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KR20200135114A - Plasma control apparatus and plasma processing system comprising the same apparatus - Google Patents

Plasma control apparatus and plasma processing system comprising the same apparatus Download PDF

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Publication number
KR20200135114A
KR20200135114A KR1020190110941A KR20190110941A KR20200135114A KR 20200135114 A KR20200135114 A KR 20200135114A KR 1020190110941 A KR1020190110941 A KR 1020190110941A KR 20190110941 A KR20190110941 A KR 20190110941A KR 20200135114 A KR20200135114 A KR 20200135114A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
circuit
control circuit
power
resonance
Prior art date
Application number
KR1020190110941A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
나동현
김효신
심승보
진하동
성덕용
허민영
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
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    • HELECTRICITY
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    • H01J37/32137Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155Frequency modulation
    • H01J37/32165Plural frequencies

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Abstract

The technical idea of the present invention provides a plasma control device for controlling the distribution of plasma in a plasma chamber to be uniform, and a plasma process system including the same. The plasma control device comprises: a transmission line transmitting radio frequency (RF) power to a plasma chamber through at least two frequencies; a matcher adjusting impedance to maximize the transmission of the RF power; and a plasma control circuit selectively and independently controlling harmonics for a very high frequency (VHF) of the at least two frequencies. The plasma control circuit controls the plasma distribution in the plasma chamber by making resonance with respect to the harmonics.

Description

플라즈마 제어 장치 및 그 제어 장치를 포함한 플라즈마 공정 시스템{Plasma control apparatus and plasma processing system comprising the same apparatus}Plasma control apparatus and plasma processing system comprising the same apparatus

본 발명의 기술적 사상은 플라즈마 공정 시스템에 관한 발명으로, 특히, 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 제어하는 장치 및 그 장치를 포함하는 플라즈마 공정 시스템에 관한 발명이다.The technical idea of the present invention relates to a plasma processing system, and more particularly, to an apparatus for controlling plasma distribution in a plasma chamber and a plasma processing system including the apparatus.

일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위하여, 증착, 식각, 세정 등의 일련의 공정들이 진행될 수 있다. 이러한 공정들은 공정 챔버를 구비한 증착, 식각, 또는 세정 장치를 통해 이루어질 수 있다. 한편, 선택비(selectivity)를 개선하고 막질의 손상(damage)을 최소화하기 위해서 CCP(Capacitive Coupled Plasma), ICP(Inductive Coupled Plasma), 또는 CCP와 ICP의 혼용과 같은 플라즈마 기술이 채용되고 있다. 플라즈마 기술은 웨이퍼 처리 공간인 공정 챔버 내에서 플라즈마를 직접 생성하는 다이렉트 플라즈마 기술과 공정 챔버 외부에서 플라즈마를 생성하여 공정 챔버로 공급하는 리모트 플라즈마 기술이 있다.In general, in order to manufacture a semiconductor device, a series of processes such as deposition, etching, and cleaning may be performed. These processes may be performed through a deposition, etching, or cleaning apparatus having a process chamber. Meanwhile, plasma technologies such as capacitive coupled plasma (CCP), inductive coupled plasma (ICP), or a mixture of CCP and ICP are employed to improve selectivity and minimize film damage. Plasma technology includes a direct plasma technology that directly generates plasma in a process chamber, which is a wafer processing space, and a remote plasma technology that generates plasma outside the process chamber and supplies it to the process chamber.

본 발명의 기술적 사상은 플라즈마 챔버 내에 플라즈마의 분포가 균일하게 되도록 제어하는 플라즈마 제어 장치, 및 그 제어 장치를 포함한 플라즈마 공정 시스템을 제공하는 데에 있다.The technical idea of the present invention is to provide a plasma control device for controlling the distribution of plasma in a plasma chamber to be uniform, and a plasma processing system including the control device.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은 적어도 2개의 주파수를 통해 플라즈마 챔버로 RF(Radio Frequency) 파워를 전달하는 전송 라인; 상기 RF 파워의 전달의 최대화를 위해 임피던스를 조절하는 매처(matcher); 및 상기 적어도 2개의 주파수 중 초단파(VHF: Very High Frequency)에 대한 고조파들(harmonics)을 선택적 및 독립적으로 제어하는 플라즈마 제어 회로;를 포함하고, 상기 플라즈마 제어 회로는 상기 고조파들에 대하여 공진(resonance)을 만들어 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 제어하는, 플라즈마 제어 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, the technical idea of the present invention is a transmission line for transmitting RF (Radio Frequency) power to the plasma chamber through at least two frequencies; A matcher for adjusting impedance to maximize the transmission of the RF power; And a plasma control circuit for selectively and independently controlling harmonics for a very high frequency (VHF) among the at least two frequencies, wherein the plasma control circuit comprises resonance with respect to the harmonics. ) To control the plasma distribution in the plasma chamber, providing a plasma control apparatus.

또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 플라즈마 챔버로 전달되는 RF 파워의 주파수들 중 초단파의 고조파들에 대하여 공진을 만드는 공진 회로; 및 상기 RF 파워의 주파수들에 대한 기본파 및 고조파들을 필터링하기 위한 필터 회로;를 포함하고, 상기 초단파의 고조파들에 대한 공진을 통해 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 제어하는, 플라즈마 제어 장치를 제공한다.In addition, the technical idea of the present invention is, in order to solve the above problem, a resonance circuit for generating resonance with respect to harmonics of the microwave of the frequencies of the RF power transmitted to the plasma chamber; And a filter circuit for filtering fundamental waves and harmonics of the frequencies of the RF power; including, and controlling plasma distribution in the plasma chamber through resonance of the harmonics of the microwave power. .

더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 적어도 2개의 주파수의 RF 파워를 생성하는 RF 파워 소스; 플라즈마가 생성되는 플라즈마 챔버; 상기 RF 파워를 상기 플라즈마 챔버로 전달하는 전송 라인; 상기 RF 파워의 전달의 최대화를 위해 임피던스를 조절하는 매처; 및 상기 적어도 2개의 주파수 중 초단파에 대한 고조파들을 선택적 및 독립적으로 제어하는 플라즈마 제어 회로;를 포함하고, 상기 플라즈마 제어 회로는 상기 고조파들에 대하여 공진을 만들어 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 제어하는, 플라즈마 공정 시스템을 제공한다.Further, the technical idea of the present invention is, in order to solve the above problem, an RF power source generating RF power of at least two frequencies; A plasma chamber in which plasma is generated; A transmission line transmitting the RF power to the plasma chamber; A matcher for adjusting impedance to maximize the transmission of the RF power; And a plasma control circuit that selectively and independently controls harmonics for the very short of the at least two frequencies, wherein the plasma control circuit controls plasma distribution in the plasma chamber by making resonance with respect to the harmonics. Provide a process system.

한편, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 적어도 2개의 주파수를 통해 플라즈마 챔버로 RF 파워를 전달하는 전송 라인; 상기 RF 파워의 전달의 최대화를 위해 임피던스를 조절하는 매처; 상기 적어도 2개의 주파수 중 초단파(VHF)에 대한 고조파들을 선택적 및 독립적으로 제어하는 제1 플라즈마 제어 회로; 및 상기 플라즈마 챔버 내의 정전 척의 에지 링(edge ring)에 인접한 에지 영역의 특성 임피던스(characteristic Impedance)를 제어하기 위한 제2 플라즈마 제어 회로;를 포함하고, 상기 제1 플라즈마 제어 회로는 상기 고조파들에 대하여 공진을 만들어 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 제어하는, 플라즈마 제어 장치를 제공한다.On the other hand, the technical idea of the present invention, in order to solve the above problem, the transmission line for transmitting RF power to the plasma chamber through at least two frequencies; A matcher for adjusting impedance to maximize the transmission of the RF power; A first plasma control circuit for selectively and independently controlling harmonics for VHF among the at least two frequencies; And a second plasma control circuit for controlling a characteristic impedance of an edge region adjacent to an edge ring of the electrostatic chuck in the plasma chamber, wherein the first plasma control circuit is configured to control the harmonics. A plasma control apparatus is provided for controlling plasma distribution in the plasma chamber by making resonance.

끝으로, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 적어도 2개의 주파수의 RF 파워를 생성하는 RF 파워 소스; 플라즈마가 생성되는 플라즈마 챔버; 상기 RF 파워를 상기 플라즈마 챔버로 전달하는 전송 라인; 상기 RF 파워 소스와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되어, 상기 RF 파워의 전달의 최대화를 위해 임피던스를 조절하는 매처; 상기 매처와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되고, 상기 플라즈마 챔버 내의 정전 척의 전극부에 연결된 제1 플라즈마 제어 회로; 및 상기 전극부를 둘러싸는 도전 링에 연결된 제2 플라즈마 제어 회로;를 포함하고, 상기 제1 플라즈마 제어 회로는 제1 공진 회로와 제1 필터 회로를 포함하되, 상기 제1 공진 회로는 가변 커패시터와 인덕터를 포함하며, 상기 제2 플라즈마 제어 회로는 제2 공진 회로와 제2 필터 회로를 포함하되, 제2 공진 회로는 2개의 커패시터, 가변 커패시터 및 인덕터를 포함하는, 플라즈마 공정 시스템을 제공한다.Finally, the technical idea of the present invention is, in order to solve the above problem, an RF power source generating RF power of at least two frequencies; A plasma chamber in which plasma is generated; A transmission line transferring the RF power to the plasma chamber; A matcher disposed between the RF power source and the plasma chamber to adjust an impedance to maximize transmission of the RF power; A first plasma control circuit disposed between the matcher and the plasma chamber and connected to an electrode portion of an electrostatic chuck in the plasma chamber; And a second plasma control circuit connected to a conductive ring surrounding the electrode part, wherein the first plasma control circuit includes a first resonance circuit and a first filter circuit, wherein the first resonance circuit includes a variable capacitor and an inductor. Including, wherein the second plasma control circuit includes a second resonance circuit and a second filter circuit, wherein the second resonance circuit provides a plasma processing system including two capacitors, a variable capacitor, and an inductor.

본 발명의 기술적 사상에 의한 플라즈마 제어 장치 및 그 제어 장치를 포함한 플라즈마 공정 시스템은, 플라즈마 제어 회로를 포함하여, 플라즈마 챔버로 전달되는 RF 파워의 주파수들 중 초단파의 고조파들에 대하여 공진을 만듦으로써, 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 균일하게 제어 및 조절할 수 있고, 그에 따라, 플라즈마 공정의 대상인 웨이퍼에 대한 식각을 균일하게 수행할 수 있다. A plasma control device according to the technical idea of the present invention and a plasma processing system including the control device include a plasma control circuit, by making resonance with respect to harmonics of ultra-short among frequencies of RF power transmitted to the plasma chamber, The plasma distribution in the plasma chamber can be uniformly controlled and controlled, and thus, etching of the wafer, which is the target of the plasma process, can be uniformly performed.

또한, 본 발명의 기술적 사상에 의한 플라즈마 제어 장치 및 그 제어 장치를 포함한 플라즈마 공정 시스템에서, 플라즈마 제어 장치는 매처와 전송 라인에 영향을 미치지 않고, 초단파의 고조파들에 대하여 선택적 및/또는 독립적으로 제어하여 공진을 만들 수 있다. 그에 따라, 플라즈마 제어 장치는 RF 파워 전달 특성에 영향을 주지 않으면서 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 효과적으로 제어 및 조절할 수 있다.In addition, in the plasma control apparatus and the plasma processing system including the control apparatus according to the technical idea of the present invention, the plasma control apparatus does not affect the matcher and the transmission line, and selectively and/or independently controls the harmonics of the microwave. This can create resonance. Accordingly, the plasma control apparatus can effectively control and adjust the plasma distribution in the plasma chamber without affecting the RF power transmission characteristics.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 시스템에 대한 구성도 및 회로도들이다.
도 2는 플라즈마 챔버 내의 웨이퍼에 대한 식각율을 보여주는 그래프이다.
도 3은 전송 라인에서 RF 파워의 주파수들 중 초단파의 기본파와 고조파 성분들을 보여주는 그래프이다.
도 4는 RF 파워의 주파수들 중 초단파의 고조파들이 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마 분포에 영향을 미치는 것을 보여주는 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 플라즈마 제어 회로에 의한 임피던스 제어를 통해 고조파의 전압 변화와 식각율의 변화를 보여주는 그래프들이다.
도 6은 도 1a의 플라즈마 공정 시스템에서, 플라즈마 챔버 내의 중심 부분의 식각율의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예들에 따른 플라즈마 공정 시스템에 대한 구성도들 및 회로도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 시스템에 대한 구성도이다.
도 11a는 도 10의 플라즈마 공정 시스템에서 초단파의 고조파 성분의 진행 방향을 보여주는 개념도이다.
도 11b는 도 11a의 초단파의 고조파 성분의 진행 방향과 관련하여, 플라즈마 챔버 내의 제1 전송 라인의 특성 임피던스를 보여주는 그래프이다.
도 12a 내지 도 12d는 도 10의 플라즈마 공정 시스템에서, 제2 플라즈마 제어 회로를 좀더 구체적으로 보여주는 구성도들, 및 제2 플라즈마 제어 회로와 에지 회로의 구체적인 회로도들이다.
1A to 1C are configuration diagrams and circuit diagrams of a plasma processing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing an etch rate of a wafer in a plasma chamber.
3 is a graph showing the fundamental and harmonic components of a microwave among frequencies of RF power in a transmission line.
4 is a graph showing that harmonics of microwaves among frequencies of RF power affect the plasma distribution in the plasma chamber.
5A and 5B are graphs showing a voltage change of a harmonic and an etch rate change through impedance control by a plasma control circuit.
6 is a graph showing a change in an etch rate of a central portion in a plasma chamber in the plasma processing system of FIG. 1A.
7 to 9 are configuration diagrams and circuit diagrams of a plasma processing system according to exemplary embodiments of the present invention.
10 is a block diagram of a plasma processing system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11A is a conceptual diagram showing a traveling direction of a harmonic component of a microwave in the plasma processing system of FIG. 10.
11B is a graph showing a characteristic impedance of a first transmission line in a plasma chamber in relation to a traveling direction of a harmonic component of the microwave of FIG. 11A.
12A to 12D are configuration diagrams showing a second plasma control circuit in more detail in the plasma processing system of FIG. 10, and detailed circuit diagrams of the second plasma control circuit and the edge circuit.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions thereof are omitted.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 시스템에 대한 구성도 및 회로도들이다.1A to 1C are configuration diagrams and circuit diagrams of a plasma processing system according to an embodiment of the present invention.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은 RF(Radio Frequency) 파워 소스(100), 매처(200, matcher), 플라즈마 제어 회로(300), 전송 라인(400) 및 플라즈마 챔버(500)를 포함할 수 있다.1A to 1C, the plasma processing system 1000 of the present embodiment includes a radio frequency (RF) power source 100, a matcher 200, a plasma control circuit 300, a transmission line 400, and A plasma chamber 500 may be included.

RF 파워 소스(100)는 RF 파워를 생성하여 플라즈마 챔버(500)로 공급할 수 있다. RF 파워 소스(100)는 다양한 주파수의 RF 파워를 생성하여 출력할 수 있다. 예컨대, RF 파워 소스(100)는 3개의 소스, 예컨대, 제1 소스(110), 제2 소스(120), 및 제3 소스(130)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 소스(110)는 수 MHz 내지 수십 MHz 범위의 제1 주파수(F1 MHz)를 갖는 RF 파워를 생성할 수 있다. 제2 소스(120)는 수백 kHz 내지 수 MHz 범위의 제2 주파수(F2 MHz)를 갖는 RF 파워를 생성할 수 있다. 제3 소스(130)는 수십 kHz 내지 수백 kHz 범위의 제3 주파수(F3 kHz)를 갖는 RF 파워를 생성할 수 있다. 또한, RF 파워 소스(100)의 3개의 소스(110, 120, 130) 각각은 수백 내지 수만 와트(W)의 파워를 생성하여 출력할 수 있다. The RF power source 100 may generate RF power and supply it to the plasma chamber 500. The RF power source 100 may generate and output RF power of various frequencies. For example, the RF power source 100 may include three sources, for example, a first source 110, a second source 120, and a third source 130. Here, the first source 110 may generate RF power having a first frequency (F1 MHz) ranging from several MHz to several tens of MHz. The second source 120 may generate RF power having a second frequency (F2 MHz) in the range of several hundred kHz to several MHz. The third source 130 may generate RF power having a third frequency (F3 kHz) in the range of several tens of kHz to several hundreds of kHz. In addition, each of the three sources 110, 120, and 130 of the RF power source 100 may generate and output power of hundreds to tens of thousands of watts (W).

본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)에서, RF 파워 소스(100)가 3개의 소스(110, 120, 130)를 포함하지만, RF 파워 소스(100)가 포함하는 소스가 3개에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, RF 파워 소스(100)는 2개 또는 4개 이상의 소스를 포함할 수도 있다. 또한, 소스에서 생성하는 RF 파워의 주파수 범위와 파워가 전술한 수치들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 실시예에 따라, RF 파워 소스(100) 내에 포함된 적어도 하나의 소스는 수십 kHz 이하나 수백 MHz 이상의 주파수를 갖는 RF 파워를 생성할 수 있다. 또한, RF 파워 소스(100) 내에 포함된 적어도 하나의 소스는 수백 와트 이하나 수천 와트 이상의 파워를 갖는 RF 파워를 생성할 수 있다.In the plasma processing system 1000 of this embodiment, the RF power source 100 includes three sources 110, 120, and 130, but the source included in the RF power source 100 is not limited to three. . For example, the RF power source 100 may include two or four or more sources. In addition, the frequency range and power of the RF power generated by the source are not limited to the above-described values. For example, according to an embodiment, at least one source included in the RF power source 100 may generate RF power having a frequency of several tens of kHz or less or several hundreds of MHz or more. In addition, at least one source included in the RF power source 100 may generate RF power having a power of hundreds of watts or less or thousands of watts or more.

참고로, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)에서, RF 파워 소스(100)는 플라즈마 챔버(500)로 파워를 공급하는 전원에 해당할 수 있다. 또한, 플라즈마 챔버(500)는 RF 파워 소스(100)로부터 파워를 공급받는 일종의 부하(load)라고 볼 수 있다. 그에 따라, 도 1b의 회로도에서, 플라즈마 챔버(500)를 부하로서의 커패시터 소자로 표시하고 있다.For reference, in the plasma processing system 1000 of the present embodiment, the RF power source 100 may correspond to power supplying power to the plasma chamber 500. In addition, the plasma chamber 500 may be regarded as a kind of load receiving power from the RF power source 100. Accordingly, in the circuit diagram of Fig. 1B, the plasma chamber 500 is indicated by a capacitor element as a load.

본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)에서, RF 파워 소스(100)는 적어도 2개의 소스를 포함하여 다양한 주파수의 RF 파워를 생성하여 플라즈마 챔버(500)로 공급할 수 있다. 이를 통해 플라즈마 챔버(500)의 이온 에너지와 플라즈마 밀도를 독립적으로 제어할 수 있다. 예컨대, 3개의 소스(110, 120, 130)를 포함하는 RF 파워 소스(100)를 가지고 좀더 구체적으로 설명하면, 제1 소스(110)로부터의 높은 주파수의 RF 파워는 플라즈마를 생성하는 역할을 하며, 제3 소스(130)로부터의 낮은 주파수의 RF 파워는 이온에 에너지를 공급하는 역할을 할 수 있다. 한편, 제2 소스(120)로부터의 중간 크기의 주파수의 RF 파워는, 실시예에 따라 그 기능이 달라질 수 있다. 예컨대, 제2 소스(120)의 RF 파워는 제1 소스(110)로부터의 RF 파워 및/또는 제3 소스(130)로부터의 RF 파워의 기능을 강화하는 기능을 할 수 있다. 한편, 플라즈마 챔버(500) 내에서 플라즈마에 의한 식각율(etch rate) 및 식각 프로 파일(etch profile)을 개선하기 위해 RF 파워는 펄스 형태로 인가될 수 있다.In the plasma processing system 1000 of the present embodiment, the RF power source 100 may generate RF power of various frequencies including at least two sources and supply them to the plasma chamber 500. Through this, ion energy and plasma density of the plasma chamber 500 can be independently controlled. For example, to describe in more detail with the RF power source 100 including three sources 110, 120, 130, the high frequency RF power from the first source 110 serves to generate plasma, and , Low frequency RF power from the third source 130 may serve to supply energy to the ions. Meanwhile, the RF power of the intermediate frequency from the second source 120 may have a different function according to embodiments. For example, the RF power of the second source 120 may function to enhance a function of the RF power from the first source 110 and/or the RF power from the third source 130. Meanwhile, in order to improve an etch rate and an etch profile by plasma in the plasma chamber 500, RF power may be applied in the form of a pulse.

매처(200)는 임피던스를 조절하여 RF 파워 소스(100)로부터의 RF 파워가 플라즈마 챔버(500)로 최대로 전달될 수 있도록 한다. 예컨대, 매처(200)는 최대 파워 전달 이론(maximum power delivery theory)에 기초하여 켤레 복소수(Complex Conjugate) 조건이 만족하도록 임피던스를 조절하여, RF 파워 전달을 최대로 할 수 있다. 다시 말해서, 매처(200)는, RF 파워 소스(100)가 50Ω의 환경에서 구동하여 반사 파워(reflected power)가 최소화되도록 함으로써, RF 파워 소스(100)로부터의 RF 파워가 플라즈마 챔버(500)로 최대로 전달되도록 하는 기능을 할 수 있다. The matcher 200 adjusts the impedance so that the RF power from the RF power source 100 can be maximally transmitted to the plasma chamber 500. For example, the matcher 200 may maximize RF power delivery by adjusting the impedance to satisfy a complex conjugate condition based on a maximum power delivery theory. In other words, the matcher 200 drives the RF power source 100 in an environment of 50 Ω so that the reflected power is minimized, so that the RF power from the RF power source 100 is transferred to the plasma chamber 500. It can function to maximize delivery.

매처(200)는 RF 파워의 각각의 주파수에 대응하여 3개의 부 매처(210, 220, 230)를 포함할 수 있다. 예컨대, 매처(200)는 제1 소스(110)의 제1 주파수(F1 MHz)에 대응한 제1 부 매처(210), 제2 소스(120)의 제2 주파수(F2 MHz)에 대응한 제2 부 매처(220), 및 제3 소스(130)의 제3 주파수(F3 kHz)에 대응한 제3 부 매처(230)를 포함할 수 있다. 3개의 부 매처(210, 220, 230) 각각은 해당 주파수의 RF 파워가 최대로 전달되도록 임피던스를 조절할 수 있다.The matcher 200 may include three sub-matchers 210, 220, and 230 corresponding to each frequency of the RF power. For example, the matcher 200 is a first sub-matcher 210 corresponding to the first frequency (F1 MHz) of the first source 110, the second frequency corresponding to the second frequency (F2 MHz) of the second source 120 A second sub-matcher 220 and a third sub-matcher 230 corresponding to a third frequency (F3 kHz) of the third source 130 may be included. Each of the three sub-matchers 210, 220, and 230 may adjust the impedance so that the RF power of the corresponding frequency is transmitted to the maximum.

플라즈마 제어 회로(300)는 RF 파워의 주파수들 중에 초단파(VHF: Very High Frequency)에 대한 고조파들(harmonics)을 선택적 및/또는 독립적으로 제어하여 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 제어 및 조절할 수 있다. 예컨대, 플라즈마 제어 회로(300)는 초단파에 해당하는 제1 소스(110)의 제1 주파수(F1 MHz)의 고조파들을 선택적 및/또는 독립적으로 제어하여 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 제어 및 조절할 수 있다. 여기서, 플라즈마의 분포는 플라즈마의 밀도 분포를 의미할 수 있다. 초단파에 대한 고조파들을 제어하여 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 제어하는 원리 및 방법에 대해서는 도 2 내지 도 6의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.The plasma control circuit 300 can selectively and/or independently control harmonics for very high frequencies (VHF) among the frequencies of RF power to control and adjust the plasma distribution in the plasma chamber 500. have. For example, the plasma control circuit 300 selectively and/or independently controls the harmonics of the first frequency (F1 MHz) of the first source 110 corresponding to the microwave to control and adjust the plasma distribution in the plasma chamber 500. I can. Here, the distribution of plasma may mean a density distribution of plasma. The principle and method of controlling the plasma distribution in the plasma chamber 500 by controlling the harmonics of the microwaves will be described in more detail in the description of FIGS. 2 to 6.

플라즈마 제어 회로(300)는 필터 회로(310)와 공진 회로(330, resonance circuit)를 포함할 수 있다. 필터 회로(310)는 매처(200)로부터 출력된 RF 파워의 주파수들 중 특정 범위의 주파수만 통과시키는 필터링 기능을 할 수 있다. 필터 회로(310)는, 예컨대, LPF(310-1, Low Pass Filter) 및/또는 HPF(310-2, High Pass Filter)를 포함할 수 있다. 필터 회로(310)는 매처(200)로부터 고조파 성분들을 차단하고, 또한, 플라즈마 챔버(500)로 공급된 RF 파워와 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마의 비선형성 특성에 의해 발생하는 고조파에 대해, 공진 회로(330)가 공진을 만들도록 할 수 있다. 여기서, 비선형성 특성에 의해 고조파를 발생시키는 RF 파워의 주파수는 예컨대, 40MHz 이상의 초단파일 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)에서, RF 파워 소스(100)의 제1 소스(110)로부터 생성된 제1 주파수(F1 MHz)의 RF 파워가 고조파 발생의 하나의 원인에 해당할 수 있다.The plasma control circuit 300 may include a filter circuit 310 and a resonance circuit 330. The filter circuit 310 may perform a filtering function of passing only a specific range of frequencies among frequencies of RF power output from the matcher 200. The filter circuit 310 may include, for example, an LPF (310-1, Low Pass Filter) and/or an HPF (310-2, High Pass Filter). The filter circuit 310 blocks harmonic components from the matcher 200 and resonates with the RF power supplied to the plasma chamber 500 and harmonics generated by the nonlinearity of the plasma in the plasma chamber 500. Circuit 330 can be made to create resonance. Here, the frequency of the RF power generating harmonics due to the nonlinearity may be, for example, a very short file of 40 MHz or more. Specifically, in the plasma processing system 1000 of the present embodiment, the RF power of the first frequency (F1 MHz) generated from the first source 110 of the RF power source 100 may correspond to one cause of harmonic generation. I can.

필터 회로(310)와 관련하여 좀더 구체적으로 설명하면, LPF(310-1)은 매처(200)의 출력단에 배치되어 매처(200)로부터의 RF 파워의 주파수들 각각의 기본파(fundamental wave)를 통과시키고 그 이외의 성분을 차단할 수 있다. 다시 말해서, LPF(310-1)은 RF 파워의 주파수들 각각의 고조파 성분들을 차단할 수 있다. 여기서, 매처(200)의 출력단은, RF 파워가 RF 파워 소스(100)로부터 플라즈마 챔버(500)로 전달되는 방향을 따라, RF 파워가 매처(200)로부터 출력되는 부분을 의미하고, 반대로 매처(200)의 입력단은, RF 파워가 매처(200)로 입력되는 부분을 의미할 수 있다.In more detail with respect to the filter circuit 310, the LPF 310-1 is disposed at the output of the matcher 200 to generate a fundamental wave of each of the frequencies of RF power from the matcher 200. It can pass and block other ingredients. In other words, the LPF 310-1 may block harmonic components of each of the frequencies of RF power. Here, the output end of the matcher 200 refers to a portion in which RF power is output from the matcher 200 along the direction in which the RF power is transmitted from the RF power source 100 to the plasma chamber 500, and conversely, the matcher ( The input terminal of 200) may mean a portion in which RF power is input to the matcher 200.

HPF(310-2)는 LPF(310-1)와 플라즈마 챔버(500) 사이에 공진 회로(330)와 함께 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이, LPF(310-1)를 통해 RF 파워의 주파수들의 고조파 성분들의 대부분이 차단될 수 있다. 그러나 RF 파워와 플라즈마의 비선형성 특성에 의해 고조파들이 발생할 수 있고, 또한, LPF(310-1)에 의해 차단되지 않은 고조파들이 있을 수도 있다. 이러한 고조파들은 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 불균일하게 만들 수 있다. 고조파들에 의한 플라즈마 분포의 불균일에 대해서는 도 3 및 도 4의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다. 그에 따라, HPF(310-2)는 공진 회로(30)와 함께 배치되어 공진 회로(330)가 고조파들에 대하여 공진을 만드는 데에 기여할 수 있다.The HPF 310-2 may be disposed with the resonance circuit 330 between the LPF 310-1 and the plasma chamber 500. As described above, most of the harmonic components of the frequencies of RF power may be cut off through the LPF 310-1. However, harmonics may be generated due to the RF power and the nonlinearity of the plasma, and harmonics not blocked by the LPF 310-1 may be present. These harmonics may make the plasma distribution in the plasma chamber 500 non-uniform. The non-uniformity of plasma distribution due to harmonics will be described in more detail in the description of FIGS. 3 and 4. Accordingly, the HPF 310-2 may be disposed together with the resonant circuit 30 to contribute to the resonant circuit 330 making resonance with respect to harmonics.

실시예에 따라, 플라즈마 제어 회로(300)에서, LPF(310-1) 및 HPF(310-2) 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 예컨대, 매처(200)의 3개의 부 매처(210, 220, 230) 각각이 LPF를 포함할 수 있다. 그러한 경우, 플라즈마 제어 회로(300)에서 LPF(310-1)이 생략될 수 있다.According to an embodiment, in the plasma control circuit 300, at least one of the LPF 310-1 and the HPF 310-2 may be omitted. For example, each of the three sub-matchers 210, 220, and 230 of the matcher 200 may include an LPF. In such a case, the LPF 310-1 may be omitted from the plasma control circuit 300.

한편, 도 1c에 도시된 바와 같이, LPF(310-1)은 제1 인덕터(L1)와 제1 커패시터(C1)가 병렬로 연결된 회로 구조를 가질 수 있다. 또한, HPF(310-2)는 제2 인덕터(L2)와 제2 커패시터(C2)가 병렬로 연결된 회로 구조를 가질 수 있다. 그러나 LPF(310-1)와 HPF(310-2)의 회로 구조가 도 1c에 도시된 회로 구조에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, as shown in FIG. 1C, the LPF 310-1 may have a circuit structure in which a first inductor L1 and a first capacitor C1 are connected in parallel. In addition, the HPF 310-2 may have a circuit structure in which the second inductor L2 and the second capacitor C2 are connected in parallel. However, the circuit structures of the LPF 310-1 and the HPF 310-2 are not limited to the circuit structures shown in FIG. 1C.

공진 회로(330)는 고조파들에 대한 공진을 만들 수 있다. 공진 회로(330)는 직렬 공진 회로 및/또는 병렬 공진 회로를 포함할 수 있다. 예컨대, 공진 회로(330)는 LC 직렬 공진 회로, RLC 직렬 공진 회로, LC 병렬 공진 회로, RLC 병렬 공진 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 공진 회로(330)는 직병렬 공진 회로 구조를 가질 수 있다. The resonance circuit 330 may create resonance for harmonics. The resonant circuit 330 may include a series resonant circuit and/or a parallel resonant circuit. For example, the resonance circuit 330 may include at least one of an LC series resonance circuit, an RLC series resonance circuit, an LC parallel resonance circuit, and an RLC parallel resonance circuit. In addition, according to an embodiment, the resonance circuit 330 may have a series-parallel resonance circuit structure.

한편, 공진 회로(330)는 가변 소자, 예컨대, 가변 커패시터를 포함할 수 있다. 이러한 공진 회로(330)는 가변 소자의 가변을 통해, 고조파들 각각에 대한 공진이 만들어지도록 할 수 있다. 도 1b의 회로도에서, 공진 회로(330)의 가변 특성을 강조하기 위하여 공진 회로(330)를 가변 커패시터 형태로 표시하고 있다. 또한, 도 1c에 공진 회로(330)의 구체적인 예로 제1 가변 커패시터(Cv1)와 제3 인덕터(L3)가 직렬로 연결된 회로 구조를 도시하고 있다. 그러나 공진 회로(330)의 회로 구조가 도 1c에 도시된 회로 구조에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the resonance circuit 330 may include a variable element, for example, a variable capacitor. The resonance circuit 330 may make resonance for each of the harmonics through the variable element. In the circuit diagram of FIG. 1B, in order to emphasize the variable characteristics of the resonance circuit 330, the resonance circuit 330 is shown in the form of a variable capacitor. In addition, a specific example of the resonance circuit 330 in FIG. 1C is a circuit structure in which the first variable capacitor Cv1 and the third inductor L3 are connected in series. However, the circuit structure of the resonance circuit 330 is not limited to the circuit structure shown in FIG. 1C.

공진 회로(330)의 구체적인 회로 구조는 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)의 전체 회로적인 특성에 따라 다양하게 달라질 수 있다. 예컨대, 공진 회로(330)는, 부하에 해당하는 플라즈마 챔버(500)뿐만 아니라 매처(200), 그리고 RF 플라즈마 챔버(500)로 RF 파워를 전달하는 전송 라인(400)의 임피던스 특성을 함께 포함하여, 고조파들에 대한 공진을 만드는 회로 구조를 가질 수 있다. 또한, 앞서의 필터 회로(310)의 임피던스 특성 역시 공진 회로(330)에서 공진을 만드는데 포함될 수 있다. 참고로, 특정 주파수에 대한 공진이 만들어지면 그 특정 주파수에 대하여 임피던스는 최소가 될 수 있다.The specific circuit structure of the resonance circuit 330 may vary according to the overall circuit characteristics of the plasma processing system 1000 of the present embodiment. For example, the resonance circuit 330 includes not only the plasma chamber 500 corresponding to the load, but also the matcher 200 and the impedance characteristics of the transmission line 400 for transmitting RF power to the RF plasma chamber 500. , It can have a circuit structure that makes resonance for harmonics. In addition, the impedance characteristic of the filter circuit 310 described above may also be included in the resonance circuit 330 to create resonance. For reference, when resonance is made for a specific frequency, the impedance may be minimized for that specific frequency.

덧붙여, 플라즈마 제어 회로(300)가 포함하는 회로 구조가 공진 회로(330)에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 실시예의 플라즈마 공진 시스템(1000)에서, 플라즈마 제어 회로(300)는 플라즈마 챔버(500) 내의 임피던스를 최소화하고 또한, 플라즈마 분포의 균일화를 효과적으로 제어할 수 있는, 공진 회로 이외의 회로 구조를 포함할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해, 플라즈마 제어 회로(300)가 공진 회로(330)를 포함한 실시예들 위주로 설명한다.In addition, the circuit structure included in the plasma control circuit 300 is not limited to the resonance circuit 330. For example, in the plasma resonance system 1000 of the present embodiment, the plasma control circuit 300 minimizes the impedance in the plasma chamber 500 and has a circuit structure other than the resonance circuit that can effectively control the uniformity of the plasma distribution. Can include. Hereinafter, for convenience of description, the plasma control circuit 300 will be described mainly in embodiments including the resonance circuit 330.

한편, 플라즈마 제어 회로(300)는 매처(200)와 전송 라인(400)에 영향을 미치지 않을 수 있다. 다시 말해서, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)에서, 플라즈마 제어 회로(300)의 추가에 의해 매처(200)와 전송 라인(400)에 의한 RF 파워의 전달 특성에 영향을 미치지 않을 수 있다. 플라즈마 제어 회로(300)의 추가에 의해 매처(200)와 전송 라인(400)에 의한 RF 파워의 전달 특성이 변경된다면, 최대 RF 파워 전달을 위해 매처(200)와 전송 라인(400)을 다시 설계해야 하기 때문이다.Meanwhile, the plasma control circuit 300 may not affect the matcher 200 and the transmission line 400. In other words, in the plasma processing system 1000 of the present embodiment, the addition of the plasma control circuit 300 may not affect the transmission characteristics of the RF power by the matcher 200 and the transmission line 400. If the transmission characteristics of RF power by the matcher 200 and the transmission line 400 are changed by the addition of the plasma control circuit 300, the matcher 200 and the transmission line 400 are redesigned for maximum RF power transmission. Because I have to.

본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)에서, 플라즈마 제어 회로(300)는 매처(200)와 전송 라인(400)에 영향을 미치지 않고, 초단파의 고조파들에 대하여 선택적 및/또는 독립적으로 제어하여 공진이 만들어지도록 할 수 있다. 그에 따라, 플라즈마 제어 회로(300)는 RF 파워 전달 특성에 영향을 주지 않으면서 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 효과적으로 제어 및 조절할 수 있다. In the plasma processing system 1000 of the present embodiment, the plasma control circuit 300 does not affect the matcher 200 and the transmission line 400, and selectively and/or independently controls the harmonics of the microwave so that resonance is reduced. Can be made. Accordingly, the plasma control circuit 300 can effectively control and adjust the plasma distribution in the plasma chamber 500 without affecting the RF power transmission characteristics.

한편, 플라즈마 제어 회로(300)만을 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 제어하는 플라즈마 제어 장치(PCA: Plasma Control Apparatus)로 취급할 수 있다. 그러나 플라즈마 제어 회로(300)가 매처(200)와 전송 라인(400)의 임피던스를 함께 포함하여 공진을 만들게 되므로, 실시예에 따라, 플라즈마 제어 장치(PCA)는 플라즈마 제어 회로(300)와 함께 매처(200)와 전송 라인(400)을 구성 요소로서 포함할 수도 있다. 다시 말해서, 플라즈마 제어 장치(PCA)는 매처(200), 플라즈마 제어 회로(300), 및 전송 라인(400)을 포함할 수 있다.Meanwhile, only the plasma control circuit 300 may be treated as a plasma control apparatus (PCA) that controls plasma distribution in the plasma chamber 500. However, since the plasma control circuit 300 creates resonance by including the impedance of the matcher 200 and the transmission line 400 together, according to the embodiment, the plasma control device (PCA) is a matcher together with the plasma control circuit 300. 200 and the transmission line 400 may be included as components. In other words, the plasma control apparatus PCA may include a matcher 200, a plasma control circuit 300, and a transmission line 400.

전송 라인(400)은 매처(200)와 플라즈마 챔버(500) 사이에 배치되어 플라즈마 챔버(500)로 RF 파워를 전달할 수 있다. 한편, 본 실시예에서, 플라즈마 제어 회로(300)가 매처(200)의 출력단으로 배치되므로, 전송 라인(400)은 플라즈마 제어 회로(300)와 플라즈마 챔버(500) 사이에 배치된다고 볼 수 있다. 한편, 구체적으로 도시하지 않고 있지만, RF 파워 소스(100)와 매처(200) 사이에도 전송 라인(400)이 배치될 수 있다.The transmission line 400 may be disposed between the matcher 200 and the plasma chamber 500 to transmit RF power to the plasma chamber 500. Meanwhile, in this embodiment, since the plasma control circuit 300 is disposed as an output terminal of the matcher 200, the transmission line 400 can be considered to be disposed between the plasma control circuit 300 and the plasma chamber 500. Meanwhile, although not specifically shown, the transmission line 400 may be disposed between the RF power source 100 and the matcher 200.

전송 라인(400)은 예컨대, 동축 케이블(coax cable), RF 스트랩(strap), RF 로드(rod) 등으로 구현될 수 있다. 동축 케이블은 중심 도체, 외부 도체, 절연체, 및 외피를 포함할 수 있다. 동축 케이블은, 중심 도체와 외부 도체가 동축형으로 배치된 구조를 가질 수 있다. 일반적으로, 동축 케이블은 높은 주파수까지 감쇠가 적으므로 광대역 전송에 적합하고, 또한, 외부 도체의 존재로 인해 누설이 적을 수 있다. 그에 따라, 동축 케이블은 주파수가 높은 경우에 사용하는 전송용 케이블로서 주로 이용될 수 있다. 예컨대, 동축 케이블은 수 MHz 내지 수십 MHz 범위의 주파수를 갖는 RF 파워를 누설없이 효과적으로 전달할 수 있다. 한편, 동축 케이블은 특성 임피던스가 50Ω과 75Ω인 두 종류가 있다.The transmission line 400 may be implemented with, for example, a coax cable, an RF strap, or an RF rod. The coaxial cable may include a center conductor, an outer conductor, an insulator, and a sheath. The coaxial cable may have a structure in which a center conductor and an outer conductor are arranged coaxially. In general, coaxial cables have less attenuation up to high frequencies, so they are suitable for broadband transmission, and may also have less leakage due to the presence of an external conductor. Accordingly, the coaxial cable can be mainly used as a transmission cable used when the frequency is high. For example, a coaxial cable can effectively transmit RF power having a frequency in the range of several MHz to several tens of MHz without leakage. Meanwhile, there are two types of coaxial cables with characteristic impedances of 50Ω and 75Ω.

RF 스트랩은 스트랩 도체, 그라운드 하우징, 및 절연체를 포함할 수 있다. 스트랩 도체는 일 방향으로 연장하는 띠와 같은 형태를 가질 수 있다. 그라운드 하우징은 스트랩 도체를 일정한 거리를 두고 둘러싸는 원형 관의 형태를 가질 수 있다. 그라운드 하우징은 스트랩 도체를 RF 방사(RF radiation)로부터 보호할 수 있다. 한편, 절연체는 스트랩 도체와 그라운드 하우징 사이를 채울 수 있다. RF 로드는 스트랩 도체 대신 로드 도체를 포함한다는 점에서, RF 스트랩과 구조적으로 다를 수 있다. 구체적으로, RF 로드의 로드 도체는 일 방향으로 연장하는 원기둥 형태를 가질 수 있다. 이러한 RF 스트랩 또는 RF 로드는 예컨대, 수 MHz 내지 수십 MHz 범위의 주파수를 갖는 RF 파워를 전달할 수 있다. The RF strap may include a strap conductor, a ground housing, and an insulator. The strap conductor may have a belt-like shape extending in one direction. The ground housing may have the form of a circular tube surrounding the strap conductor at a predetermined distance. The ground housing can protect the strap conductor from RF radiation. On the other hand, the insulator can fill between the strap conductor and the ground housing. RF rods can be structurally different from RF straps in that they contain rod conductors instead of strap conductors. Specifically, the rod conductor of the RF rod may have a cylindrical shape extending in one direction. Such RF straps or RF loads can, for example, carry RF power with frequencies in the range of several MHz to tens of MHz.

전송 라인(400)의 임피던스 특성은, 구현된 동축 케이블, RF 스트랩, RF 로드 등의 물리적 특성의 변경을 통해 변경될 수 있다. 예컨대, 전송 라인(400)이 동축 케이블로 구현된 경우, 동축 케이블의 길이를 변경하여 전송 라인(400)의 임피던스 특성을 변경할 수 있다. 또한, 전송 라인(400)이 RF 스트랩이나 RF 로드로 구현된 경우, 스트랩 도체나 로드 도체의 길이 변경, 그라운드 하우징의 공간 크기 변경, 또는 절연체의 유전율 및/또는 투자율을 변경하여 전송 라인(400)의 임피던스 특성을 변경할 수 있다.The impedance characteristic of the transmission line 400 may be changed through a change in physical characteristics such as an implemented coaxial cable, an RF strap, and an RF load. For example, when the transmission line 400 is implemented as a coaxial cable, the impedance characteristic of the transmission line 400 may be changed by changing the length of the coaxial cable. In addition, when the transmission line 400 is implemented as an RF strap or an RF rod, the length of the strap conductor or the rod conductor is changed, the space size of the ground housing is changed, or the dielectric constant and/or the permeability of the insulator is changed. The impedance characteristic of can be changed.

플라즈마 챔버(500)는 챔버 몸체(510), 정전 척(530), 및 샤워 헤드(550)를 포함할 수 있다. 플라즈마 챔버(500)는 플라즈마 공정을 위한 챔버로서, 내부에 플라즈마(P)가 생성될 수 있다. 플라즈마 챔버(500)는 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 챔버, ICP(Inductively Coupled Plasma) 챔버, 또는 CCP와 ICP 혼용 챔버일 수 있다. 물론, 플라즈마 챔버(500)가 전술한 챔버들에 한정되는 것은 아니다. 참고로, 플라즈마 챔버의 종류 및 플라즈마 챔버로 인가되는 RF 파워의 종류에 따라, 플라즈마 공정 시스템은 CCP 방식, ICP 방식, 그리고 CCP 및 ICP 혼용 방식으로 구별될 수 있다. 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은 CCP 방식 또는 ICP 방식일 수 있다. 또한, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은 CCP 및 ICP 혼용 방식으로 구현될 수도 있다.The plasma chamber 500 may include a chamber body 510, an electrostatic chuck 530, and a shower head 550. The plasma chamber 500 is a chamber for a plasma process, and plasma P may be generated therein. The plasma chamber 500 may be a CCP (Capacitively Coupled Plasma) chamber, an ICP (Inductively Coupled Plasma) chamber, or a mixed chamber of CCP and ICP. Of course, the plasma chamber 500 is not limited to the above-described chambers. For reference, according to the type of the plasma chamber and the type of RF power applied to the plasma chamber, the plasma processing system can be classified into a CCP method, an ICP method, and a CCP and ICP mixed method. The plasma processing system 1000 of this embodiment may be a CCP method or an ICP method. In addition, the plasma processing system 1000 of this embodiment may be implemented in a mixed CCP and ICP method.

챔버 몸체(510)는 플라즈마가 형성되는 반응 공간을 한정하여 반응 공간을 외부로부터 밀폐할 수 있다. 챔버 몸체(510)는 일반적으로 금속 재질로 형성되고, 플라즈마 공정 시에 외부로부터 노이즈를 차단하기 위하여 접지 상태를 유지할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 챔버 몸체(510)에는 가스 인렛, 가스 아웃렛, 뷰-포트(view-port) 등이 형성될 수 있다. 가스 인렛을 통해 플라즈마 공정에 필요한 공정 가스가 공급될 수 있다. 여기서, 공정 가스는 소스 가스, 반응 가스, 퍼지 가스 등 플라즈마 공정에서 요구되는 모든 가스들을 의미할 수 있다. 가스 아웃렛을 통해 플라즈마 공정 후, 플라즈마 챔버(500) 내부의 가스들이 외부로 배기될 수 있다. 또한, 가스 아웃렛을 통해 플라즈마 챔버(500) 내부의 압력이 조절될 수도 있다. 한편, 뷰-포트는 챔버 몸체(510)에 1개 이상 형성될 수 있고, 뷰-포트를 통해 플라즈마 챔버(500) 내부가 모니터링 될 수 있다.The chamber body 510 may limit the reaction space in which plasma is formed to seal the reaction space from the outside. The chamber body 510 is generally formed of a metal material, and may maintain a grounded state to block noise from outside during a plasma process. Although not shown, a gas inlet, a gas outlet, a view-port, or the like may be formed in the chamber body 510. Process gas required for a plasma process may be supplied through the gas inlet. Here, the process gas may refer to all gases required in the plasma process, such as a source gas, a reaction gas, and a purge gas. After the plasma process through the gas outlet, gases inside the plasma chamber 500 may be exhausted to the outside. In addition, the pressure inside the plasma chamber 500 may be adjusted through the gas outlet. Meanwhile, one or more view-ports may be formed on the chamber body 510, and the inside of the plasma chamber 500 may be monitored through the view-port.

정전 척(530)은 플라즈마 챔버(500) 내부의 하부 부분에 배치될 수 있다. 정전 척(530)의 상면 상에 플라즈마 공정의 대상인 웨이퍼(2000)가 배치되어 고정될 수 있다. 정전 척(530)은 정전기의 힘에 의해 웨이퍼(2000)를 고정할 수 있다. 또한, 정전 척(530)은 플라즈마 공정을 위한 하부 전극(bottom electrode)을 포함할 수 있다. 정전 척(530)은 전송 라인(400)을 통해 RF 파워 소스(100)로 연결될 수 있다. 그에 따라, RF 파워 소스(100)로부터 RF 파워는 정전 척(530)을 통해 플라즈마 챔버(500) 내부로 인가될 수 있다.The electrostatic chuck 530 may be disposed in a lower portion of the plasma chamber 500. A wafer 2000 that is an object of a plasma process may be disposed and fixed on the upper surface of the electrostatic chuck 530. The electrostatic chuck 530 may fix the wafer 2000 by the force of static electricity. In addition, the electrostatic chuck 530 may include a bottom electrode for a plasma process. The electrostatic chuck 530 may be connected to the RF power source 100 through the transmission line 400. Accordingly, RF power from the RF power source 100 may be applied into the plasma chamber 500 through the electrostatic chuck 530.

샤워 헤드(550)는 플라즈마 챔버(500) 내부의 상부 부분에 배치될 수 있다. 샤워 헤드(550)는 다수의 분사공을 통해 가스 인렛을 통해 공급된 공정 가스들을 플라즈마 챔버(500) 내부로 분사할 수 있다. 한편, 샤워 헤드(550)는 상부 전극(top electrode)을 포함할 수 있다. 이러한 샤워 헤드(550)는 플라즈마 공정에서, 예컨대, 그라운드로 연결될 수 있다.The shower head 550 may be disposed in an upper portion of the plasma chamber 500. The shower head 550 may inject process gases supplied through a gas inlet into the plasma chamber 500 through a plurality of injection holes. Meanwhile, the shower head 550 may include a top electrode. The shower head 550 may be connected to ground, for example, in a plasma process.

한편, 도시하지 않았지만, 플라즈마 공정 시스템(1000)은 적어도 하나의 RF 센서를 포함할 수 있다. RF 센서는 RF 파워 소스(100)의 출력단이나 매처(200)의 입력단 또는 출력단 등에 배치되어, 플라즈마 챔버(500)로 전달되는 RF 파워 및/또는 플라즈마 챔버(500)의 임피던스를 측정할 수 있다. 이러한 RF 센서를 통해 플라즈마 챔버(500)의 상태를 모니터링 함으로써, 플라즈마 챔버(500)로의 RF 파워의 전달을 효과적으로 관리 및 조절할 수 있고, 그에 따라, 플라즈마 공정을 정밀하게 수행할 수 있다.Meanwhile, although not shown, the plasma processing system 1000 may include at least one RF sensor. The RF sensor may be disposed at an output terminal of the RF power source 100 or an input terminal or an output terminal of the matcher 200 to measure the RF power delivered to the plasma chamber 500 and/or the impedance of the plasma chamber 500. By monitoring the state of the plasma chamber 500 through the RF sensor, it is possible to effectively manage and control the transmission of RF power to the plasma chamber 500, and accordingly, the plasma process can be accurately performed.

본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은, 플라즈마 제어 회로(300)를 포함하여, 플라즈마 챔버(500)로 전달되는 RF 파워의 주파수들 중 초단파의 고조파들에 대하여 공진을 만듦으로써, 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 균일하게 제어 및 조절할 수 있다. 그에 따라, 플라즈마 공정의 대상인 웨이퍼(2000)에 대한 식각을 균일하게 수행할 수 있다. The plasma processing system 1000 of the present embodiment includes the plasma control circuit 300 and creates resonance with respect to the harmonics of the ultra-high frequency among the frequencies of the RF power transmitted to the plasma chamber 500. ) It is possible to uniformly control and adjust the plasma distribution within. Accordingly, etching of the wafer 2000, which is an object of the plasma process, can be uniformly performed.

또한, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)에서, 플라즈마 제어 회로(300)는 매처(200)와 전송 라인(400)에 영향을 미치지 않고, 초단파의 고조파들에 대하여 선택적 및/또는 독립적으로 제어하여 공진을 만들 수 있다. 그에 따라, 플라즈마 제어 회로(300)는 RF 파워 전달 특성에 영향을 주지 않으면서 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 효과적으로 제어 및 조절할 수 있다.In addition, in the plasma processing system 1000 of this embodiment, the plasma control circuit 300 selectively and/or independently controls the harmonics of the ultra-short without affecting the matcher 200 and the transmission line 400. Can create resonance. Accordingly, the plasma control circuit 300 can effectively control and adjust the plasma distribution in the plasma chamber 500 without affecting the RF power transmission characteristics.

한편, 앞서 식각을 위주로 설명하였지만, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은 증착 공정이나 세정 공정을 위한 장비일 수 있다. 따라서, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은, 플라즈마 분포 균일화를 통해 플라즈마 공정의 대상인 웨이퍼(2000)에 대한 증착이나 세정을 균일하게 수행할 수도 있다. 이하, 구체적으로 언급하지 않아도 플라즈마 공정 시스템(1000)은 식각 공정뿐만이 아니라 증착 공정이나 세정 공정에 이용될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, although the above description was mainly focused on etching, the plasma processing system 1000 according to the present embodiment may be equipment for a deposition process or a cleaning process. Accordingly, the plasma processing system 1000 according to the present exemplary embodiment may uniformly perform deposition or cleaning of the wafer 2000, which is the target of the plasma process, through uniform plasma distribution. Hereinafter, even if not specifically mentioned, the plasma processing system 1000 can be used not only for an etching process but also for a deposition process or a cleaning process.

도 2는 플라즈마 챔버 내의 웨이퍼에 대한 식각율을 보여주는 그래프로서, x축은 웨이퍼의 반지름(R)을 나타내고, y축은 식각율(ER: Etch Rate)를 나타낸다.2 is a graph showing an etch rate for a wafer in a plasma chamber, where the x-axis represents the radius (R) of the wafer, and the y-axis represents the etch rate (ER).

도 2를 참조하면, 일반적인 플라즈마 공정에서, 웨이퍼의 중심 부분에서 식각율이 높고 웨이퍼의 외곽으로 갈수록 식각율이 낮을 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼의 중심 부분에서 식각율이 높아지는 현상을 센터 핫 스팟(center hot spot) 현상이라고 하며, 그래프 상에 센터 핫 스팟이 음영으로 표시되고 있다. Referring to FIG. 2, in a general plasma process, an etch rate may be high at a center portion of a wafer, and an etch rate may be lower toward an outer side of a wafer. In this way, a phenomenon in which the etch rate increases at the center of the wafer is referred to as a center hot spot phenomenon, and the center hot spot is displayed as a shadow on the graph.

센터 핫 스팟 현상은 RF 파워가 증가할수록 심각해질 수 있다. 또한, 센터 핫 스팟에 기인하여 펀칭(punching), NOP(not open), 분화구(crater), 막힘(clogging) 문제가 발생할 수 있다. 여기서, 펀칭이나 NOP는 플라즈마에 의한 식각에서 의도치 않게 막이 뚫리거나 홀이 오픈되지 않은 문제이고, 분화구나 막힘은 센터 핫 스팟 개선을 위한 공정 가스 제어로 인해 표면이 일어나거나 홀 입구가 닫히는 문제일 수 있다.The center hot spot phenomenon can become more serious as the RF power increases. In addition, punching, NOP (not open), crater, and clogging problems may occur due to the center hot spot. Here, punching or NOP is a problem in which a film is unintentionally opened or a hole is not opened during etching by plasma, and a crater or blockage is a problem in which a surface occurs or the hole entrance is closed due to process gas control to improve the center hot spot. I can.

센터 핫 스팟 현상이 발생하는 구체적인 원인은 명확하지 않다. 그러나 하기 도 4에서 볼 수 있듯이, 초단파의 고조파 성분들이 웨이퍼(2000)의 중심에서 플라즈마 밀도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 그러한 증가한 플라즈마 밀도가 웨이퍼(2000)의 중심에서 식각율을 높이는 원인으로 작용한 것으로 예측할 수 있다.The specific cause of the center hot spot phenomenon is not clear. However, as shown in FIG. 4 below, harmonic components of the microwave may increase the plasma density at the center of the wafer 2000. Accordingly, it can be predicted that such an increased plasma density acts as a cause of increasing the etch rate at the center of the wafer 2000.

참고로, 기존 플라즈마 공정 시스템의 경우. 플라즈마 챔버 내의 위치별 공정 가스의 양을 조절하거나, 또는 상부 전극의 형상을 변경하여 센터 핫 스팟 현상을 해결하고자 하였다. 그러나 공정 가스량을 조절하는 방법은 제어 문제, 및 앞서 언급한 분화구나 막힘 문제들을 야기할 수 있다. 상부 전극의 형상 변경하는 방법은 모든 공정 조건에 따라 매번 변경해야 하는 불편함이 있을 수 있다. 또한, 상부 전극에 식각에 따른 경시 변화가 발생할 수 있는데, 경시 변화에 따른 보상이 불가하고 경시 변화에 의한 예측 역시 불가하다는 문제가 있다.For reference, in the case of existing plasma processing systems. An attempt was made to solve the center hot spot phenomenon by adjusting the amount of process gas for each location in the plasma chamber or by changing the shape of the upper electrode. However, the method of controlling the amount of process gas can cause control problems, and the aforementioned crater or clogging problems. The method of changing the shape of the upper electrode may be inconvenient to change every time according to all process conditions. In addition, there is a problem that a change over time may occur in the upper electrode due to etching, but compensation according to the change over time is impossible, and prediction due to the change over time is also impossible.

도 3은 전송 라인에서 RF 파워의 주파수들 중 초단파의 기본파와 고조파 성분들을 보여주는 그래프로서, x축은 초단파의 주파수를 나타내고 y축은 초단파의 세기를 나타낸다.3 is a graph showing fundamental and harmonic components of microwaves among frequencies of RF power in a transmission line. The x-axis represents the frequency of the microwave and the y-axis represents the intensity of the microwave.

도 3을 참조하면, 일반적으로, RF 파워가 플라즈마 챔버(500)로 인가될 때, RF 파워의 주파수들 중 고조파 성분들은 LPF를 통해 차단되므로, 기본파만이 전송 라인(400)을 통해 플라즈마 챔버(500)로 전달될 수 있다. 그러나 일부 고조파들은 LPF에서 완전히 차단되지 않고 플라즈마 챔버(500)로 전달되거나, 또는 전술한 바와 같이, 초단파의 RF 파워와 플라즈마의 비선형성 특성에 기인하여 초단파의 고조파들이 발생할 수 있다. 이러한 고조파들은 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마의 분포를 불균일하게 하는 원인으로 작용할 수 있다.Referring to FIG. 3, in general, when RF power is applied to the plasma chamber 500, harmonic components among the frequencies of the RF power are cut off through the LPF, so that only the fundamental wave is transmitted to the plasma chamber through the transmission line 400. It can be delivered to 500. However, some harmonics are not completely blocked in the LPF and transmitted to the plasma chamber 500, or, as described above, harmonics of the microwave may occur due to the RF power of the microwave and the nonlinearity of the plasma. These harmonics may serve as a cause of uneven distribution of plasma in the plasma chamber 500.

도 3의 그래프는 실제로 전송 라인(400), 예컨대, RF 로드로 구현된 전송 라인(400)에서 초단파의 고조파들이 검출되는 것을 보여주고 있다. 여기서, 피크 부분들이 각각 초단파의 기본파, 제2 고조파, 제3 고조파 등에 해당할 수 있다. 참고로, 기본파는 제1 고조파에 해당할 수 있다.The graph of FIG. 3 actually shows that microwaves of harmonics are detected in a transmission line 400, for example, a transmission line 400 implemented as an RF load. Here, the peak portions may correspond to a fundamental wave, a second harmonic, a third harmonic, or the like of the microwave, respectively. For reference, the fundamental wave may correspond to the first harmonic.

도 4는 RF 파워의 주파수들 중 초단파의 고조파들이 플라즈마 챔버 내에서 플라즈마 분포에 영향을 미치는 것을 보여주는 그래프로서, x축이 플라즈마 챔버 내에서 웨이퍼의 반지름 방향으로의 거리를 나타내고, y축은 전기장의 세기를 나타내되 정규화되어 표시되고 있다.4 is a graph showing that microwave harmonics among the frequencies of RF power affect the plasma distribution in the plasma chamber, where the x-axis represents the distance in the radial direction of the wafer in the plasma chamber, and the y-axis is the strength of the electric field. Is displayed, but is displayed as normalized.

도 4를 참조하면, 그래프는 60MHz의 초단파를 기본파로 하여 2차에서 5차까지의 고조파에 대하여 플라즈마 챔버 내의 위치별 전기장의 세기를 보여주고 있다. 기본파에 비해서 고조파들의 전기장의 세기가 중심 부분에서 높음을 알 수 있다. 예컨대, 기본파의 경우, 중심 부분의 전기장의 세기를 1로 했을 때, 외곽 부분에서 전기장의 세기가 0.8 정도로 나타나고 있다. 그에 반해, 제3 또는 제4 고조파의 경우, 중심 부분의 전기장의 세기를 1로 했을 때, 외곽 부분에서 전기장의 세기가 0.3 정도로 나타나고 있다. Referring to FIG. 4, the graph shows the strength of the electric field for each position in the plasma chamber for the second to fifth harmonics using a 60 MHz microwave as a fundamental wave. It can be seen that the intensity of the electric field of the harmonics is higher in the center part than the fundamental wave. For example, in the case of a fundamental wave, when the strength of the electric field in the center portion is 1, the strength of the electric field in the outer portion is approximately 0.8. On the other hand, in the case of the third or fourth harmonic, when the strength of the electric field at the center portion is 1, the electric field strength at the outer portion is about 0.3.

이러한 전기장의 세기 분포에 기초하여, 기본파의 경우, 중심이나 외곽 부분에서의 전기장의 세기의 차이가 크지 않으므로, 기본파에 의해 발생하는 플라즈마의 밀도 역시 중심과 외곽 부분에서 차이가 크지 않을 수 있다. 그에 따라, 플라즈마 분포는 플라즈마 챔버 내에서 어느 정도 균일하게 나타날 수 있다. 그에 반해, 고조파들의 경우, 중심이나 외곽 부분에서의 전기장의 세기의 차이가 크므로, 고조파들에 의해 발생하는 플라즈마 밀도 역시 중심과 외곽 부분에서 큰 차이가 나타날 수 있다. 따라서, 플라즈마 분포는 플라즈마 챔버 내에서 불균일하게 나타날 수 있다. 결국, 도 4의 그래프의 결과에 기초하여, 앞서 도 2에서 설명한 센터 핫 스팟 현상은 초단파의 고조파들에 의해 기인할 것으로 예측할 수 있다.Based on the distribution of the intensity of the electric field, in the case of the fundamental wave, the difference in the intensity of the electric field at the center or the outer portion is not large, so the density of the plasma generated by the fundamental wave may not have a large difference between the center and the outer portion. . Accordingly, the plasma distribution can appear uniformly to some extent within the plasma chamber. On the other hand, in the case of harmonics, since the difference in the intensity of the electric field at the center or the outer portion is large, the plasma density generated by the harmonics may also have a large difference at the center and the outer portion. Thus, the plasma distribution may appear non-uniform within the plasma chamber. As a result, based on the result of the graph of FIG. 4, it can be predicted that the center hot spot phenomenon described in FIG. 2 will be caused by harmonics of microwaves.

도 5a 및 도 5b는 플라즈마 제어 회로에 의한 임피던스 제어를 통해 고조파의 전압 변화와 식각율의 변화를 보여주는 그래프들로서, 도 5a에서, x축은 플라즈마 제어 회로에 의한 임피던스 제어 레벨을 나타내고, y축은 고조파의 전압 또는 파워를 나타낸다. 또한, 도 5b에서, x축은 웨이퍼의 반지름을 나타내고, y축은 식각율을 나타낸다. 여기서, [A.U.]는 상대적인 크기만을 나타내는 임의 단위를 의미할 수 있다.5A and 5B are graphs showing a voltage change and an etch rate of a harmonic through impedance control by a plasma control circuit.In FIG. 5A, the x-axis represents the impedance control level by the plasma control circuit, and the y-axis represents the harmonic. Represents voltage or power. In addition, in FIG. 5B, the x-axis represents the radius of the wafer, and the y-axis represents the etch rate. Here, [A.U.] may mean an arbitrary unit representing only a relative size.

도 5a를 참조하면, 플라즈마 제어 회로(300)에 의한 임피던스 제어가 없는 경우(w/o Im-Co.), 고조파는 어느 정도 일정한 전압 또는 파워로 유지될 수 있다. 한편, 플라즈마 제어 회로(300)를 통해 임피던스 제어를 하는 경우(/w Im-Co.), 고조파의 전압을 크게 변동시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 오른쪽 위의 확대된 부분을 통해 알 수 있듯이, 임피던스 제어를 통해 고조파의 전압을 감소시켜, 임피던스 제어가 없는 때의 고조파의 전압보다 더 낮게 유지되도록 할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5A, when there is no impedance control by the plasma control circuit 300 (w/o Im-Co.), harmonics may be maintained at a certain level of voltage or power. On the other hand, when impedance control is performed through the plasma control circuit 300 (/w Im-Co.), it can be seen that the voltage of the harmonic can be greatly varied. In addition, as can be seen from the enlarged portion of the upper right, it can be seen that the voltage of the harmonic can be reduced through impedance control, so that the voltage of the harmonic can be kept lower than the voltage of the harmonic without impedance control.

여기서, 플라즈마 제어 회로(300)에 의해 임피던스의 제어는, 예컨대, 플라즈마 제어 회로(300)를 통해 고조파에 대한 공진을 만드는 것일 수 있다. 다시 말해서, 플라즈마 제어 회로(300)를 통해 고조파에 대하여 공진을 만듦으로써, 해당 고조파에 대하여 임피던스를 최소화 또는 임피던스를 변경할 수 있다. 따라서, 플라즈마 제어 회로(300)를 통해 고조파에 대하여 공진을 만드는 방법은 임피던스를 제어하는 것에 해당할 수 있다.Here, the control of the impedance by the plasma control circuit 300 may be, for example, creating a resonance for harmonics through the plasma control circuit 300. In other words, by making resonance for the harmonic through the plasma control circuit 300, it is possible to minimize the impedance or change the impedance for the harmonic. Accordingly, a method of creating resonance with respect to harmonics through the plasma control circuit 300 may correspond to controlling the impedance.

도 5b를 참조하면, 그래프에서, 'Ref. 1차'는 플라즈마 제어 회로(300)에 의해 임피던스 제어를 하기 전의 측정 결과를 의미하고, 'Circuit Tuning 1차'와 'Circuit Tuning 2차'는 플라즈마 제어 회로(300)에 의한 임피던스 제어 후 2번의 측정 결과를 의미하며, 'Ref. 2차'는 임피던스 제어 전으로 다시 복귀시킨 후의 측정 결과를 의미할 수 있다. 5B, in the graph,'Ref. 'Primary' means the measurement result before impedance control is performed by the plasma control circuit 300, and'Circuit Tuning primary' and'Circuit Tuning secondary' are two times after impedance control by the plasma control circuit 300. It means the measurement result, and'Ref. Secondary' may mean a measurement result after returning to before impedance control.

한편, 그래프에서, 식각율은 정규화하여 표시하되, 식각율의 최대값을 1로 하여 웨이퍼(2000)의 중심 부분과 외곽 부분의 식각율을 상대적으로 표시하고 있다. 'Ref. 1차'와 'Ref. 2차'에서, 웨이퍼(2000)의 외곽 부분과 중심 부분의 식각율의 차이가, 'Circuit Tuning 1차'와 'Circuit Tuning 2차'에서의 웨이퍼(2000)의 외곽 부분과 중심 부분의 식각율의 차이에 비해 크게 나타나고 있음을 알 수 있다.On the other hand, in the graph, the etch rate is normalized and displayed, and the etch rate of the center portion and the outer portion of the wafer 2000 is relatively displayed with the maximum value of the etch rate as 1. 'Ref. 1st' and'Ref. In'secondary', the difference between the etch rates of the outer portion and the center portion of the wafer 2000 is the etch rate of the outer portion and the center portion of the wafer 2000 in'Circuit Tuning Primary' and'Circuit Tuning Secondary' It can be seen that it appears larger than the difference in

좀더 구체적으로, 임피던스 제어 전에 웨이퍼(2000)의 중심 부분의 식각율과 외곽 부분의 식각율의 차이가 0.04 정도인 반면, 임피던스 제어 후에 웨이퍼(2000)의 중심 부분의 식각율과 외곽 부분의 식각율의 차이가 0.02 정도로 감소함을 알 수 있다. 이는, 결국 플라즈마 제어 회로(300)를 통한 임피던스 제어에 의해 웨이퍼(2000)의 중심 부분의 식각율과 외곽 부분의 식각율의 차이를 감소시킬 수 있고, 그에 따라, 웨이퍼(2000) 전체에 대한 식각율을 어느 정도 균일하게 할 수 있음을 의미할 수 있다.More specifically, the difference between the etch rate of the central part of the wafer 2000 and the etch rate of the outer part of the wafer 2000 before impedance control is about 0.04, while the etch rate of the center part of the wafer 2000 and the etch rate of the outer part of the wafer 2000 after impedance control It can be seen that the difference of is reduced to about 0.02. This, in turn, can reduce the difference between the etch rate of the central part of the wafer 2000 and the etch rate of the outer part of the wafer 2000 by impedance control through the plasma control circuit 300, and thus, the etching of the entire wafer 2000 It can mean that the rate can be made uniform to some extent.

한편, 웨이퍼(2000)의 중심 부분의 식각율과 외곽 부분의 식각율의 차이는, 플라즈마 챔버(500) 내의 중심 부분에서의 플라즈마 밀도와 외곽 부분의 플라즈마 밀도 차이에 해당할 수 있다. 따라서, 플라즈마 제어 회로(300)를 통한 임피던스 제어에 의해 플라즈마 챔버(500) 내의 중심 부분에서의 플라즈마 밀도와 외곽 부분의 플라즈마 밀도의 차이를 감소시킬 수 있고, 결과적으로, 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마의 분포를 어느 정도 균일하게 할 수 있다.Meanwhile, the difference between the etch rate of the central portion of the wafer 2000 and the etch rate of the outer portion may correspond to a difference between the plasma density at the central portion of the plasma chamber 500 and the plasma density of the outer portion. Accordingly, the difference between the plasma density at the center portion of the plasma chamber 500 and the plasma density at the outer portion can be reduced by impedance control through the plasma control circuit 300, and as a result, plasma in the plasma chamber 500 The distribution of can be made uniform to some extent.

도 6은 도 1a의 플라즈마 공정 시스템에서, 플라즈마 챔버 내의 중심 부분의 식각율의 변화를 보여주는 그래프로서, 도 2와 마찬가지로 x축은 웨이퍼의 반지름(R)을 나타내고, y축은 식각율(ER)을 나타낸다. 설명의 편의를 위해, 도 1a를 함께 참조하여 설명한다.FIG. 6 is a graph showing changes in the etch rate of the central portion of the plasma chamber in the plasma processing system of FIG. 1A. Like FIG. 2, the x-axis represents the radius (R) of the wafer, and the y-axis represents the etch rate (ER). . For convenience of explanation, it will be described with reference to FIG. 1A.

도 6을 참조하면, 그래프에서, 굵은 실선은 플라즈마 제어 회로(300)에 의한 임피던스 제어가 없는 경우의 식각율로서 도 2의 그래프와 실질적으로 동일하고, 얇은 실선은 플라즈마 제어 회로(300)에 의한 임피던스 제어에 의한 식각율을 나타낸다. 그래프를 통해 알 수 있듯이, 플라즈마 제어 회로(300)를 통한 임피던스 제어에 의해 웨이퍼(2000)의 중심 부분의 식각율을 크게 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000)은, 임피던스 제어가 없는 경우에 발생하는 센터 핫 스팟 현상을 플라즈마 제어 회로(300)를 통한 임피던스 제어에 의해 효과적으로 완화 내지 제거할 수 있다.Referring to FIG. 6, in the graph, the thick solid line represents an etch rate in the case of no impedance control by the plasma control circuit 300, and is substantially the same as the graph of FIG. 2, and the thin solid line represents the etch rate by the plasma control circuit 300. It shows the etch rate by impedance control. As can be seen from the graph, the etch rate of the center portion of the wafer 2000 can be greatly reduced by impedance control through the plasma control circuit 300. Accordingly, the plasma processing system 1000 of the present exemplary embodiment can effectively alleviate or eliminate a center hot spot phenomenon that occurs when there is no impedance control by impedance control through the plasma control circuit 300.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예들에 따른 플라즈마 공정 시스템에 대한 구성도들 및 회로도이다. 도 7 및 도 8은 도 1a의 구성도에 대응하고, 도 9는 도 1b의 회로도에 대응할 수 있다. 도 1a 내지 도 6의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.7 to 9 are configuration diagrams and circuit diagrams of a plasma processing system according to exemplary embodiments of the present invention. 7 and 8 may correspond to the configuration diagram of FIG. 1A, and FIG. 9 may correspond to the circuit diagram of FIG. 1B. Contents already described in the description of FIGS. 1A to 6 will be briefly described or omitted.

도 7을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000a)은 RF 파워가 플라즈마 챔버(500a)의 샤워 헤드(550a)를 통해 플라즈마 챔버(500a)로 인가되는 구조를 갖는다는 점에서, 도 1a의 플라즈마 공정 시스템(1000)과 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000a)에서, 플라즈마 챔버(500a)의 샤워 헤드(550a)는 상부 전극을 포함하고, 플라즈마 제어 회로(300)는 전송 라인(400)을 통해 샤워 헤드(550a)로 연결될 수 있다. 따라서, RF 파워 소스(100)로부터의 RF 파워는 매처(200), 플라즈마 제어 회로(300), 전송 라인(400), 및 샤워 헤드(550a)를 거쳐 플라즈마 챔버(500a)로 인가될 수 있다. 이때, 하부 전극을 포함하는 정전 척(530)은 그라운드로 연결될 수 있다. Referring to FIG. 7, the plasma processing system 1000a of this embodiment has a structure in which RF power is applied to the plasma chamber 500a through the shower head 550a of the plasma chamber 500a. It may be different from the plasma processing system 1000. Specifically, in the plasma processing system 1000a of the present embodiment, the shower head 550a of the plasma chamber 500a includes an upper electrode, and the plasma control circuit 300 includes the shower head 550a through the transmission line 400. ) Can be connected. Accordingly, RF power from the RF power source 100 may be applied to the plasma chamber 500a through the matcher 200, the plasma control circuit 300, the transmission line 400, and the shower head 550a. In this case, the electrostatic chuck 530 including the lower electrode may be connected to the ground.

한편, 실시예에 따라, 플라즈마 공정 시스템은 정전 척(530)과 샤워 헤드(550a) 둘 다로 RF 파워가 인가될 수 있는 구조를 가질 수도 있다. 그러한 구조의 경우, 정전 척(530)과 샤워 헤드(550a) 각각에 RF 파워 소스(100), 매처(200) 및 플라즈마 제어 회로(300)가 연결될 수 있다. 또한, 그러한 구조의 플라즈마 공정 시스템을 통해 플라즈마 공정을 진행하는 경우, 정전 척(530) 또는 샤워 헤드(550a) 어느 한쪽을 통해 RF 파워가 인가될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 정전 척(530)과 샤워 헤드(550a)를 번갈아 가면서 RF 파워가 인가될 수도 있다.Meanwhile, according to an embodiment, the plasma processing system may have a structure in which RF power can be applied to both the electrostatic chuck 530 and the shower head 550a. In such a structure, the RF power source 100, the matcher 200, and the plasma control circuit 300 may be connected to each of the electrostatic chuck 530 and the shower head 550a. In addition, when the plasma process is performed through a plasma process system having such a structure, RF power may be applied through either the electrostatic chuck 530 or the shower head 550a. Further, according to an embodiment, RF power may be applied while alternately between the electrostatic chuck 530 and the shower head 550a.

도 8을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000b)은 플라즈마 제어 회로(300a)가 매처(200a) 내부에 배치된다는 점에서, 도 1a의 플라즈마 공정 시스템(1000b)과 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000b)에서, 플라즈마 제어 회로(300a)는 필터 회로(310a)와 공진 회로(330)를 포함하고, 매처(200a)의 제1 부 매처(210)의 출력단에 연결될 수 있다. Referring to FIG. 8, the plasma processing system 1000b of the present embodiment may be different from the plasma processing system 1000b of FIG. 1A in that the plasma control circuit 300a is disposed inside the matcher 200a. Specifically, in the plasma processing system 1000b of the present embodiment, the plasma control circuit 300a includes a filter circuit 310a and a resonance circuit 330, and the output terminal of the first sub-matcher 210 of the matcher 200a Can be connected to

전술한 바와 같이, 제1 부 매처(210)는 RF 파워 소스(100)의 제1 소스(110)로부터의 제1 주파수(F1 MHz)에 대하여 임피던스를 조절할 수 있다. 또한, 제1 소스(110)로부터의 제1 주파수(F1 MHz)는 초단파에 해당할 수 있다. 따라서, 초단파의 고조파들에 대하여 공진을 형성하기 위하여, 플라즈마 제어 회로(300a)는 제1 부 매처(210)에 연결될 수 있다.As described above, the first sub-matcher 210 may adjust the impedance for the first frequency (F1 MHz) from the first source 110 of the RF power source 100. In addition, the first frequency (F1 MHz) from the first source 110 may correspond to a microwave. Accordingly, the plasma control circuit 300a may be connected to the first sub-matcher 210 in order to form resonance with respect to the harmonics of the microwave.

이와 같이, 플라즈마 제어 회로(300a)가 매처(200a) 내부에 배치되는 구조로 플라즈마 공정 시스템(1000b)이 구현되는 경우, 플라즈마 제어 회로(300a)를 별도로 제조하여 결합시킬 필요가 없으므로, 플라즈마 공정 시스템(1000b)의 콤팩트화 측면에서 유리할 수 있다. 또한, 공진 회로(330)가 제1 부 매처(210)와 전송 라인(400)의 임피던스만을 고려하면 되므로, 플라즈마 제어 회로(300a)는 보다 간단한 구성의 공진 회로(330)를 포함할 수 있다.In this way, when the plasma processing system 1000b is implemented with a structure in which the plasma control circuit 300a is disposed inside the matcher 200a, since it is not necessary to separately manufacture and combine the plasma control circuit 300a, the plasma processing system It can be advantageous in terms of compactness of (1000b). In addition, since the resonance circuit 330 only needs to consider the impedance of the first submatcher 210 and the transmission line 400, the plasma control circuit 300a may include a resonance circuit 330 having a simpler configuration.

한편, 플라즈마 제어 장치(PCA)는 플라즈마 제어 회로(300a)만을 포함할 수 있다. 그러나 공진 회로(330)가 매처(200a)와 전송 라인(400)의 임피던스를 함께 포함하여 공진을 만든다는 측면을 고려할 때, 플라즈마 제어 장치(PCA)는 매처(200a), 플라즈마 제어 회로(300a), 및 전송 라인(400)을 포함할 수도 있다.Meanwhile, the plasma control apparatus PCA may include only the plasma control circuit 300a. However, when considering the aspect that the resonance circuit 330 creates resonance by including the impedance of the matcher 200a and the transmission line 400 together, the plasma control apparatus PCA includes the matcher 200a, the plasma control circuit 300a, and And a transmission line 400.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000c)은 RF 파워 스플리터(600)를 더 포함하고, 또한 4개의 플라즈마 제어 회로들(300-1 ~ 300-4)과 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4)을 포함한다는 측면에서, 도 1a의 플라즈마 공정 시스템(1000)과 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000c)에서, 매처(200)의 출력단에 RF 파워 소스(100)로부터 RF 파워를 부분 RF 파워들로 분할하는 RF 파워 스플리터(600)가 배치될 수 있다. RF 파워 스플리터(600)는, 예컨대, RF 파워를 4개의 부분 RF 파워들로 분할할 수 있다. 또한, RF 파워 스플리터(600)의 분할에 의한 4개의 부분 RF 파워들의 개수에 대응하여 4개의 플라즈마 제어 회로들(300-1 ~ 300-4)과 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4)이 배치될 수 있다. 또한, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000c)에서, 4개의 플라즈마 제어 회로들(300-1 ~ 300-4)과 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4)을 각각 연결하는 4개의 전송 라인들(400-1 ~ 400-4)이 배치될 수 있다.Referring to FIG. 9, the plasma processing system 1000c of the present embodiment further includes an RF power splitter 600, and also includes four plasma control circuits 300-1 to 300-4 and four plasma chambers ( In terms of including 500-1 to 500-4), it may be different from the plasma processing system 1000 of FIG. 1A. Specifically, in the plasma processing system 1000c of the present embodiment, an RF power splitter 600 for dividing RF power from the RF power source 100 into partial RF powers may be disposed at the output terminal of the matcher 200. The RF power splitter 600 may, for example, divide the RF power into four partial RF powers. In addition, four plasma control circuits 300-1 to 300-4 and four plasma chambers 500-1 to 500- correspond to the number of four partial RF powers by division of the RF power splitter 600. 4) can be placed. In addition, in the plasma processing system 1000c of the present embodiment, four transmissions connecting the four plasma control circuits 300-1 to 300-4 and the four plasma chambers 500-1 to 500-4, respectively. Lines 400-1 to 400-4 may be arranged.

본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000c)에서, RF 파워 스플리터(600)에 의해 RF 파워가 4개의 부분 RF 파워들로 분할되고 있지만, 부분 RF 파워들의 개수가 4개에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, RF 파워 스플리터(600)는 RF 파워를 2개나 3개, 또는 5개 이상의 부분 RF 파워들로 분할할 수 있다. 또한, 플라즈마 제어 회로(300)와 플라즈마 챔버(500)도 부분 RF 파워의 개수에 대응하는 개수로 배치될 수 있다.In the plasma processing system 1000c of the present embodiment, the RF power is divided into four partial RF powers by the RF power splitter 600, but the number of partial RF powers is not limited to four. For example, the RF power splitter 600 may divide the RF power into two, three, or five or more partial RF powers. Also, the plasma control circuit 300 and the plasma chamber 500 may be arranged in a number corresponding to the number of partial RF power.

이러한 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000c)은, 양산 측면에서 이득을 얻기 위해, 하나의 RF 파워 소스(100)에서의 RF 파워를 RF 파워 스플리터(600)를 이용하여 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4)로 분기하여 공급하는 구조의 시스템이다. 이러한 분기 구조의 시스템의 경우, RF 파워의 균형적인 분배, 및 그에 따른 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4) 각각의 내부의 균일한 플라즈마 분포가 플라즈마 공정에 매우 중요할 수 있다. 따라서, 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4) 각각에 대응하여 RF 파워 스플리터(600)의 출력단 쪽에 4개의 플라즈마 제어 회로들(300-1 ~ 300-4)이 배치될 수 있다.In the plasma processing system 1000c of this embodiment, in order to obtain a gain in terms of mass production, the RF power from one RF power source 100 is converted into four plasma chambers 500-using the RF power splitter 600. 1 ~ 500-4) branch and supply structure. In the case of a system having such a branch structure, a balanced distribution of RF power and a uniform plasma distribution within each of the four plasma chambers 500-1 to 500-4 accordingly may be very important to a plasma process. Accordingly, four plasma control circuits 300-1 to 300-4 may be disposed at the output end of the RF power splitter 600 corresponding to each of the four plasma chambers 500-1 to 500-4.

4개의 플라즈마 제어 회로들(300-1 ~ 300-4) 각각은 대응하는 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4) 각각으로 인가되는 RF 파워의 주파수들 중 초단파의 고조파들에 대하여 공진을 만들 수 있다. 그에 따라, 4개의 플라즈마 제어 회로들(300-1 ~ 300-4) 각각은 대응하는 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4) 각각의 내부의 플라즈마 분포를 균일하게 제어 및 조절할 수 있다. 또한, 4개의 플라즈마 제어 회로들(300-1 ~ 300-4) 각각은 매처(200), RF 파워 스플리터(600), 및 대응하는 4개의 전송 라인들(400-1 ~ 400-4) 각각의 임피던스를 포함하여 초단파의 고조파들에 대하여 공진을 만들되, 매처(200), RF 파워 스플리터(600), 및 대응하는 4개의 전송 라인들(400-1 ~ 400-4) 각각에 영향을 미치지 않을 수 있다.Each of the four plasma control circuits 300-1 to 300-4 resonates with the harmonics of the ultra-short among the frequencies of RF power applied to each of the corresponding four plasma chambers 500-1 to 500-4 Can be made. Accordingly, each of the four plasma control circuits 300-1 to 300-4 can uniformly control and adjust the plasma distribution inside each of the corresponding four plasma chambers 500-1 to 500-4. . In addition, each of the four plasma control circuits 300-1 to 300-4 is a matcher 200, an RF power splitter 600, and each of the corresponding four transmission lines 400-1 to 400-4. Resonance is made for the harmonics of the microwave including the impedance, but may not affect each of the matcher 200, the RF power splitter 600, and the corresponding four transmission lines 400-1 to 400-4. have.

한편, 4개의 전송 라인들(400-1 ~ 400-4)과 그에 대응하는 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4)의 임피던스 특성이 실질적으로 동일한 경우, 하나의 플라즈마 제어 회로가 매처(200)와 RF 파워 스플리터(600) 사이에 배치될 수 있다. 다시 말해서, 하나의 플라즈마 제어 회로를 통해 4개의 플라즈마 챔버들(500-1 ~ 500-4) 내부의 플라즈마 분포를 동시에 제어 및 조절할 수 있다.Meanwhile, when the impedance characteristics of the four transmission lines 400-1 to 400-4 and the corresponding four plasma chambers 500-1 to 500-4 are substantially the same, one plasma control circuit is matched. It may be disposed between 200 and the RF power splitter 600. In other words, it is possible to simultaneously control and adjust the plasma distribution in the four plasma chambers 500-1 to 500-4 through one plasma control circuit.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 시스템에 대한 구성도이다.10 is a block diagram of a plasma processing system according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)은 제2 플라즈마 제어 회로(700)를 더 포함한다는 점에서, 도 1a, 도 7 내지 도 9의 플라즈마 제어 시스템들(1000, 1000a~ 1000c)과 다를 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)은 RF 파워 소스(100), 매처(200), 제1 플라즈마 제어 회로(300), 제1 전송 라인(400), 플라즈마 챔버(500) 및 제2 플라즈마 제어 회로(700)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10, in that the plasma processing system 1000d of the present embodiment further includes a second plasma control circuit 700, the plasma control systems 1000, 1000a to 1000c of FIGS. 1A and 7 to 9 ) May be different. More specifically, the plasma processing system 1000d of the present embodiment includes an RF power source 100, a matcher 200, a first plasma control circuit 300, a first transmission line 400, and a plasma chamber 500. And a second plasma control circuit 700.

제1 플라즈마 제어 회로(300)는 도 1a의 플라즈마 공정 시스템(1000)의 플라즈마 제어 회로(300)와 실질적으로 동일할 수 있다. 그러나 제1 플라즈마 제어 회로(300)가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)은, 제1 플라즈마 제어 회로(300)로서, 도 8 또는 도 9의 플라즈마 공정 시스템(1000b, 1000c)의 플라즈마 제어 회로(300a, 300-1 ~ 300-4)를 포함할 수도 있다.The first plasma control circuit 300 may be substantially the same as the plasma control circuit 300 of the plasma processing system 1000 of FIG. 1A. However, the first plasma control circuit 300 is not limited thereto. For example, the plasma processing system 1000d of this embodiment is the first plasma control circuit 300, and the plasma control circuits 300a, 300-1 to 300- of the plasma processing systems 1000b and 1000c of FIG. 8 or 9 4) may be included.

RF 파워 소스(100), 매처(200), 제1 전송 라인(400), 및 플라즈마 챔버(500)는 도 1a의 플라즈마 공정 시스템(1000)의 RF 파워 소스(100), 매처(200), 전송 라인(400), 및 플라즈마 챔버(500)에 대해 설명한 바와 같다. 또한, 제1 전송 라인(400)과 플라즈마 챔버(500)의 연결 구조는 도 1a의 플라즈마 공정 시스템(1000)의 구조에 한정되지 않고, 도 7 또는 도 9의 플라즈마 공정 시스템(1000a, 1000c)의 연결 구조를 채용할 수도 있다. 한편, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)이 도 9의 플라즈마 공정 시스템(1000c)의 연결 구조를 채용한 경우, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)은 RF 파워 스플리터, 4개의 플라즈마 챔버들, 4개의 제1 플라즈마 제어 회로들, 및 4개의 제1 전송 라인들을 포함할 수 있고, 또한, 4개의 제2 플라즈마 제어 회로들을 포함할 수 있다. 플라즈마 챔버의 개수에 따라, RF 파워 스플리터에서 분할하는 RF 파워의 개수와, 제1 플라즈마 제어 회로, 제2 플라즈마 제어 회로, 및 제1 전송 라인의 개수가 달라질 수 있음은 물론이다. The RF power source 100, the matcher 200, the first transmission line 400, and the plasma chamber 500 are the RF power source 100, the matcher 200, and the transmission of the plasma processing system 1000 of FIG. 1A. As described for the line 400 and the plasma chamber 500. In addition, the connection structure between the first transmission line 400 and the plasma chamber 500 is not limited to the structure of the plasma processing system 1000 of FIG. 1A, and the structure of the plasma processing systems 1000a and 1000c of FIG. 7 or 9 Connection structure can also be adopted. On the other hand, when the plasma processing system 1000d of this embodiment adopts the connection structure of the plasma processing system 1000c of FIG. 9, the plasma processing system 1000d of this embodiment is an RF power splitter, four plasma chambers, and 4 It may include four first plasma control circuits, and four first transmission lines, and may also include four second plasma control circuits. Of course, depending on the number of plasma chambers, the number of RF power divided by the RF power splitter and the number of the first plasma control circuit, the second plasma control circuit, and the first transmission line may vary.

본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)은 정전 척(530)의 도전 링(538)으로 연결된 제2 플라즈마 제어 회로(700)를 더 포함할 수 있다. 제2 플라즈마 제어 회로(700)를 설명하기 전에, 도 10을 참조하여, 플라즈마 챔버(500) 내의 정전 척(530)의 구조에 대해 좀더 상세히 설명하면,The plasma processing system 1000d of the present exemplary embodiment may further include a second plasma control circuit 700 connected to the conductive ring 538 of the electrostatic chuck 530. Before describing the second plasma control circuit 700, referring to FIG. 10, the structure of the electrostatic chuck 530 in the plasma chamber 500 will be described in more detail,

정전 척(530)은 전극부(532), 절연 아이솔레이션(534), 에지 링(536, edge ring), 및 도전 링(538)을 포함할 수 있다. 전극부(532)는 챔버(500) 하부의 중심 부분에 배치되고, 내부에 웨이퍼(2000)의 처킹/디처킹 및 플라즈마 공정 등을 위한 파워 인가용 전극을 포함할 수 있다. 전극부(532)의 상면 상에는 플라즈마 공정의 대상인 웨이퍼(2000)가 배치되어 정전기적 힘에 의해 고정될 수 있다.The electrostatic chuck 530 may include an electrode portion 532, an insulation isolation 534, an edge ring 536, and a conductive ring 538. The electrode unit 532 is disposed at a central portion below the chamber 500 and may include an electrode for applying power for chucking/dechucking of the wafer 2000 and plasma processing, and the like. On the upper surface of the electrode part 532, a wafer 2000 that is an object of a plasma process may be disposed and fixed by an electrostatic force.

절연 아이솔레이션(534)은 전극부(532)를 둘러싸는 구조를 가지며, 절연 아이솔레이션(534)은, 예컨대 알루미나와 같은 절연체로 형성될 수도 있다. 물론, 절연 아이솔레이션(534)의 재질이 그에 한정되는 것은 아니다.The insulating isolation 534 has a structure surrounding the electrode portion 532, and the insulating isolation 534 may be formed of an insulator such as alumina. Of course, the material of the insulation isolation 534 is not limited thereto.

에지 링(536)은 웨이퍼(2000)를 둘러싸는 구조로 전극부(532)의 외곽에 배치될 수 있다. 에지 링(536)은 실리콘으로 형성되고, 웨이퍼(2000)의 실리콘 영역을 확장하는 효과를 유도하여, 플라즈마가 웨이퍼(2000)의 에지 부분에 집중되는 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다. 한편, 에지 링(536)은 1개의 링 타입과 2개의 링 타입이 있는데, 보통 1개 링 타입은 포커스 링(focus ring)이라고 하고 2개의 링 타입은 콤보-링(combo-ring)이라고 한다.The edge ring 536 may have a structure surrounding the wafer 2000 and may be disposed outside the electrode part 532. The edge ring 536 is formed of silicon and induces an effect of expanding the silicon region of the wafer 2000, thereby preventing the phenomenon that plasma is concentrated on the edge portion of the wafer 2000. Meanwhile, the edge ring 536 has one ring type and two ring types. Usually, one ring type is called a focus ring and two ring types are called a combo-ring.

한편, 도전 링(538)이 절연 아이솔레이션(534) 내부에 전극부(532)를 둘러싸는 구조로 배치될 수 있다. 도전 링(538)은 알루미늄과 같은 메탈로 형성될 수 있다. 물론, 도전 링(538)의 재질이 그에 한정되는 것은 아니다. 도전 링(538)은 상부로 배치된 에지 링(536)과 전기적으로 커플링 되고, 에지 링(536)에 의한 플라즈마 분포의 조절에 기여할 수 있다.Meanwhile, the conductive ring 538 may be disposed in a structure surrounding the electrode part 532 inside the insulating isolation 534. The conductive ring 538 may be formed of a metal such as aluminum. Of course, the material of the conductive ring 538 is not limited thereto. The conductive ring 538 is electrically coupled with the edge ring 536 disposed thereon, and may contribute to the control of plasma distribution by the edge ring 536.

참고로, 도 1a, 도 7, 및 도 8의 플라즈마 공정 시스템(1000, 1000a, 1000b)의 플라즈마 챔버(500) 내의 정전 척(530) 구조는 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)의 정정 척(530)과 실질적으로 동일하나, 제2 플라즈마 제어 회로를 포함하지 않기 때문에 편의상 간단하고 도시하고 있다.For reference, the structure of the electrostatic chuck 530 in the plasma chamber 500 of the plasma processing systems 1000, 1000a, and 1000b of FIGS. 1A, 7, and 8 is the correcting chuck of the plasma processing system 1000d of the present embodiment. It is substantially the same as 530, but is simple and illustrated for convenience because it does not include a second plasma control circuit.

본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)에서, 제2 플라즈마 제어 회로(700)는 도전 링(538)에 연결될 수 있다. 제2 플라즈마 제어 회로(700)는 도전 링(538)에, 예컨대, 제2 전송 라인(401)을 통해 연결될 수 있다. 제2 플라즈마 제어 회로(700)는 에지 링(536)에 인접하는 에지 영역(도 11a 및 도 11b의 ER-P3 참조)의 특성 임피던스(characteristic impedance)를 제어함으로써, 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 조절하는 데에 기여할 수 있다. 예컨대, 에지 영역(ER-P3)에 배치된 에지 링(536) 및 도전 링(538)의 존재로 인해 제1 플라즈마 제어 회로(300)를 통한 초단파 고조파 성분들의 제어가 제한될 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)에서는, 제2 플라즈마 제어 회로(700)를 추가적으로 배치함으로써, 상기 제한의 문제를 해결하여 제1 플라즈마 제어 회로(300)에 의한 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 보다 효과적으로 제어할 수 있다.In the plasma processing system 1000d of this embodiment, the second plasma control circuit 700 may be connected to the conductive ring 538. The second plasma control circuit 700 may be connected to the conductive ring 538, for example, through a second transmission line 401. The second plasma control circuit 700 controls the characteristic impedance of the edge region (refer to ER-P3 in FIGS. 11A and 11B) adjacent to the edge ring 536, thereby controlling the plasma distribution in the plasma chamber 500. Can contribute to controlling For example, control of the microwave harmonic components through the first plasma control circuit 300 may be limited due to the presence of the edge ring 536 and the conductive ring 538 disposed in the edge region ER-P3. Accordingly, in the plasma processing system 1000d of the present embodiment, by additionally arranging the second plasma control circuit 700, the problem of the limitation is solved, and the inside of the plasma chamber 500 by the first plasma control circuit 300 Plasma distribution can be controlled more effectively.

제2 플라즈마 제어 회로(700)는 소정 회로 구조를 포함하여 고조파 성분들에 대한 임피던스 제어에 기여할 수 있다. 예컨대, 제2 플라즈마 제어 회로(700)는, 제1 플라즈마 제어 회로(700)와 유사하게, 필터 회로(도 12a의 710 참조)와 공진 회로(도 12a의 720 참조)를 포함하여 초단파의 고조파들에 대한 임피던스 제어에 기여할 수 있다. 제2 플라즈마 제어 회로(700)의 좀더 구체적인 구조에 대해서는 도 12a 및 도 12b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.The second plasma control circuit 700 may include a predetermined circuit structure and may contribute to impedance control for harmonic components. For example, the second plasma control circuit 700, similar to the first plasma control circuit 700, includes a filter circuit (see 710 in FIG. 12A) and a resonance circuit (see 720 in FIG. 12A). Can contribute to the impedance control for A more detailed structure of the second plasma control circuit 700 will be described in more detail in the description of FIGS. 12A and 12B.

본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)은, 에지 영역(ER-PR)의 도전 링(538)으로 연결된 제2 플라즈마 제어 회로(700)를 더 포함함으로써, 에지 영역(ER-P3)에서 에지 링(536) 및 도전 링(538)으로 인해 발생하는 문제를 해결하여, 제1 플라즈마 제어 회로(300)에 의한 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마 분포를 보다 효과적으로 제어할 수 있다.The plasma processing system 1000d of the present embodiment further includes a second plasma control circuit 700 connected to the conductive ring 538 of the edge region ER-PR, so that the edge ring ( By solving the problem caused by the 536 and the conductive ring 538, the plasma distribution in the plasma chamber 500 by the first plasma control circuit 300 can be more effectively controlled.

도 11a는 도 10의 플라즈마 공정 시스템에서 초단파의 고조파 성분의 진행 방향을 보여주는 개념도이다. 도 11a는 이해의 편의를 위해 정정 척(530)의 전극부(532)와 도전 링(538)의 부분만을 개략적으로 도시하고 있고, 또한, 챔버 몸체(510)로부터 정전 척(530) 내에 실질적인 전극이 배치된 전극부(532)까지를 제1 전송 라인(400)으로 취급하여 도시하고 있다.FIG. 11A is a conceptual diagram showing a traveling direction of a harmonic component of a microwave in the plasma processing system of FIG. 10. 11A schematically shows only portions of the electrode portion 532 and the conductive ring 538 of the correcting chuck 530 for convenience of understanding. In addition, the actual electrode in the electrostatic chuck 530 from the chamber body 510 This arrangement up to the electrode portion 532 is shown as being treated as the first transmission line 400.

도 11a를 참조하면, 일반적으로, 플라즈마 챔버(500)로 공급된 RF 파워와 플라즈마 챔버(500) 내의 플라즈마의 비선형성 특성에 의해 발생하는 고조파 성분들은 직선의 화살표로 표시된 바와 같이, 플라즈마 챔버(500) 내부로부터 제1 전송 라인(400)을 통해 외부로 전달될 수 있다. 그러나 에지 영역(ER-P3)에 존재하는 에지 링(536)과 도전 링(538)의 존재로 인해 고조파 성분들이 에지 영역(ER-P3)의 도전 링(538) 등에 의해 반사되어, 점선의 화살표와 같은 경로가 형성될 수도 있다. 이렇게 반사된 고조파 성분은 제1 전송 라인(400)을 통해 외부로 전달되지 못하고, 예컨대, 정현파 형태로 플라즈마 챔버(500) 내부에 유지될 수 있다. 따라서, 그러한 반사에 의해 플라즈마 챔버(500) 내부에 유지되는 고조파 성분을 제1 플라즈마 제어 회로(300)를 통해 제어하는 데에는 한계가 있을 수 있다.Referring to FIG. 11A, in general, harmonic components generated by the RF power supplied to the plasma chamber 500 and the nonlinearity of the plasma in the plasma chamber 500 are indicated by a straight arrow, and the plasma chamber 500 ) It may be transmitted from the inside to the outside through the first transmission line 400. However, due to the presence of the edge ring 536 and the conductive ring 538 present in the edge region ER-P3, harmonic components are reflected by the conductive ring 538 of the edge region ER-P3, etc. A path such as may be formed. The reflected harmonic component is not transmitted to the outside through the first transmission line 400 and may be maintained inside the plasma chamber 500 in the form of, for example, a sinusoidal wave. Therefore, there may be a limit to controlling the harmonic components maintained in the plasma chamber 500 by such reflection through the first plasma control circuit 300.

도 11b는 도 11a의 초단파의 고조파 성분의 진행 방향과 관련하여, 플라즈마 챔버 내의 제1 전송 라인의 특성 임피던스를 보여주는 그래프로서, x 축은 제1 전송 라인이 플라즈마 챔버의 입력단에서 내부로 연장하는 길이 방향의 위치를 나타내고 y 축은 제1 전송 라인의 위치별 특성 임피던스를 보여준다. 한편, 그래프에서 에지 영역(ER-P3)도 제1 전송 라인의 일부로 취급한다.11B is a graph showing the characteristic impedance of the first transmission line in the plasma chamber with respect to the propagation direction of the harmonic component of the microwave of FIG. And y-axis shows the characteristic impedance for each location of the first transmission line. Meanwhile, the edge area ER-P3 in the graph is also treated as a part of the first transmission line.

도 11b를 참조하면, 제1 전송 라인(400)의 입력단(TL-P1)으로부터 연결부(TL-P2)까지의 제1 전송 라인(400)의 특성 임피던스가 어느 정도 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 여기서, 입력단(TL-P1)은 제1 전송 라인(400)이 플라즈마 챔버(500)의 챔버 몸체(510)에 연결된 부분을 의미하고, 연결부(TL-P2)는 제1 전송 라인(400)이 전극부(532)와 연결된 부분을 의미할 수 있다. 또한, 연결부(TL-P2)는 전극부(532)의 중앙 부분까지 확대하여 해석될 수도 있다.Referring to FIG. 11B, it can be seen that the characteristic impedance of the first transmission line 400 from the input terminal TL-P1 of the first transmission line 400 to the connection part TL-P2 is kept constant to some extent. Here, the input terminal (TL-P1) means a portion connected to the first transmission line 400 to the chamber body 510 of the plasma chamber 500, the connection portion (TL-P2) is the first transmission line 400 It may mean a part connected to the electrode part 532. In addition, the connection part TL-P2 may be expanded and analyzed to a central part of the electrode part 532.

한편, 도 11b를 통해 알 수 있듯이, 에지 링(536)과 도전 링(538)이 배치되는 에지 영역(ER-P3)에서, 대응하는 제1 전송 라인(400)의 특성 임피던스가 크게 변함을 알 수 있다. 일반적으로 플라즈마 챔버(500) 내에서 제1 전송 라인(400)의 특성 임피던스가 어느 정도 일정하게 유지되는 것이, 제1 플라즈마 제어 회로(300)를 통해 플라즈마 챔버(500)의 임피던스 제어, 및 그에 따른 플라즈마 분포의 제어에 용이할 수 있다. 따라서, 에지 영역(ER-P3)에서의 제1 전송 라인(400)의 특성 임피던스를 다른 부분, 예컨대, 제1 전송 라인(400)의 입력단(TL-P1)으로부터 연결부(TL-P2)까지의 특성 임피던스 수준으로 맞추어주는 것이 필요할 수 있다. On the other hand, as can be seen from FIG. 11B, in the edge region (ER-P3) in which the edge ring 536 and the conductive ring 538 are disposed, the characteristic impedance of the corresponding first transmission line 400 changes significantly. I can. In general, the characteristic impedance of the first transmission line 400 in the plasma chamber 500 is kept constant to some extent. Impedance control of the plasma chamber 500 through the first plasma control circuit 300, and accordingly It can be easy to control plasma distribution. Accordingly, the characteristic impedance of the first transmission line 400 in the edge region ER-P3 is changed from another part, for example, from the input terminal TL-P1 of the first transmission line 400 to the connection part TL-P2. It may be necessary to match the characteristic impedance level.

본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)은, 도전 링(538)으로 연결된 제2 플라즈마 제어 회로(700)를 통해 그와 같은 기능을 수행할 수 있다. 즉, 제2 플라즈마 제어 회로(700)는 에지 영역(ER-P3)의 특성 임피던스를 제1 전송 라인(400)의 입력단(TL-P1)으로부터 연결부(TL-P2)까지의 특성 임피던스 수준으로 맞추는 기능을 수행할 수 있다.The plasma processing system 1000d of the present embodiment may perform such a function through the second plasma control circuit 700 connected by the conductive ring 538. That is, the second plasma control circuit 700 adjusts the characteristic impedance of the edge region ER-P3 to the characteristic impedance level from the input terminal TL-P1 of the first transmission line 400 to the connection part TL-P2. Function can be performed.

도 11b에서, 직선의 그래프는 제2 플라즈마 제어 회로(700)에 의한 제어가 없는 상태의 특성 임피던스를 보여주고, 에지 영역(ER-P3)의 점선의 그래프는 제2 플라즈마 제어 회로(700)를 통해 특성 임피던스가 제1 전송 선로(400)의 다른 부분들의 특성 임피던스와 유사하게 조절된 모습을 보여준다. In FIG. 11B, a graph of a straight line shows a characteristic impedance without control by the second plasma control circuit 700, and a graph of a dotted line in the edge region ER-P3 represents the second plasma control circuit 700. Through this, the characteristic impedance is adjusted to be similar to the characteristic impedance of other parts of the first transmission line 400.

도 12a 내지 도 12d는 도 10의 플라즈마 공정 시스템에서, 제2 플라즈마 제어 회로를 좀더 구체적으로 보여주는 구성도들, 및 제2 플라즈마 제어 회로와 에지 회로의 구체적인 회로도들이다.12A to 12D are configuration diagrams showing a second plasma control circuit in more detail in the plasma processing system of FIG. 10, and detailed circuit diagrams of the second plasma control circuit and the edge circuit.

도 12a를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)에서, 제2 플라즈마 제어 회로(700)는 필터 회로(710)와 공진 회로(720)를 포함할 수 있다. 필터 회로(710)는, 예컨대, HPF로서, 초단파의 고조파 성분들만을 통과시킬 수 있다. 즉, 플라즈마 챔버(500) 내에서 발생한 초단파의 고조파 성분들은 제2 전송 회로(401)를 통해 제2 플라즈마 제어 회로(700)로 전달되고, 필터 회로(710)를 통해 필터링 되어 공진 회로(720)로 전달될 수 있다. 도 12c에 도시된 바와 같이, 필터 회로(710)는 제3 커패시터(C3) 양쪽에 배치된 제4 인턱터(L4) 및 제5 인덕터(L5)가 제3 커패시터(C3)에 병렬로 연결된 회로 구조를 가질 수 있다. 물론, 필터 회로(710)의 회로 구조가 도 12c에 도시된 회로 구조에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 12A, in the plasma processing system 1000d of the present embodiment, the second plasma control circuit 700 may include a filter circuit 710 and a resonance circuit 720. The filter circuit 710 is, for example, an HPF, and may pass only harmonic components of the microwave. That is, the harmonic components of the microwave generated in the plasma chamber 500 are transmitted to the second plasma control circuit 700 through the second transmission circuit 401, and filtered through the filter circuit 710 to the resonance circuit 720. Can be delivered to. 12C, the filter circuit 710 has a circuit structure in which the fourth inductor L4 and the fifth inductor L5 disposed on both sides of the third capacitor C3 are connected in parallel to the third capacitor C3. Can have Of course, the circuit structure of the filter circuit 710 is not limited to the circuit structure shown in FIG. 12C.

공진 회로(720)는 고조파들에 대한 공진을 만들 수 있다. 공진 회로(720)는 직렬 공진 회로 및/또는 병렬 공진 회로를 포함할 수 있다. 예컨대, 공진 회로(720)는 LC 직렬 공진 회로, RLC 직렬 공진 회로, LC 병렬 공진 회로, RLC 병렬 공진 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 공진 회로(720)는 직병렬 공진 회로 구조를 가질 수 있다.The resonant circuit 720 may create resonance for harmonics. The resonance circuit 720 may include a series resonance circuit and/or a parallel resonance circuit. For example, the resonance circuit 720 may include at least one of an LC series resonance circuit, an RLC series resonance circuit, an LC parallel resonance circuit, and an RLC parallel resonance circuit. Further, according to an embodiment, the resonance circuit 720 may have a series-parallel resonance circuit structure.

도 12c에 도시된 바와 같이, 공진 회로(720)는 제4 커패시터(C4), 제5 커패시터(C5), 제6 인덕터(L6), 및 제2 가변 커패시터(Cv2)를 포함할 수 있다. 또한, 공진 회로(720)에서, 제6 인덕터(L6)와 제2 가변 커패시터(Cv2)는 서로 직렬로 연결되어, 제4 커패시터(C4)와 제5 커패시터(C5) 사이에 병렬로 연결될 수 있다. 그러나 공진 회로(720)의 회로 구조가 도 12c에 도시된 회로 구조에 한정되는 것은 아니다.As illustrated in FIG. 12C, the resonance circuit 720 may include a fourth capacitor C4, a fifth capacitor C5, a sixth inductor L6, and a second variable capacitor Cv2. In addition, in the resonance circuit 720, the sixth inductor L6 and the second variable capacitor Cv2 are connected in series to each other, and may be connected in parallel between the fourth capacitor C4 and the fifth capacitor C5. . However, the circuit structure of the resonance circuit 720 is not limited to the circuit structure shown in FIG. 12C.

한편, 공진 회로(720)의 구체적인 회로 구조는, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)에서, 에지 영역(ER-P3)에 나타나는 특성 임피던스에 따라 다양하게 달라질 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 공진 회로(720)는, 에지 영역(ER-P3)의 특성 임피던스가 제1 전송 라인(400)의 다른 부분의 특성 임피던스와 유사하게 되도록 하는 회로 구조를 가질 수 있다. Meanwhile, the specific circuit structure of the resonance circuit 720 may vary in various ways according to the characteristic impedance appearing in the edge region ER-P3 in the plasma processing system 1000d of the present embodiment. For example, as described above, the resonance circuit 720 may have a circuit structure such that the characteristic impedance of the edge region ER-P3 is similar to the characteristic impedance of another portion of the first transmission line 400.

덧붙여, 본 실시예의 플라즈마 공진 시스템(1000d)에서, 제2 플라즈마 제어 회로(700)가 포함하는 회로 구조가 공진 회로(720)에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제2 플라즈마 제어 회로(700)는 에지 영역(ER-P3)의 특성 임피던스를 요구되는 수준으로 조절할 수 있는, 공진 회로 이외의 회로 구조를 포함할 수도 있다.In addition, in the plasma resonance system 1000d of this embodiment, the circuit structure included in the second plasma control circuit 700 is not limited to the resonance circuit 720. For example, the second plasma control circuit 700 may include a circuit structure other than the resonance circuit, which can adjust the characteristic impedance of the edge region ER-P3 to a required level.

도 12b를 참조하면, 본 실시예의 플라즈마 공정 시스템(1000d)에서, 제2 플라즈마 제어 회로(700)는, 에지 영역(ER-P3)의 임피던스를 제어하는 에지 제어 회로(800)와 병렬로 연결되어 도전 링(538)에 연결될 수 있다. 여기서, 에지 제어 회로(800)는, 예컨대, 필터 회로(810)와 임피던스(│Z│) 제어 회로(820)를 포함할 수 있다. 필터 회로(810)는 제1 전송 라인(400)을 통해 플라즈마 챔버(500)로 전달된 복수의 주파수 중 적어도 일부를 차단하고 특정 주파수만을 통과시킬 수 있다. 또한, 임피던스 제어 회로(820)는 필터 회로(810)를 통과한 특정 주파수에 대한 제어를 통해 에지 영역(ER-P3)의 임피던스를 조절할 수 있다. 에지 제어 회로(800)는 고조파 성분들이 아니라 RF 파워 소스(100)로부터 전달된 주파수를 제어한다는 측면에서, 제2 플라즈마 제어 회로(700)와는 기능적으로 다를 수 있다.Referring to FIG. 12B, in the plasma processing system 1000d of this embodiment, the second plasma control circuit 700 is connected in parallel with the edge control circuit 800 for controlling the impedance of the edge region ER-P3. It may be connected to the conductive ring 538. Here, the edge control circuit 800 may include, for example, a filter circuit 810 and an impedance (|Z|) control circuit 820. The filter circuit 810 may block at least some of the plurality of frequencies transmitted to the plasma chamber 500 through the first transmission line 400 and pass only a specific frequency. In addition, the impedance control circuit 820 may adjust the impedance of the edge region ER-P3 by controlling a specific frequency passing through the filter circuit 810. The edge control circuit 800 may be functionally different from the second plasma control circuit 700 in that it controls the frequency transmitted from the RF power source 100 rather than harmonic components.

도 12d에 도시된 바와 같이, 에지 제어 회로(800)는 필터 회로(810)와 임피던스 제어 회로(820)를 포함할 수 있다. 필터 회로(810)는 제6 및 제7 커패시터(C6, C7), 그리고 제7 내지 제9 인덕터(L7 ~ L9)를 포함할 수 있고, 각각은 도시된 바와 같이 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 한편, 임피던스 제어 회로(820)는 제10 인덕터(L10)와 제3 가변 커패시터(Cv3)가 직렬로 연결된 회로 구조를 가질 수 있다. 그러나 필터 회로(810)와 임피던스 제어 회로(820)의 회로 구조가 도 12d에 도시된 회로 구조에 한정되는 것은 아니다.12D, the edge control circuit 800 may include a filter circuit 810 and an impedance control circuit 820. The filter circuit 810 may include sixth and seventh capacitors C6 and C7, and seventh to ninth inductors L7 to L9, each of which is connected in series and/or parallel to each other as shown. I can. Meanwhile, the impedance control circuit 820 may have a circuit structure in which the tenth inductor L10 and the third variable capacitor Cv3 are connected in series. However, the circuit structure of the filter circuit 810 and the impedance control circuit 820 is not limited to the circuit structure shown in FIG. 12D.

지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Until now, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but this is only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: RF 파워 소스, 110, 120, 130: 제1 내지 제3 소스, 200, 200a: 매처, 210, 220, 230: 제1 내지 제3 부 매처, 300, 300a: 플라즈마 제어 회로, 310, 310a, 710, 810: 필터 회로, 330, 720: 공진 회로, 400: 전송 라인, 500, 500a: 플라즈마 챔버, 510: 챔버 몸체, 530; 정전 척, 550, 550a: 샤워 헤드, 600: RF 파워 스플리터, 700: 제2 플라즈마 제어 회로, 800: 에지 제어 회로, 820: 임피던스 제어 회로, 1000, 1000a ~ 1000d: 플라즈마 공정 시스템100: RF power source, 110, 120, 130: first to third source, 200, 200a: matcher, 210, 220, 230: first to third sub-matcher, 300, 300a: plasma control circuit, 310, 310a , 710, 810: filter circuit, 330, 720: resonance circuit, 400: transmission line, 500, 500a: plasma chamber, 510: chamber body, 530; Electrostatic chuck, 550, 550a: shower head, 600: RF power splitter, 700: second plasma control circuit, 800: edge control circuit, 820: impedance control circuit, 1000, 1000a ~ 1000d: plasma processing system

Claims (20)

적어도 2개의 주파수를 통해 플라즈마 챔버로 RF(Radio Frequency) 파워를 전달하는 전송 라인;
상기 RF 파워의 전달의 최대화를 위해 임피던스를 조절하는 매처(matcher); 및
상기 적어도 2개의 주파수 중 초단파(VHF: Very High Frequency)에 대한 고조파들(harmonics)을 선택적 및 독립적으로 제어하는 플라즈마 제어 회로;를 포함하고,
상기 플라즈마 제어 회로는 상기 고조파들에 대하여 공진(resonance)을 만들어 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 제어하는, 플라즈마 제어 장치.
A transmission line for transmitting radio frequency (RF) power to the plasma chamber through at least two frequencies;
A matcher for adjusting impedance to maximize the transmission of the RF power; And
Including a plasma control circuit for selectively and independently controlling harmonics (harmonics) for a very high frequency (VHF) of the at least two frequencies; and
The plasma control circuit controls plasma distribution in the plasma chamber by creating resonance with respect to the harmonics.
제1 항에 있어서,
상기 플라즈마 제어 회로는 공진 회로와 필터 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 1,
Wherein the plasma control circuit includes a resonance circuit and a filter circuit.
제2 항에 있어서,
상기 공진 회로는 상기 고조파들 각각에 대하여 공진을 만드는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 2,
Wherein the resonance circuit includes a circuit that makes resonance for each of the harmonics.
제2 항에 있어서,
상기 필터 회로는 상기 적어도 2개의 주파수의 기본파 및 고조파들을 필터링을 위한 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 2,
Wherein the filter circuit comprises a circuit for filtering the fundamental waves and harmonics of the at least two frequencies.
제2 항에 있어서,
상기 필터 회로는 LPF(Low Pass Filter) 및 HPF(High Pass Filter) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 2,
Wherein the filter circuit includes at least one of a low pass filter (LPF) and a high pass filter (HPF).
제1 항에 있어서,
상기 플라즈마 제어 회로는, 상기 매처와 전송 라인의 임피던스를 포함하여 상기 고조파들에 대한 공진을 만드는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 1,
Wherein the plasma control circuit generates resonance for the harmonics including impedances of the matcher and the transmission line.
제6 항에 있어서,
상기 플라즈마 제어 회로는, 상기 매처와 전송 라인에 의한 상기 RF 파워의 전달에 영향을 미치지 않는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 6,
Wherein the plasma control circuit does not affect the transmission of the RF power by the matcher and the transmission line.
제1 항에 있어서,
상기 플라즈마 제어 회로는 상기 매처와 플라즈마 챔버 사이에 배치되거나, 또는 상기 매처 내에 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 1,
The plasma control circuit is disposed between the matcher and the plasma chamber, or is disposed within the matcher.
플라즈마 챔버로 전달되는 RF 파워의 주파수들 중 초단파의 고조파들에 대하여 공진을 만드는 공진 회로; 및
상기 RF 파워의 주파수들에 대한 기본파 및 고조파들을 필터링하기 위한 필터 회로;를 포함하고,
상기 초단파의 고조파들에 대한 공진을 통해 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 제어하는, 플라즈마 제어 장치.
A resonant circuit that makes resonance with respect to harmonics of ultra-high frequency among frequencies of RF power transmitted to the plasma chamber; And
Including; a filter circuit for filtering the fundamental wave and harmonics of the frequencies of the RF power,
The plasma control apparatus for controlling plasma distribution in the plasma chamber through resonance with the harmonics of the microwave.
제9 항에 있어서,
상기 공진 회로는 상기 초단파의 고조파들 각각에 대하여 공진을 만드는 회로를 포함하고,
상기 필터 회로는 상기 주파수들 각각의 기본파 및 고조파들을 필터링을 위한 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 9,
The resonance circuit includes a circuit that makes resonance for each of the harmonics of the microwave,
Wherein the filter circuit includes a circuit for filtering fundamental waves and harmonics of each of the frequencies.
제9 항에 있어서,
상기 공진 회로를 통해 상기 플라즈마 챔버 내의 중심 부분의 플라즈마 밀도를 낮추어 상기 플라즈마 분포를 균일하게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 9,
Plasma control apparatus, characterized in that the plasma distribution is uniform by lowering the plasma density of the central portion of the plasma chamber through the resonance circuit.
적어도 2개의 주파수의 RF 파워를 생성하는 RF 파워 소스;
플라즈마가 생성되는 플라즈마 챔버;
상기 RF 파워를 상기 플라즈마 챔버로 전달하는 전송 라인;
상기 RF 파워의 전달의 최대화를 위해 임피던스를 조절하는 매처; 및
상기 적어도 2개의 주파수 중 초단파에 대한 고조파들을 선택적 및 독립적으로 제어하는 플라즈마 제어 회로;를 포함하고,
상기 플라즈마 제어 회로는 상기 고조파들에 대하여 공진을 만들어 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 제어하는, 플라즈마 공정 시스템.
An RF power source generating RF power of at least two frequencies;
A plasma chamber in which plasma is generated;
A transmission line transferring the RF power to the plasma chamber;
A matcher for adjusting impedance to maximize the transmission of the RF power; And
Including; a plasma control circuit for selectively and independently controlling harmonics with respect to the microwave of the at least two frequencies,
Wherein the plasma control circuit controls plasma distribution in the plasma chamber by creating resonance with respect to the harmonics.
제12 항에 있어서,
상기 플라즈마 제어 회로는 공진 회로와 필터 회로를 포함하고,
상기 공진 회로는 상기 고조파들 각각에 대하여 공진을 만드는 회로를 포함하며,
상기 필터 회로는 상기 적어도 2개의 주파수의 기본파 및 고조파들을 필터링을 위한 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
The method of claim 12,
The plasma control circuit includes a resonance circuit and a filter circuit,
The resonance circuit includes a circuit that makes resonance for each of the harmonics,
Wherein the filter circuit comprises a circuit for filtering the fundamental waves and harmonics of the at least two frequencies.
제12 항에 있어서,
상기 플라즈마 제어 회로는 상기 매처와 플라즈마 챔버 사이에 배치되거나, 또는 상기 매처 내에 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
The method of claim 12,
Wherein the plasma control circuit is disposed between the matcher and the plasma chamber, or disposed within the matcher.
적어도 2개의 주파수를 통해 플라즈마 챔버로 RF 파워를 전달하는 전송 라인;
상기 RF 파워의 전달의 최대화를 위해 임피던스를 조절하는 매처;
상기 적어도 2개의 주파수 중 초단파(VHF)에 대한 고조파들을 선택적 및 독립적으로 제어하는 제1 플라즈마 제어 회로; 및
상기 플라즈마 챔버 내의 정전 척의 에지 링(edge ring)에 인접한 에지 영역의 특성 임피던스(characteristic Impedance)를 제어하기 위한 제2 플라즈마 제어 회로;를 포함하고,
상기 제1 플라즈마 제어 회로는 상기 고조파들에 대하여 공진을 만들어 상기 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 분포를 제어하는, 플라즈마 제어 장치.
A transmission line for delivering RF power to the plasma chamber through at least two frequencies;
A matcher for adjusting impedance to maximize the transmission of the RF power;
A first plasma control circuit for selectively and independently controlling harmonics for VHF among the at least two frequencies; And
A second plasma control circuit for controlling a characteristic impedance of an edge region adjacent to an edge ring of the electrostatic chuck in the plasma chamber; and
The first plasma control circuit controls plasma distribution in the plasma chamber by making resonance with respect to the harmonics.
제15 항에 있어서,
상기 제1 플라즈마 제어 회로는 공진 회로와 필터 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 15,
Wherein the first plasma control circuit comprises a resonance circuit and a filter circuit.
제15 항에 있어서,
상기 제2 플라즈마 제어 회로는 고조파 임피던스 제어회로와 필터 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 15,
And the second plasma control circuit comprises a harmonic impedance control circuit and a filter circuit.
제15 항에 있어서,
상기 제2 플라즈마 제어 회로는, 상기 에지 영역의 임피던스를 제어하는 에지 제어 회로에 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 플라즈마 제어 장치.
The method of claim 15,
Wherein the second plasma control circuit is connected in parallel to an edge control circuit that controls the impedance of the edge region.
적어도 2개의 주파수의 RF 파워를 생성하는 RF 파워 소스;
플라즈마가 생성되는 플라즈마 챔버;
상기 RF 파워를 상기 플라즈마 챔버로 전달하는 전송 라인;
상기 RF 파워 소스와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되어, 상기 RF 파워의 전달의 최대화를 위해 임피던스를 조절하는 매처;
상기 매처와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되고, 상기 플라즈마 챔버 내의 정전 척의 전극부에 연결된 제1 플라즈마 제어 회로; 및
상기 전극부를 둘러싸는 도전 링에 연결된 제2 플라즈마 제어 회로;를 포함하고,
상기 제1 플라즈마 제어 회로는 제1 공진 회로와 제1 필터 회로를 포함하되, 상기 제1 공진 회로는 가변 커패시터와 인덕터를 포함하며,
상기 제2 플라즈마 제어 회로는 제2 공진 회로와 제2 필터 회로를 포함하되, 제2 공진 회로는 2개의 커패시터, 가변 커패시터 및 인덕터를 포함하는, 플라즈마 공정 시스템.
An RF power source generating RF power of at least two frequencies;
A plasma chamber in which plasma is generated;
A transmission line transmitting the RF power to the plasma chamber;
A matcher disposed between the RF power source and the plasma chamber to adjust an impedance to maximize transmission of the RF power;
A first plasma control circuit disposed between the matcher and the plasma chamber and connected to an electrode portion of an electrostatic chuck in the plasma chamber; And
Including; a second plasma control circuit connected to the conductive ring surrounding the electrode,
The first plasma control circuit includes a first resonance circuit and a first filter circuit, wherein the first resonance circuit includes a variable capacitor and an inductor,
The second plasma control circuit comprises a second resonant circuit and a second filter circuit, wherein the second resonant circuit comprises two capacitors, a variable capacitor and an inductor.
제19 항에 있어서,
상기 제1 필터 회로는, 제1 로우패스필터(Low Pass Filter: LPF), 및 제1 하이패스필터(High Pass Filter: HPF)를 포함하고,
상기 제1 공진 회로는 상기 제1 HPF에 연결되며,
상기 제2 필터 회로는, 제2 HPF를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
The method of claim 19,
The first filter circuit includes a first low pass filter (LPF) and a first high pass filter (HPF),
The first resonance circuit is connected to the first HPF,
The plasma processing system, wherein the second filter circuit includes a second HPF.
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