching system and an RF generator according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 4 is a diagram related to the configuration of an RF generator according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 5 is a diagram related to a switching signal provided to an inverter in a pulse-on period according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 6 is a diagram related to a switching operation performed by a controller according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 7 is a diagram of bias power provided by an inverter to a load in a pulse-off period according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 8 is a diagram of bias power provided by an RF generator to a load in a pulse-on period and a pulse-off period according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 9 is a diagram of a bias power supply provided to a load to prevent an etching rate from being lowered over time according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 10 is a diagram showing an etching rate over time according to an embodiment of the present specification.
  • a substrate support including an electrode; and a frequency generator providing bias power to the electrodes
  • the frequency generator includes: a power supply unit; an inverter including at least one transistor and receiving DC power from the power supply unit to provide bias power to the electrodes during a pulse-on period or a pulse-off period; and a controller providing a control signal to the transistor of the inverter, wherein the controller provides the control signal to the transistor according to a progress level of a substrate disposed on the substrate supporter, wherein the pulse-on period
  • a semiconductor processing system that adjusts the length of at least one of the pulse-off periods to 30 us or less may be provided.
  • the inverter includes first to fourth transistors, the first transistor and the second transistor are connected in series through a first node, the third transistor and the fourth transistor are connected in series through a second node, and the The first node may be electrically connected to one end of the electrode and the second node may be electrically connected to the other end of the electrode.
  • the controller performs a first switching operation of providing a switch-off signal to the second transistor and the fourth transistor while providing a switch-on signal to the first transistor and the third transistor; A second switching operation of providing a switch-on signal to the second transistor and the fourth transistor while providing a switch-off signal; and providing a switch-on signal to the first transistor and the fourth transistor while providing the second transistor and the first transistor.
  • a third switching operation of providing a switch-off signal to three transistors, or a fourth switching operation of providing a switch-on signal to the second transistor and the third transistor while providing a switch-off signal to the first transistor and the fourth transistor action can be performed.
  • the controller alternately performs the first switching operation and the second switching operation during the pulse-on period, and at least one of the third switching operation and the fourth switching operation during at least a partial time period in the pulse-off period. and controls the inverter so that the pulse-on period and the pulse-off period are periodically repeated, and the total time during which at least one of the third switching operation and the fourth switching operation is performed during the pulse-off period may be equal to or greater than 1/2 of the length of the pulse-off period.
  • a total time during which the first switching operation is performed during the pulse-off period may be equal to a total time during which the second switching operation is performed.
  • the length of the pulse-on period and the length of the pulse-off period may be the same.
  • a length of the pulse-off period may be shorter than a length of the pulse-on period.
  • the controller may control the inverter to increase the length of the pulse-off period after a predetermined time from the starting point of the etching process for the substrate.
  • the pulse off period may further include a sensor for detecting an etched degree of the substrate, wherein the controller obtains etching depth information from the sensor and determines that the etching depth is equal to or greater than a preset depth based on the etching depth information. It is possible to control the inverter so that the length of is increased.
  • the semiconductor processing system includes a chamber in which the substrate support is disposed; and a radio frequency (RF) source generating plasma in the chamber.
  • RF radio frequency
  • the semiconductor process may include an etching process of the substrate, and the degree of progress of the substrate process may include an etching depth of the substrate.
  • the power supply unit an inverter receiving DC power from the power supply unit and providing bias power to a load during a pulse-on period or a pulse-off period and including a switch unit; and a controller providing a control signal to a switch unit of the inverter, wherein the controller performs a first switching operation of controlling the switch unit so that the inverter outputs a positive voltage, and the inverter outputs a negative voltage.
  • a second switching operation for controlling the switch unit or a third switching operation for controlling the switch unit so that the inverter outputs a voltage of 0 is performed, and the first switching operation and the second switching operation are performed during the pulse-on period.
  • the inverter performs alternately, performs at least one of the first switching operation, the second switching operation, or the third switching operation during the pulse-off period, and the pulse-on period and the pulse-off period are periodically repeated. Controlling, but the total time during which the third switching operation is performed during the pulse-off period is 1/2 or more of the length of the pulse-off period, an RF generator may be provided.
  • the switch unit includes first to fourth transistors, the first transistor and the second transistor are connected in series through a first node, the third transistor and the fourth transistor are connected in series through a second node, and the The first node is connected to one end of the load and the second node is connected to the other end of the load, and the first switching operation provides a switch-on signal to the first transistor and the third transistor while providing a switch-on signal to the second transistor. and providing a switch-off signal to the fourth transistor, wherein the second switching operation provides a switch-on signal to the second transistor and the fourth transistor while providing a switch-off signal to the first transistor and the third transistor.
  • the third switching operation provides a switch-off signal to the second transistor and the third transistor while providing a switch-on signal to the first transistor and the fourth transistor, or providing a switch-off signal to the first transistor and the fourth transistor.
  • a switch-on signal may be provided to the second transistor and the third transistor while providing a switch-off signal to the fourth transistor.
  • a total time during which the first switching operation is performed during the pulse-off period may be equal to a total time during which the second switching operation is performed during the pulse-off period.
  • a length of at least one of the pulse-on period and the pulse-off period may be less than 30 us.
  • Lengths of the pulse-on period and the pulse-off period may each be less than 10 us.
  • the present specification relates to a radio frequency (RF) generating device (hereinafter referred to as 'RF generating device') that provides bias power in a plasma etching process.
  • RF radio frequency
  • the RF generator according to an embodiment of the present specification applies a bias power supply having a relatively short cycle compared to the prior art to a substrate holder supporting a substrate in performing etching on a substrate in an etching process during a semiconductor manufacturing process. can be authorized.
  • the bias power source may refer to power, voltage, or current applied to a load so that the substrate is etched or by-products due to substrate etching are discharged, as will be described later.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams related to a plasma etching system and a bias power applied to the plasma etching system according to the prior art.
  • the plasma etching system includes a substrate, a holder for supporting the substrate, a plasma generating unit for generating plasma, and a space in which the above-described substrate and support are disposed and plasma is formed. It may include a chamber, a process gas inlet used for etching, and an outlet.
  • the etching process for the substrate may be performed by introducing process gas into the chamber, supplying power to the plasma generating unit to generate plasma in the chamber, and applying bias power to the substrate support unit.
  • the substrate etching process may be performed by repeatedly performing a process of etching the substrate and discharging by-products following the etching according to the bias power applied to the substrate support.
  • the aforementioned bias power source may be applied by the conventional RF generating device 1 .
  • the conventional RF generator 1 may be electrically connected to a substrate support or an electrode included in the substrate support to apply bias power to the substrate support or an electrode included in the substrate support.
  • a plasma generating unit may be implemented in various ways.
  • the plasma generating unit may include an electrode disposed in the chamber and generate plasma in the chamber by receiving power from an external power supply unit.
  • the plasma generating unit may include a coil disposed outside the chamber, receive power from an external power source, and induce plasma generation inside the chamber.
  • the conventional RF generator 1 used in the etching process is electrically connected to the substrate support, power loss due to the impedance difference between the output terminal of the power supply included in the conventional RF generator 1 and the input terminal of the substrate support is reduced.
  • a matching network Since the frequency provided by the conventional RF generator 1 is kept constant, such a matching network can be said to be an essential configuration in that there is no other way to reduce the impedance difference due to connection with the load.
  • the conventional RF generator 1 may apply bias power to the substrate support during a pulse-on period and a pulse-off period.
  • the conventional RF generator 1 provides a bias power supply with power corresponding to a high level to a substrate support during a pulse-on period to etch a substrate, and to discharge a by-product resulting from substrate etching by providing a pulsed power.
  • a bias power corresponding to a low level may be provided to the substrate supporter.
  • ions generated by plasma in the chamber collide with or chemically react with the substrate to perform etching
  • by-products generated by the etching may be discharged to the outside of the substrate.
  • An etching process may be performed on the substrate by repeating the pulse-on period and the pulse-off period.
  • the bias power applied to the substrate support may include overshoot or undershoot as shown in FIG. 2 .
  • Such overshoot or undershoot may cause damage to the internal structure of the conventional RF generator 1 or the structure of the plasma etching system.
  • FIG. 2 a method of preventing overshoot and undershoot by including a rising time and a falling time in a pulse-on period and a pulse-off period is provided.
  • the pulse-on period and the pulse-off period are relatively long, thereby lowering the efficiency of the etching process.
  • an RF generator for applying a bias power in a plasma etching process will be described, but the technical spirit of the present specification is not limited thereto, and an inductively coupled plasma (ICP) device, a capacitively coupled It should be noted in advance that it can be applied to any technical field requiring RF power, such as a plasma generating device such as a plasma device, wireless power transmission, and induction heating.
  • ICP inductively coupled plasma
  • the RF generator 1000 according to an embodiment of the present specification will be described with reference to FIG. 3 .
  • FIG. 3 is a diagram of a plasma etching system 10 and an RF generator 1000 according to an embodiment of the present specification.
  • the RF generator 1000 may be electrically connected to the plasma etching system 10 to provide power.
  • the plasma etching system 10 is similar to that described above with reference to FIG. 1 and will be omitted.
  • the RF generator 1000 may be electrically connected to a substrate support of the plasma etching system 10 or an electrode included in the substrate support (hereinafter referred to as 'support').
  • 'support' an electrode included in the substrate support
  • an output terminal of the RF generator 1000 may be electrically connected to an input terminal of the support unit.
  • the RF generator 1000 may provide a bias power to the support. For example, as described above, in the substrate etching process, the RF generator 1000 applies a bias power corresponding to a high level during a pulse-on period to perform substrate etching and a low level during a pulse-off period to discharge by-products. A corresponding bias power source may be applied to the support. For another example, the RF generator 1000 may apply a bias power corresponding to a low level during a pulse-on period to perform substrate etching and a bias power corresponding to a high level during a pulse-off period to discharge by-products to the support. may be A method for the RF generator 1000 to provide a bias power source will be described in detail later.
  • the RF generator 1000 may be distinguished from an RF source connected to a part other than the support part in the plasma etching system 10 .
  • an RF source may be connected to a support to which the RF generator 1000 is connected or an electrode facing the electrode of the support to provide power for generating plasma.
  • the plasma etching system 10 may further include radical generating equipment for generating radicals required in the etching process, and the RF source may be included in the radical generating equipment.
  • the RF generator 1000 may include a power supply unit 1100, a rectifier 1200, an inverter 1300, and a controller 1400.
  • the RF generator 1000 may convert AC power supplied from the power supply unit 1100 and supply it to a load.
  • the RF generator 1000 may convert AC power used in a typical home or industry into AC power having a frequency of hundreds of kHz to several tens of MHz and power of several kW or more and provide the converted AC power to a load.
  • the AC power supplied to the load is a bias power source, but the technical idea of the present specification is not limited thereto.
  • a load may refer to an object to which power is supplied.
  • the load may include the aforementioned support.
  • the load may refer to a part directly or indirectly connected to an output end of the RF generator 1000, such as including a substrate and a support.
  • the load may have a specific impedance or specific resonant frequency, or may have a variable impedance or variable resonant frequency that varies over time.
  • the load is described as a support, but the technical idea of the present specification is not limited thereto.
  • the rectifier 1200 may convert the output of the power supply unit 1100 into DC power.
  • the rectifier 1200 may convert AC power supplied from the power supply unit 1100 into DC power and apply the converted DC power to the inverter 1300 .
  • the inverter 1300 may receive DC power from the rectifier 1200 and supply bias power to the support.
  • the inverter 1300 may receive a switching signal SW from the controller 1400 and provide bias power to a load using the received switching signal SW.
  • the inverter 1300 may include at least one switch element controlled by the switching signal SW.
  • Switch elements may include transistors, diodes, capacitive elements, and the like.
  • the inverter 1300 may be implemented as a full bridge type including the first to fourth switches S1 , S2 , S3 , and S4 .
  • the first switch S1 is serially connected to the second switch S2 through a first node
  • the third switch S3 is serially connected to the fourth switch S4 through a second node.
  • the first node and the second node may be connected to the support.
  • the first to fourth switches S1 , S2 , S3 , and S4 may be turned on or turned off by receiving the switching signal SW from the controller 1400 .
  • the switching signal SW includes a switch-on signal and a switch-off signal
  • the first to fourth switches S1, S2, S3, and S4 turn on when the switch-on signal is applied and turn on when the switch-off signal is applied. can be turned off
  • the first and third switches S1 and S3 are turned on and the second and fourth switches S2 and S4 are turned off, a positive voltage is applied to the support, and the first and third switches S1, When S3 is turned off and the second and fourth switches S2 and S4 are turned on, a negative voltage may be applied to the support.
  • a dead time in which the switching signal SW is not provided to all switches may exist between the switch-on signal and the switch-off signal. Since a dead time exists between the switch-on signal and the switch-off signal, soft switching is possible and damage to the switch can be prevented.
  • a method of applying the switching signal of the inverter 1300 will be described in more detail later.
  • the inverter 1300 may be implemented as a half bridge type including the first switch S1 and the second switch S2.
  • the first switch S1 and the second switch S2 are connected in series through a first node, and the support portion is electrically connected to the first node to receive bias power.
  • the inverter 1300 may include an inductive element to prevent damage to the switch element.
  • the inverter 1300 when the inverter 1300 includes the first to fourth switches S1, S2, S3, and S4 as described above, the inverter 1300 is inductively connected to the first node and the second node. load may be included.
  • the inverter 1300 when the inverter 1300 is implemented as a half-bridge type as described above, the inverter 1300 may include an inductive load connected in parallel with the support. Since the inverter 1300 includes an inductive load, the switch element in the inverter 1300 can be turned on or turned off in a state where the voltage across both ends is almost 0, thereby preventing damage to the switch element.
  • the bias power supplied from the inverter 1300 to the support may have a driving frequency that the inverter 1300 is set based on a switching signal SW provided from the controller 1400 .
  • the inverter 1300 may be controlled using a time delay method, a pulse width modulation (PWM) method, or a combination thereof according to a frequency control method of the controller 1400 .
  • PWM pulse width modulation
  • a capacitive element may be disposed between the rectifier 1200 and the inverter 1300 .
  • the RF generator 1000 includes a capacitor connected in parallel with the rectifier 1200 and the inverter 1300, and the capacitor transfers an AC component of power applied to the inverter 1300 to a ground node (GND). can discharge
  • the controller 1400 may control the inverter 1300.
  • the controller 1400 may provide a switching signal SW to the inverter 1300 to control the inverter 1300 to provide bias power to the support.
  • the controller 1400 may control the period, waveform, magnitude, and/or duty cycle of the bias power supplied to the support through a switching operation described below. A method for the controller 1400 to control the bias power supplied to the support using the inverter 1300 will be described in detail later.
  • the controller 1400 may be implemented using Field Programmable Gate Arrays (FPGA) technology.
  • the controller 1400 may use a clock source having a preset clock frequency in providing the switching signal SW.
  • the RF generator 1000 may further include a sensor unit, and the controller 1400 may generate a switching signal SW by receiving data obtained from the sensor unit.
  • the controller 1400 may be implemented to obtain data related to a resonant frequency, such as current and voltage of the support unit, from the sensor unit, and generate the switching signal SW.
  • the controller 1400 obtains phase difference data or delay time using the phase data of the current applied to the support and the phase data of the voltage applied to the support obtained from the sensor unit, and converts the switching signal SW based thereon.
  • the controller 1400 can create As the etching process progresses, the impedance of the support may vary, and the controller 1400 generates a switching signal (SW) corresponding to the variable impedance of the support using a sensor unit to increase the power applied to the support to a certain level or higher.
  • SW switching signal
  • the RF generator 1000 may include a memory.
  • the memory may store various types of data. Various types of data may be temporarily or semi-permanently stored in the memory. Examples of the memory may include a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), flash memory, read-only memory (ROM), and random access memory (RAM). have.
  • the memory may be provided in a form embedded in the RF generator 1000 or in a detachable form.
  • At least one of the components of the RF generator 1000 described above may be omitted.
  • the RF generator 1000 may receive DC power or rectified DC power from the outside without including the power supply unit 1100 and/or the rectifier 1200 .
  • FIGS. 5 to 7 a method of providing bias power to a support unit during a pulse-on period or a pulse-off period by the RF generator 1000 according to an embodiment of the present specification will be described in detail.
  • the pulse-on period may mean a period for etching the substrate, and the pulse-off period may mean a period for removing by-products generated by etching the substrate.
  • the pulse-on period is not limited to a period in which a pulse is maintained or repeated literally, and similarly, a pulse-off period is not limited to a period in which a pulse is not applied literally.
  • the pulse-on period can be understood as a main process period or an etching period (or first period) in which etching is performed on a substrate by providing bias power in a specific way
  • the pulse-off period can be understood as a bias power supply in a specific way.
  • the bias power supplied to the support portion in the pulse off period is not always low level (or high level), and can be understood as having power corresponding to the low level (or high level).
  • FIG 5 is a diagram of a switching signal SW provided to the inverter 1300 in a pulse-on period according to an embodiment of the present specification.
  • the RF generator 1000 may apply bias power to the support so that the substrate is etched.
  • the RF generator 1000 may regularly apply a switch-on signal or a switch-off signal to the first to fourth switches S1, S2, S3, and S4 of the inverter 1300.
  • the controller 1400 alternately applies a switch-on signal and a switch-off signal to the first switch S1 and the third switch S3 while switching the second switch S2 and the fourth switch S2.
  • a switch off signal and a switch on signal may be alternately applied to the switch S4.
  • the same type of switching signal SW is applied to the first switch S1 and the third switch S3, and the same type of switching signal SW is applied to the second switch S2 and the fourth switch S4.
  • a switching signal SW is applied, and different types of switching signals SW may be applied to the first switch S1 and the second switch S2.
  • a positive voltage and a negative voltage may be alternately applied to the support portion, whereby etching may be performed while ions caused by plasma collide with the substrate.
  • the RF generator 1000 may control the length of the pulse-on period.
  • the length of the pulse-on period may be changed according to the number of times the controller 1400 applies the switching signal SW.
  • the controller 1400 sends a switch-on signal to the first switch S1 and the third switch S3 and a switch-off signal to the second switch S2 and the fourth switch S4. Applying a switch-off signal to the first switch (S1) and the third switch (S3), and subsequently applying a switch-on signal to the second switch (S2) and the fourth switch (S4), one set of bias is applied to the support.
  • the length of the pulse-on period may be determined to correspond to the 3 sets or 5 sets.
  • the length of the pulse-on period is not limited to the length corresponding to the above-described 3 sets or 5 sets, and the length of the pulse-on period may be determined to a length corresponding to n sets (n is 1 or more).
  • the length of the pulse-on period may be specified based on the frequency at which the controller 1400 applies the switching signal SW to the inverter 1300. For example, when the controller 1400 provides the switching signal SW using a clock source having a clock frequency of 400 kHz and applies 3 sets of bias power to the support, the length of the pulse-on period is 7.5 us (2.5 us). x 3), and in the case of 5 sets of bias power supplies, the length of the pulse-on period may be 12.5us (2.5us x 5).
  • the pulse-on period is relatively long, excessive generation of by-products caused by etching may interfere with etching.
  • the length of the pulse-on period in which substrate etching is performed is preferably set to within about 10 us. Therefore, as described above, when the controller 1400 provides the switching signal SW to the inverter 1300 using a clock source having a clock frequency of 400 kHz, the pulse-on period is applied to the support so that the length is within 10 us.
  • the bias power supply to be used may be composed of 3 to 5 sets.
  • the pulse-on period is It can consist of less than a set.
  • the length of the pulse-on period may be controlled by adjusting the time for applying the switching signal SW to the inverter 1300 in addition to controlling the number of bias power sets applied to the support.
  • the substrate etching efficiency can be improved and, as a result, the etching rate can be increased in the plasma etching process.
  • the controller 1400 may operate to apply a specific switching signal SW to each of the first to fourth switches S1 , S2 , S3 , and S4 of the inverter 1300 .
  • the controller 1400 may perform first through fourth switching operations.
  • the first switching operation applies a switch-on signal to the first switch S1, a switch-off signal to the second switch S2, a switch-on signal to the third switch S3, and a switch-off signal to the fourth switch S4. It may mean an action to apply.
  • the second switching operation applies a switch-off signal to the first switch S1, a switch-on signal to the second switch S2, a switch-off signal to the third switch S3, and a switch-on signal to the fourth switch S4. It may mean an action to apply.
  • the third switching operation applies a switch-on signal to the first switch S1, a switch-off signal to the second switch S2, a switch-off signal to the third switch S3, and a switch-on signal to the fourth switch S4. It may mean an action to apply.
  • the fourth switching operation applies a switch-off signal to the first switch S1, a switch-on signal to the second switch S2, a switch-on signal to the third switch S3, and a switch-off signal to the fourth switch S4. It may mean an action to apply.
  • the controller 1400 may perform a fifth switching operation of applying a switch off signal to the first to fourth switches S1 , S2 , S3 , and S4 .
  • the fifth switching operation may replace the third switching operation or the fourth switching operation in relation to the operation of the controller 1400 in the pulse-off period to be described later.
  • Each switching operation of the controller 1400 may be understood as configuring a unit pulse.
  • the first switching operation is a unit pulse for applying a positive voltage to the support
  • the second switching operation is a unit pulse for applying a negative voltage to the support
  • the third and fourth switching operations are for applying a voltage of 0 to the support. It can be understood as providing a unit pulse to apply. Meanwhile, as will be described later, the length of the pulse-off period can also be controlled like the pulse-on period.
  • FIG. 7 is a diagram of bias power provided to a load by an inverter 1300 in a pulse off period according to an embodiment of the present specification.
  • the controller 1400 may perform the above-described switching operation to allow the inverter 1300 to provide bias power to the support.
  • the bias power supply should have power corresponding to the low level. As described above, this is to discharge by-products generated by etching the substrate in the pulse-off period.
  • the controller 1400 needs to perform a switching operation to satisfy at least one of the following rules.
  • the first switching operation and the second switching operation are complementary. Specifically, when the first switching operation is performed x times in the pulse off period, the second switching operation is also performed x times.
  • the total time during which the third switching operation and/or the fourth switching operation is performed in the pulse off period is equal to or more than half of the length of the pulse off period. In other words, the sum of the time during which the first switching operation is performed and the time during which the second switching operation is performed in the pulse off period is less than or equal to the total time during which the third switching operation and/or the fourth switching operation is performed.
  • the total time during which the third switching operation or the fourth switching operation is performed between the first switching operation and the second switching operation in the pulse off period is the third switching operation or the third switching operation between the second switching operation and the first switching operation. It is equal to the total time during which the fourth switching operation is performed.
  • An operation performed first in a pulse off period is a first switching operation, a third switching operation, or a fourth switching operation.
  • the last operation performed in the pulse off period is the second switching operation, the third switching operation, or the fourth switching operation.
  • the controller 1400 may be programmed to operate while satisfying at least some of the aforementioned rules.
  • the controller 1400 implements a bias power supply by performing a switching operation based on the above-described rules, damage to the inverter 1300 can be prevented.
  • the switches in the inverter 1300 can operate in a soft switching manner, and damage to the switches can be prevented.
  • the negative and positive values of the currents flowing for a predetermined time in the inductive element that may be additionally included in the inverter 1300 for soft switching are balanced, enabling smoother switching operations.
  • the controller 1400 may implement a bias power applied to the support by performing a switching operation based on the above-described rules. Specifically, the controller 1400 sequentially performs the first switching operation, the third switching operation, the third switching operation, the second switching operation, the fourth switching operation, and the fourth switching operation to generate three sets of bias power supplies. support can be provided. Meanwhile, the bias power supply implemented based on the above rules is not limited to the form shown in FIG. 7, and the bias power supply may be implemented in various ways. For example, the controller 1400 may provide bias power to the support by performing only the third switching operation, the fourth switching operation, or a combination thereof.
  • the by-product discharge process As described above, by performing the switching operation in the pulse-off period and applying the bias power to the support part, it is possible to more precisely control the by-product discharge process.
  • the time required for discharge of by-products due to etching may change. Specifically, as the etching depth increases, the sticking effect may act strongly.
  • the sticking effect is a phenomenon in which by-products collide with the etching hole wall while being discharged, and as the sticking effect acts strongly, the time required for by-product discharge may increase.
  • the RF generator 1000 may control the bias power applied to the support.
  • a method of controlling the bias power provided to the load by the RF generator 1000 in order to optimize the aforementioned by-product discharge process will be described in detail.
  • FIG 8 is a diagram of bias power provided by the RF generator 1000 to a load in a pulse-on period and a pulse-off period according to an embodiment of the present specification.
  • the RF generator 1000 may provide a bias power corresponding to a high level to the support. Specifically, in the pulse-on period, the RF generator 1000 may continuously provide power of a certain level or more (or power per unit time of a certain level or more) to the support. In other words, in the pulse-on period, the bias power supply may be understood as a high-level signal for substrate etching, whereby etching of the substrate may be continuously performed.
  • the RF generator 1000 may provide a bias power corresponding to a low level to the support unit. Specifically, in the pulse-off period, the RF generator 1000 may continuously provide power below a predetermined level (or power per unit time below a predetermined level) to the support.
  • the bias power source may be understood as a low-level signal for discharging by-products, whereby by-product discharge may be continuously induced.
  • the bias power source may be implemented based on the switching signal and switching operation described in FIGS. 5 to 7 .
  • the bias power supply in the pulse-on period, is implemented in three sets, and each set may be composed of a unit pulse indicating a positive voltage and a unit pulse indicating a negative voltage.
  • the bias power supply in the pulse off period, is implemented in three sets, and the first switching operation, the third switching operation, the third switching operation, the second switching operation, the fourth switching operation, and the fourth switching operation are performed by the controller 1400. It can be implemented by being performed sequentially by As a result, as the pulse-on period and the pulse-off period are repeated, bias power having a specific period may be applied to the support portion.
  • the lengths of the pulse-on period and the pulse-off period may be adjusted, and accordingly, the cycle of the bias power supply may also be adjusted.
  • the pulse-on period and the pulse-off period each have a length corresponding to 3 sets (approximately 7.5 us when a clock source having a clock frequency of 400 kHz is used)
  • the bias power supply has a period corresponding to 6 sets (400 kHz). In the case of using a clock source having a clock frequency of about 15 us).
  • the bias power supply has a period corresponding to 10 sets ( In the case of using a clock source having a clock frequency of 400 kHz, it may have about 25 us).
  • the pulse-on period and the pulse-off period may have different lengths.
  • the length of the pulse-on period may be longer than the length of the pulse-off period.
  • the pulse-on period may have a length corresponding to 5 sets, and the pulse-off period may have a length corresponding to 3 sets.
  • the length of the pulse-on period may be shorter than the length of the pulse-off period.
  • the pulse-on period may have a length corresponding to 3 sets, and the pulse-off period may have a length corresponding to 5 sets.
  • the RF generator 1000 can variably control the driving frequency without using a matching network, and thereby set the pulse-on period and the pulse-off period relatively short without damaging the switch. There are significant advantages to being there.
  • the bias power applied to the support may be controlled over time.
  • the RF generator 1000 may apply bias power to the support unit by repeating a first cycle consisting of a first pulse-on period and a first pulse-off period.
  • the RF generator 1000 may apply bias power to the support unit by repeating a second cycle consisting of a second pulse-on period and a second pulse-off period when a preset time elapses from the start of the etching process.
  • the length of the second cycle may be longer than that of the first cycle.
  • the length of the second pulse-on period may be longer than the length of the first pulse-off period.
  • the length of the second pulse-on interval may be longer than the length of the first pulse-on interval, and the length of the second pulse-off interval may be longer than the length of the first pulse-off interval.
  • the length of the second pulse-on period may be shorter than the length of the first pulse-on period, and the length of the second pulse-off period may be longer than the length of the first pulse-off period.
  • the length of the pulse-off period and/or the pulse-on period can be controlled by changing the number of sets constituting the bias power supply as described above.
  • the RF generator 1000 repeats the first cycle and repeats the second cycle after the first elapsed time from the start of the etching process, and after the second elapsed time from the start of the etching process.
  • the bias power may be applied to the support unit by repeating the third cycle.
  • the length of the third cycle may be longer than that of the second cycle.
  • the method of applying the bias power to the support part in the RF generator 1000 is not limited to using the above-described first to third cycles, and the RF generator 1000 uses a plurality of cycles having different lengths. It is possible to repeatedly provide a bias power to the support.
  • the cycle can be controlled according to the etching depth. For example, when the etching depth is greater than or equal to a preset value, the length of the pulse-on period and/or the pulse-off period of the bias power supply may be increased.
  • the RF generator 1000 may include a sensor for measuring the etching depth or may receive real-time etching depth data from an external sensor.
  • the period and duty cycle of the bias power applied to the support according to the elapsed time from the start of etching in the etching process, it is possible to actively respond to the etching depth that changes over time. As a result, the etching rate is increased and the time required for the etching process can be greatly reduced.
  • the etching rate may decrease over time. This is because the etching depth deepens as the substrate is etched, and as the etching depth deepens, the byproduct discharge time increases as the distance to be moved for the byproduct to escape increases. At this time, if a bias power supply having a constant waveform or period (or a waveform or period that does not change) is used, etching may be performed in a state in which by-products are not sufficiently discharged over time, so the etching rate may decrease. .
  • the total time required for the etching process may vary according to the degree of degradation of the etching rate over time.
  • the first etching rate curve c1 shows the first etching rate curve c1.
  • Time t1 is required, and in the second etching rate curve c2, a second time t2 longer than the first time t1 may be required. Therefore, for a rapid etching process, it is necessary to lower the degree of degradation of the etching rate over time as shown in the first etching rate curve c1.
  • the etching rate curve can be moved from the second etching rate curve c2 shown in FIG. 10 to the first etching rate curve c1.
  • the etching time and the by-product discharge time can be optimized throughout the entire process of the etching process, and thus the time required for the etching process can be greatly reduced.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment or may be known and usable to those skilled in computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks.
  • - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

Abstract

본 명세서의 일 실시예에 따르면, 반도체 공정 시스템에 있어서, 전극을 포함하고 기판이 배치되는 기판 지지부 및 전극에 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치를 포함하고, 주파수 발생 장치는 기판에 대한 메인 공정을 수행하기 위한 제1 구간과 기판에 대한 보조 공정을 수행하기 위한 제2 구간에서 전극에 서로 다른 패턴의 바이어스 전원을 제공하고, 제1 구간 또는 제2 구간 중 적어도 하나는 30us 이하로 조절되는 반도체 공정 시스템이 제공될 수 있다.

Description

반도체 공정에서 바이어스 전원을 제공하는 주파수 발생 장치
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.
이상의 내용은 단지 본 명세서의 배경 지식을 돕기 위한 것일 뿐, 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 관련 기술 분야의 범위에 해당하는 것은 아니다.
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 상기 제어 신호를 제공하되 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, 또는 제3 스위칭 동작 중 적어도 하나를 수행하고, 상기 펄스 온 구간 및 상기 펄스 오프 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어하되, 상기 펄스 오프 구간 중 상기 제3 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 펄스 오프 구간 길이의 1/2 이상인 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 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 상기 제어 신호를 제공하되, 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 노드는 상기 전극의 일단에, 상기 제2 노드는 상기 전극의 타단에 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 수행하고, 상기 펄스 온 구간 및 상기 펄스 오프 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어하되, 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 이상일 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 시간 이후에 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 이상으로 판단되면 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(radio frequency) 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, 또는 상기 인버터가 0의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제3 스위칭 동작을 수행하되, 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, 또는 제3 스위칭 동작 중 적어도 하나를 수행하고, 상기 펄스 온 구간 및 상기 펄스 오프 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어하되, 상기 펄스 오프 구간 중 상기 제3 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 펄스 오프 구간 길이의 1/2 이상인, RF 발생 장치가 제공될 수 있다.
상기 스위치부는 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 노드는 상기 부하의 일단에 연결되고 상기 제2 노드는 상기 부하의 타단에 연결되며, 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 펄스 오프 구간 중 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 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 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. 스위치 소자는 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 양단에 걸리는 전압이 거의 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 획득되는 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.
펄스 온 구간은 기판에 대해 에칭이 이루어지기 위한 구간을 의미하고, 펄스 오프 구간은 기판 에칭에 따라 발생하는 부산물을 제거하기 위한 구간을 의미할 수 있다. 한편, 펄스 온 구간이 문언 그대로 펄스가 유지되거나 반복되는 구간을 의미하는 것으로 한정되는 것은 아니며, 마찬가지로 펄스 오프 구간이 문언 그대로 펄스가 인가되지 않는 구간으로 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 펄스 온 구간은 특정 방법으로 바이어스 전원이 제공되어 기판에 대한 에칭이 수행되는 메인 공정 구간 또는 에칭 구간(또는 제1 구간)으로 이해될 수 있고, 펄스 오프 구간은 특정 방법으로 바이어스 전원이 제공되어 기판 에칭에 따른 부산물이 제거되는 보조 공정 구간 또는 배출 구간(또는 제2 구간)으로 이해될 수 있다. 특히, 후술하는 바와 같이 펄스 오프 구간에서 지지부에 제공되는 바이어스 전원이 항상 로우 레벨(또는 하이 레벨)인 것은 아니며, 로우 레벨에 준하는(또는 하이 레벨에 준하는) 전력을 가지는 것으로 이해될 수 있다.
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 구간에서 3세트 또는 5세트의 바이어스 전원이 제공되는 경우 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
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세트 이하로 구성될 수 있다.
펄스 온 구간의 길이는 지지부에 인가되는 바이어스 전원의 세트 수를 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 구간에서 기판 에칭에 따라 발생하는 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 sticking effect가 강하게 작용할 수 있다. Sticking effect는 부산물이 배출됨에 있어서 에칭 구멍 벽에 충돌하는 현상이며, sticking effect가 강하게 작용함에 따라 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(400kHz의 클럭 주파수를 가지는 클럭원을 이용하는 경우 약 7.5us), 바이어스 전원은 6세트에 대응하는 주기(400kHz의 클럭 주파수를 가지는 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(400kHz의 클럭 주파수를 가지는 클럭원을 이용하는 경우 약 12.5us), 바이어스 전원은 10세트에 대응하는 주기(400kHz의 클럭 주파수를 가지는 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 인가할 수 있다. RF 발생 장치(1000)는 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 제1 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 있다. 결과적으로 에칭 속도가 증가되어 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 주기(또는 변화하지 않는 파형 또는 주기)를 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, 기판에 대해 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.

Claims (15)

  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 메인 공정 구간 또는 보조 공정 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 상기 제어 신호를 제공하되, 상기 메인 공정 구간 또는 보조 공정 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 노드는 상기 전극의 일단에, 상기 제2 노드는 상기 전극의 타단에 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 메인 공정 구간 동안 상기 제1 스위칭 동작 및 상기 제2 스위칭 동작을 교번적으로 수행하고,
    상기 보조 공정 구간에서 적어도 일부 시간 구간 동안 상기 제3 스위칭 동작 및 상기 제4 스위칭 동작 중 적어도 하나의 동작을 수행하고,
    보조 공정 구간보조 공정 구간상기 메인 공정 구간 및 상기 보조 공정 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어하되,
    상기 보조 공정 구간 중 상기 제3 스위칭 동작 및 상기 제4 스위칭 동작 중 적어도 하나가 수행되는 총 시간은 상기 보조 공정 구간 길이의 1/2 이상인,
    반도체 공정 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 보조 공정 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 메인 공정 구간의 길이와 상기 보조 공정 구간의 길이는 동일한,
    반도체 공정 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 보조 공정 구간의 길이는 상기 메인 공정 구간의 길이보다 짧은,
    반도체 공정 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기판에 대한 에칭 공정 시작 시점으로부터 미리 설정된 시간 이후에 상기 보조 공정 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 이상으로 판단되면 상기 보조 공정 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(radio frequency) 소스;를 더 포함하는,
    반도체 공정 시스템.
  11. 전원부;
    상기 전원부로부터 직류 전원을 제공받아 부하에 메인 공정 구간 또는 보조 공정 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, 또는 상기 인버터가 0의 전압을 출력하도록 상기 스위치부를 제어하는 제3 스위칭 동작을 수행하되,
    상기 메인 공정 구간 동안 상기 제1 스위칭 동작 및 상기 제2 스위칭 동작을 교번적으로 수행하고,
    상기 보조 공정 구간동안 상기 제1 스위칭 동작, 제2 스위칭 동작, 또는 제3 스위칭 동작 중 적어도 하나를 수행하고,
    상기 메인 공정 구간 및 상기 보조 공정 구간이 주기적으로 반복되도록 상기 인버터를 제어하되,
    상기 보조 공정 구간 중 상기 제3 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 보조 공정 구간 길이의 1/2 이상인,
    RF 발생 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 스위치부는 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 노드는 상기 부하의 일단에 연결되고 상기 제2 노드는 상기 부하의 타단에 연결되며,
    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.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 보조 공정 구간 중 상기 제1 스위칭 동작이 수행되는 총 시간은 상기 보조 공정 구간 중 상기 제2 스위칭 동작이 수행되는 총 시간과 동일한,
    RF 발생 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 메인 공정 구간 및 보조 공정 구간 중 적어도 하나의 길이는 30us 보다 작은,
    RF 발생 장치.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 메인 공정 구간 및 보조 공정 구간의 길이는 각각 10us 보다 작은,
    RF 발생 장치.
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