KR102089606B1 - Plasma surface tretement apparatus for plasma processing of semiconductor manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정챔버 내 형성되는 플라즈마 밀도를 조절하거나 높일 수 있도록 하여 피대상물인 모재 측 코팅이나 식각 등 플라즈마 공정 진행시 표면처리효율 및 공정효율을 높일 수 있도록 하며 양질의 제품 생산을 가능하게 하는 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor manufacturing, and more specifically, to control or increase the plasma density formed in the process chamber, so that the surface of the target material during the plasma process such as coating or etching The present invention relates to a plasma surface treatment device for a plasma process for semiconductor manufacturing that enables to increase processing efficiency and process efficiency and enables high-quality product production.
일반적으로 반도체 제조장비는 반응챔버 내에 히터와 샤워헤드가 구성된 상태에서 반도체 제조를 위해 웨이퍼가 배치되면, 배관을 통해 반응챔버의 내부로 반응가스를 유입시키되 샤워헤드를 경유하여 웨이퍼 등에 공급되게 하고, 이와 동시에 히터에서 일정온도의 가열에너지를 공급되게 하며, 이를 통해 반도체가 제조되는 공정을 거치도록 되어 있다.In general, semiconductor manufacturing equipment, when a wafer is arranged for semiconductor manufacturing in a state where a heater and a shower head are configured in a reaction chamber, the reaction gas is introduced into the reaction chamber through a pipe, but supplied to a wafer through a shower head, At the same time, the heater is supplied with heating energy at a constant temperature, through which the semiconductor is manufactured.
이와 같이 반도체용 박막을 증착하기 위해서는 대부분 공정챔버를 사용하며, 박막 공정의 특성 향상 및 생산성 향상을 위해 공정챔버 내에 RF 또는 부식성 가스를 사용하기 때문에 공정챔버의 재질 및 공정챔버 내 부품의 재질로서 전기전도도가 좋고 내부식 특성이 좋은 알루미늄(Al) 재질을 많이 사용하고 있는 형편에 있으며, 경량으로 무게를 줄일 수 있는 장점을 지니고 있다.As described above, most of the process chambers are used to deposit thin films for semiconductors, and since RF or corrosive gases are used in the process chambers to improve the properties and productivity of the thin film process, electricity is used as the material of the process chamber and the components of the process chamber. It has the advantage of using a lot of aluminum (Al) material, which has good conductivity and good corrosion resistance, and has the advantage of being lightweight and reducing weight.
하지만, 알루미늄(Al) 재질이 사용된 반도체 제조장비용 부품은 가공하면서 발생되는 핀홀(Pin hole)이나 버(Bur) 등 여러 가지 요인에 의해 내부식 특성이 나빠지거나 반응 부산물이 쉽게 부착되어 공정 특성이 변하는 문제점이 발생되며, 불순물입자(Particle)가 발생되고 있다.However, components for semiconductor manufacturing equipment using aluminum (Al) material have poor corrosion resistance due to various factors such as pin holes or burs generated during processing, or reaction by-products are easily attached, resulting in process characteristics. A changing problem occurs, and impurity particles are generated.
이에, 이러한 문제를 개선하기 위해 기존에는 아노다이징(Anodizing) 방법을 이용하여 공정챔버 및 공정챔버 내 부품에 대해 코팅 처리하는 방식을 많이 사용하고 있으나, 고온을 사용하는 박막 증착 환경에서는 알루미늄 재질과 표면에 코팅 처리되는 아노다이징 코팅막 간에 발생되는 열팽창계수의 차이에 의해 일정 기간이 지나면 아노다이징 코팅막이 표면으로부터 박리되는 문제점이 있었으며, 이로 인해 오히려 불순물입자가 더욱 많이 발생함은 물론 공정이 틀어지는 등의 문제점이 발생되고 있다.Thus, in order to improve this problem, a method of coating a process chamber and parts in the process chamber using an anodizing method has been used in the past, but in a thin film deposition environment using high temperature, the aluminum material and surface There was a problem in that the anodizing coating film peeled off the surface after a certain period of time due to a difference in the thermal expansion coefficient generated between the anodizing coating films to be coated, and this caused problems such as more impurities and a wrong process. have.
그러나, 기존에 일반적으로 사용되는 아노다이징을 비롯한 융사코팅 가공의 경우 금속 모재와의 열팽창계수 차이로 인해 시간이 경과됨에 따라 막질 박리가 발생되어 2차적인 문제를 유발시키므로 다른 대안이 요구되고 있는 실정에 있다.However, in the case of the fusion coating process including anodizing which is generally used in the past, due to the difference in the coefficient of thermal expansion with the metal base material, film separation occurs over time and causes a secondary problem, so other alternatives are required. have.
이러한 이유로, 반도체 제조공정시 플라즈마를 이용한 건식 공정으 통해 표면처리하는 방식을 많이 이용하고 있는데, 반도체 제조공정에 있어 플라즈마 처리시 공정챔버 내에 형성되는 플라즈마 밀도는 공정효율 및 제조품질에 있어 지대한 영향력을 발휘하는 매우 중요한 요소로서, 플라즈마 밀도의 감소시 전자 온도의 상향 제어가 어렵고 이온화율이 저하되는 등의 문제가 발생되믈 인해 양질의 제품 생산이 어렵게 된다.For this reason, a method of surface treatment is frequently used through a dry process using plasma in the semiconductor manufacturing process. In the semiconductor manufacturing process, the plasma density formed in the process chamber during plasma processing has a great influence on process efficiency and manufacturing quality. As a very important factor to be exerted, it is difficult to produce high-quality products due to problems such as difficulty in upward control of electron temperature and a decrease in ionization rate when plasma density is reduced.
하지만, 종래에는 플라즈마 공정진행시 플라즈마의 밀도를 조절하거나 증가시키는 등의 작업이 쉽지 않은 문제점이 있었다.However, in the related art, there is a problem in that it is not easy to control or increase the density of plasma when the plasma process is performed.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 공정챔버 내 형성되는 플라즈마 밀도를 조절하거나 높일 수 있도록 하여 피대상물인 모재 측 코팅이나 식각 등 플라즈마 공정 진행시 표면처리효율 및 공정효율을 높일 수 있도록 하며 양질의 제품 생산을 가능하게 하는 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to be devised in consideration of the above, it is possible to adjust or increase the plasma density formed in the process chamber, so that the surface treatment efficiency and process during the plasma process such as coating or etching of the base material side as the target object It is an object of the present invention to provide a plasma surface treatment device for a plasma process for semiconductor manufacturing to increase efficiency and to enable production of high-quality products.
본 발명은 리모트 플라즈마소스의 활용을 통해 전자 온도를 증가 및 이온화율을 높일 수 있도록 한 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor manufacturing to increase an electron temperature and increase an ionization rate through the use of a remote plasma source.
본 발명은 공정챔버 내에 형성되는 플라즈마의 상태를 측정 및 진단함으로써 플라즈마 분위기를 개선하는 등 플라즈마 처리에 따른 공정효율을 개선 및 신뢰성있는 진단을 수행할 수 있도록 한 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention improves the process efficiency according to plasma treatment, such as improving the plasma atmosphere by measuring and diagnosing the state of the plasma formed in the process chamber, and plasma surface treatment for plasma processing for semiconductor manufacturing to enable reliable diagnosis. The purpose is to provide a device.
본 발명은 히터부 측 이상여부를 모니터링하여 진단할 수 있도록 하되, RF신호로부터 잡음을 제거함으로써 히터부 측 이상여부 진단에 따른 신뢰성을 높일 수 있도록 한 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a plasma surface treatment device for a plasma process for semiconductor manufacturing to increase reliability according to the diagnosis of an abnormality on the heater side by removing noise from an RF signal to monitor and diagnose the abnormality on the heater side. The purpose is to provide.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치는, 공정챔버 내에 플라즈마 발생을 유도하되 플라즈마 밀도를 높이기 위한 ICP소스형 플라즈마소스유닛; 상기 공정챔버 내 하부에 위치된 서셉터 상에 연결되어 가열에너지를 공급하도록 구비되고, 온도 조절을 통해 공정챔버 내로 유입되는 가스의 분해능을 좌우하는 핵심요소인 히터부; 상기 플라즈마소스유닛 측 RF 전력 인가시 RF신호가 히터부 측 발열코일과 그라운드 배선으로 유입되는 것을 검출하는 RF필터부; 상기 RF필터부를 통해 구동전압을 히터부에 인가하는 전원공급부; 상기 RF필터부로부터 전송되는 RF신호를 처리하여 히터부의 이상여부를 진단하는 히터진단부;를 포함하는 반도체 제조장비용 부품의 플라즈마 표면처리장치에 있어서, 상기 플라즈마소스유닛은, 상기 공정챔버의 상부에 장착되어 구비되는 챔버안테나; 상기 챔버안테나에 플라즈마 발생을 위한 RF 전력을 공급하는 제1RF전력부; 상기 제1RF전력부로부터 공급되는 RF 전력에 대해 임피던스 정합을 통해 안정된 플라즈마를 발생되게 하는 제1RF정합부; 상기 공정챔버의 일측부에 간격유지구를 통해 조립 연결 및 연통 구조로 연결되고, 내부로 가스를 공급하도록 구비되는 리모트소스챔버; 상기 리모트소스챔버의 외면에 권선되는 관체형 코일안테나; 상기 관체형 코일안테나에 플라즈마 발생을 위한 RF 전력을 공급하는 제2RF전력부; 상기 제2RF전력부로부터 공급되는 RF 전력에 대해 임피던스 정합을 통해 안정된 플라즈마를 발생되게 하는 제2RF정합부; 상기 제1RF전력부와 제1RF정합부 상에 설치하여 RF 반사전력을 확인하기 위한 제1RF전력측정부; 상기 제2RF전력부와 제2RF정합부 상에 설치하여 RF 반사전력을 확인하기 위한 제2RF전력측정부; 상기 제1RF정합부 및 제2RF정합부 측 접지부 상에 설치하여 제1RF전력측정부 및 제2RF전력측정부를 통한 RF 반사전력에 대응하여 자동 정합 범위 안에 들어가도록 조절함으로써 임피던스 정합상태를 유지되게 하는 가변커패시터;를 포함하며, 상기 제1RF전력부와 제2RF전력부는 차별된 RF 전력을 인가하되, 상기 제1RF전력부 측에서 제2RF전력부보다 더 큰 RF 전력이 인가되게 하는 것을 특징으로 한다.A plasma surface treatment apparatus for a plasma process for manufacturing a semiconductor according to the present invention for achieving the above object includes: an ICP source plasma source unit for inducing plasma generation in a process chamber but increasing plasma density; A heater unit which is connected to a susceptor located in the lower portion of the process chamber to supply heating energy, and is a core element that determines the resolution of the gas flowing into the process chamber through temperature control; An RF filter unit that detects that the RF signal is introduced into the heating coil and the ground wire on the heater unit side when RF power is applied to the plasma source unit; A power supply unit that applies a driving voltage to the heater unit through the RF filter unit; In the plasma surface treatment apparatus of a component for semiconductor manufacturing equipment, including; a heater diagnosis unit for processing the RF signal transmitted from the RF filter unit to diagnose whether the heater unit is abnormal, wherein the plasma source unit is located at an upper portion of the process chamber. A chamber antenna mounted and provided; A first RF power supply unit supplying RF power for generating plasma to the chamber antenna; A first RF matching unit to generate stable plasma through impedance matching with respect to RF power supplied from the first RF power unit; A remote source chamber which is connected to an assembly connection and a communication structure through a gap maintaining portion at one side of the process chamber and is provided to supply gas to the inside; A tubular coil antenna wound on the outer surface of the remote source chamber; A second RF power unit supplying RF power for generating plasma to the tubular coil antenna; A second RF matching unit that generates stable plasma through impedance matching with respect to RF power supplied from the second RF power unit; A first RF power measurement unit installed on the first RF power unit and the first RF matching unit to check RF reflected power; A second RF power measurement unit installed on the second RF power unit and the second RF matching unit to check RF reflected power; Impedance matching is maintained by adjusting the first RF matching unit and the second RF matching unit to fall within an automatic matching range in response to RF reflected power through the first RF power measuring unit and the second RF power measuring unit. And a variable capacitor. The differentiated RF power is applied to the first RF power unit and the second RF power unit, but a larger RF power is applied from the first RF power unit than the second RF power unit.
여기에서, 상기 플라즈마소스유닛에 의해 공정챔버 내에 형성되는 플라즈마의 상태를 측정하여 진단하기 위한 플라즈마진단유닛;을 포함하되, 상기 플라즈마진단유닛은, 상기 공정챔버 내에 형성되는 플라즈마 영역 상에 텅스텐, 몰리브덴, 백금 중에서 선택된 1종으로 이루어지는 탐침부가 위치하도록 설치되는 플라즈마진단탐침부; 상기 플라즈마진단탐침부에 전압을 인가하는 전압인가부; 상기 전압인가부를 통해 인가되는 전압에 대해 플라즈마진단탐침부에 흐르는 전류를 측정하여 플라즈마 변수를 도출해내는 플라즈마진단부;를 포함하며, 상기 플라즈마진단부에서는 왜곡을 최소화하여 신뢰성있는 플라즈마 변수를 도출해내기 위해 교류중첩방식을 활용하여 2계 도함수를 구함으로써 플라즈마 변수를 도출해내도록 처리할 수 있다.Here, the plasma diagnosis unit for measuring and diagnosing the state of the plasma formed in the process chamber by the plasma source unit; including, the plasma diagnosis unit, tungsten, molybdenum on the plasma region formed in the process chamber , Plasma diagnostic probe is installed so that the probe consisting of one selected from platinum is located; A voltage applying unit that applies a voltage to the plasma diagnosis probe; It includes; a plasma diagnostic unit for deriving a plasma parameter by measuring the current flowing through the plasma diagnostic probe with respect to the voltage applied through the voltage applying unit; the plasma diagnostic unit to minimize the distortion to derive a reliable plasma parameter By using the AC superposition method, it is possible to process to derive a plasma parameter by obtaining a second derivative.
여기에서, 상기 플라즈마진단부에서는 상기 전압인가부에서의 전압 인가시 측정되는 탐침 전류를 아래 (수학식 1)에 의한 테일러 전개식으로 전개한 후, 코사인 배각 공식을 이용하여 주파수별로 정리함으로써 신호대 잡음비를 감소시킨 2계 도함수의 형태로 플라즈마 변수를 도출해내도록 처리할 수 있다.Here, in the plasma diagnosis unit, the probe current measured when the voltage is applied from the voltage application unit is developed in a Taylor-deployed expression according to Equation 1 below, and then the signal-to-noise ratio is arranged by frequency using a cosine distribution formula. It can be processed to derive plasma parameters in the form of a reduced second derivative.
(수학식 1)(Equation 1)
I(V+v0cosωt) = I(V) + v0cosωtI'(V) + 1/2!cos2ωtI"(V) + … (v0 < 1)I (V + v 0 cosωt) = I (V) + v 0 cosωtI '(V) + 1/2! Cos2ωtI "(V) +… (v 0 <1)
I(V+v0cosωt) = [I(V) + {v0 2/4}I"(V) + …] + [v0I'(V) + {v0 3/8}I"'(V) + …]cosωt + [{v0 2/4}I"(V) + {v0 4/48}I""(V) + …]cos2ωt + … I (V + v 0 cosωt) = [I (V) + {v 0 2/4} I "(V) + ...] + [v 0 I '(V) + {v 0 3/8} I"' (V) +… ] cosωt + [{v 0 2 /4} I "(V) + {v 0 4/48} I""(V) + ...] cos2ωt + ...
f(x) ∝ I2ω = 1/4{v0 2I"(V)}cos2ωtf (x) ∝ I 2ω = 1/4 {v 0 2 I "(V)} cos2ωt
여기에서, 상기 플라즈마진단탐침부에는 상기 플라즈마소스유닛 측 RF 전력 인가에 따른 RF 전원주파수에 의한 섭동 간섭을 제거하여 왜곡되지 않은 전압-전류 상태를 측정할 수 있도록 하기 위해 초크필터를 연결하여 왜곡을 보상하도록 구성하되, 상기 초크필터는 플라즈마진단탐침부 내부에 연결하여 제1RF전력부 측 RF 인가전력이 갖는 RF 전원주파수에 대한 섭동 간섭을 제거하도록 한 제1초크필터부와, 플라즈마진단탐침부 외부에 배치 및 제1초크필터부에 연결하여 제2RF전력부 측 RF 인가전력이 갖는 RF 전원주파수에 대한 섭동 간섭을 제거하도록 한 제2초크필터부로 구성할 수 있다.Here, the plasma diagnosis probe is connected to a choke filter to remove perturbation interference caused by RF power frequency in response to application of RF power to the plasma source unit to measure a voltage-current state that is not distorted. The choke filter is configured to compensate, and the first choke filter unit connected to the inside of the plasma diagnostic probe unit to remove perturbation interference with respect to the RF power frequency of the RF applied power of the first RF power unit unit, and the outside of the plasma diagnostic probe unit It can be configured as a second choke filter unit disposed in and connected to the first choke filter unit to remove perturbation interference with respect to the RF power frequency of the RF applied power of the second RF power unit.
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본 발명에 따르면, 공정챔버 내 형성되는 플라즈마 밀도를 조절하거나 높일 수 있어 피대상물인 모재 측 코팅이나 식각 등 플라즈마 공정 진행시 표면처리효율 및 공정효율을 높일 수 있으며, 밀도를 높인 막질 코팅작업을 가능하게 함은 물론 막질 분리에 의한 불순물 생성을 극소화할 수 있는 등 양질의 표면처리 및 제품 생산을 가능하게 하는 유용한 효과를 달성할 수 있다.According to the present invention, it is possible to control or increase the plasma density formed in the process chamber, thereby improving the surface treatment efficiency and process efficiency during the plasma process such as coating or etching of the base material as an object, and capable of coating the film with increased density. In addition, it is possible to achieve useful effects that enable high-quality surface treatment and product production, such as making it possible to minimize the generation of impurities by separating membranes.
본 발명에 따르면, 리모트 플라즈마소스의 활용을 통해 플라즈마 공정시 전자 온도를 증가 및 이온화율을 높일 수 있어 공정효율을 높일 수 있으며, 공정챔버 측 전후 공정시 챔버의 클리닝 처리에 사용할 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.According to the present invention, it is possible to increase the electron temperature and increase the ionization rate in the plasma process through the use of a remote plasma source, thereby increasing the process efficiency, and useful effects that can be used for cleaning the chamber during and after the process chamber side. Can be achieved.
본 발명에 따르면, 공정챔버 내에 형성되는 플라즈마의 상태를 측정 및 진단할 수 있어 플라즈마 분위기를 개선하는 등 플라즈마 처리에 따른 공정효율을 개선할 수 있고, 플라즈마 상태에 대한 신뢰성있는 진단을 수행할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.According to the present invention, it is possible to measure and diagnose the state of the plasma formed in the process chamber, thereby improving the process efficiency according to plasma treatment, such as improving the plasma atmosphere, and performing reliable diagnosis of the plasma state. Usefulness can be achieved.
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도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치에 있어 플라즈마소스유닛을 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치에 있어 플라즈마탐침부에 대한 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치에 있어 히터부 및 히터모닝터링부를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치에 있어 히터모니터링부를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치에 있어 히터진단부를 나타낸 블록도이다.1 is a conceptual diagram showing a plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a plasma surface treatment apparatus for a plasma process for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a plasma source unit in a plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the configuration of a plasma probe in a plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a heater unit and a heater morning monitoring unit in a plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a heater monitoring unit in a plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing a heater diagnosis unit in a plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.When describing a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings for the present invention is as follows, through this detailed description will be able to better understand the object and configuration of the present invention and features accordingly.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치는 도 1 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 공정챔버(100), 히터부(200), 플라즈마소스유닛(300)을 포함하는 구성으로 이루어진다.Plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention, as shown in Figures 1 to 7, including a
이에 더하여, 플라즈마진단유닛(400), 히터모니터링부(500) 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, at least one of the
상기 공정챔버(100)는 알루미늄이나 알루미늄합금 등의 재질을 비롯하여 다양한 금속재질로 이루어지며, 플라즈마를 이용한 코팅이나 식각 등의 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 구성요소이다.The
상기 공정챔버(100)는 원통형이나 박스형 등을 비롯하여 다양한 형상의 챔버로 이루어질 수 있다.The
상기 공정챔버(100)에는 플라즈마 발생을 위한 가스의 인입과 배출이 가능하도록 인입구와 배출구가 구비된다.The
상기 공정챔버(100)에는 로터리펌프와 터보분자펌프를 통해 진공을 생성 및 유지하도록 구비되고, 압력은 스로틀밸브를 통해 조절하도록 구비된다.The
상기 히터부(200)는 상기 공정챔버(100)의 내측 하부에 위치하여 구비되며, 피대상물인 모재가 안착 위치되는 서셉터 상에 연결되어 설치될 수 있다.The
상기 히터부(200)는 본체(210)와 발열코일(220)로 구성된다.The
상기 히터부(200)는 공정이 진행되는 동안 공정챔버(100) 내에 일정한 공정온도를 유지하기 위해 구동되는 것으로서, 공정이 진행될 피대상물인 모재가 서셉터 측 내부에 발열코일(220)이 삽입되는 형태로 구비될 수 있다.The
상기 히터부(200)는 상기 공정챔버(100) 내 하부에 위치하여 가열에너지를 공급하도록 구비되고, 온도 조절을 통해 공정챔버(100) 내로 유입되는 가스의 분해능을 좌우하는 핵심요소로서 기능하는 구성이다.The
상기 히터부(200)에는 전원공급부(230)와 연결되어 이로부터 규정된 전압이 공급되도록 구비된다.The
상기 플라즈마소스유닛(300)은 상기 공정챔버(100) 내에 플라즈마 발생을 유도하기 위한 것으로서, 공정챔버(100) 내 플라즈마 밀도를 조절하거나 높이기 위한 구성을 포함한다.The
이를 위해, 상기 플라즈마소스유닛(300)은 상기 공정챔버(100)의 상부에 장착되어 구비되는 코일형 챔버안테나(311)와, 상기 챔버안테나(311)에 플라즈마 발생을 위한 RF 전력을 공급하는 제1RF전력부(312)와, 상기 제1RF전력부(312)로부터 공급되는 RF 전력에 대해 임피던스 정합을 통해 안정된 플라즈마를 발생되게 하는 제1RF정합부(313)와, 상기 공정챔버(100)의 일측부에 위치하여 간격유지구(301)를 통해 조립 연결 및 연통 구조로 연결되고 자체 내부를 경유하여 공정챔버(100)로 가스를 공급하도록 구비되는 리모트소스챔버(320)와, 상기 리모트소스챔버(320)의 외면에 권선되는 관체형 구조의 코일안테나(331)와, 상기 관체형 코일안테나(331)에 플라즈마 발생을 위한 RF 전력을 공급하는 제2RF전력부(332)와, 상기 제2RF전력부(332)로부터 공급되는 RF 전력에 대해 임피던스 정합을 통해 안정된 플라즈마를 발생되게 하는 제2RF정합부(333)와, 상기 제1RF전력부(312) 및 제1RF정합부(313) 상에 설치하여 RF 반사전력을 확인하기 위한 제1RF전력측정부(340)와, 상기 제2RF전력부(332) 및 제2RF정합부(333) 상에 설치하여 RF 반사전력을 확인하기 위한 제2RF전력측정부(350)와, 상기 제1RF정합부(313) 및 제2RF정합부(333) 측 접지부 상에 각각 설치하여 제1RF전력측정부(340) 및 제2RF전력측정부(350)를 통한 RF 반사전력에 대응하여 자동 정합 범위 안에 들어가도록 조절함으로써 임피던스 정합상태를 유지되게 하는 가변커패시터(361)(362)를 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.To this end, the plasma source unit 300 is mounted on the upper portion of the process chamber 100 is provided with a coiled chamber antenna 311, and the chamber antenna 311 for supplying RF power for plasma generation 1RF power unit 312, the first RF matching unit 313 to generate a stable plasma through impedance matching with respect to the RF power supplied from the first RF power unit 312, and one of the process chamber 100 The remote source chamber 320 which is located at the side and is connected to the assembly connection and communication structure through the gap maintaining unit 301 and is provided to supply gas to the process chamber 100 via its interior, and the remote source chamber ( A coil antenna 331 having a tubular structure wound on the outer surface of 320), a second RF power unit 332 for supplying RF power for generating plasma to the tubular coil antenna 331, and the second RF power unit Impedance to RF power supplied from 332 A second RF matching unit 333 for generating a stable plasma through matching, and a first RF power measuring unit installed on the first RF power unit 312 and the first RF matching unit 313 to check RF reflected power (340), the second RF power unit 332 and the second RF matching unit 333 installed on the second RF power measuring unit 350 for checking the RF reflected power, and the first RF matching unit 313 And the second RF matching unit 333 installed on the grounding side, respectively, in response to RF reflected power through the first RF power measuring unit 340 and the second RF power measuring unit 350 to adjust the impedance to be within an automatic matching range. It is possible to have a configuration including a variable capacitor (361) (362) to maintain a matched state.
여기에서, 상기 각 가변커패시터(360)는 제어부에 의해 자동 조절되게 구비되며, 상기 제어부는 제1RF전력측정부(340)와 제2RF전력측정부(350)로부터 신호입력이 이루어지게 연결 구비된다.Here, each variable capacitor 360 is provided to be automatically adjusted by a control unit, and the control unit is provided to be connected to a signal input from the first RF
이때, 상기 챔버안테나(311) 및 코일안테나(331)는 구리로 된 코일이 사용될 수 있고, 때로는 페라이트가 사용될 수 있다.At this time, the
상기 리모트소스챔버(320)는 원통형 또는 박스형 등을 비롯하여 다양한 몸체로 구비될 수 있고, 가스유입구 및 가스공급구가 구비되며, 가스공급구가 공정챔버(100)의 인입구에 조립되어 연결 및 연통 구조로 설치된다.The
상기 리모트소스챔버(320) 측 가스유입구를 통해 유입되는 가스는 질소, 아르곤 등을 비롯한 플라즈마 생성에 유용한 가스가 모두 사용될 수 있다 할 것인데, 가스의 유량은 유량제어기(MFC)로 조절하도록 구비된다.The gas introduced through the gas inlet of the
상기 제1RF전력부(312)와 제2RF전력부(332)는 차별된 RF 전력을 인가하되, 상기 제1RF전력부(312) 측에서 제2RF전력부(332)보다 더 큰 RF 전력이 인가되게 한다. The first
일 예로서, 상기 제1RF전력부(312)는 150W~1200W 및 13.56MHz의 RF 전원주파수를 갖는 RF 전력원으로 인가할 수 있고, 상기 제2RF전력부(332)는 100W~500W 및 2~10MHz의 RF 전원주파수를 갖는 RF 전력원으로 인가할 수 있으며, 플라즈마 공정 요건에 따라 RF 전력원은 수정 또는 변경될 수 있다 할 것이다.As an example, the first
상기 챔버안테나(311)는 송풍기에 의한 송풍을 통해 냉각 처리하도록 구비할 수 있고, 상기 코일안테나(331)는 냉각수나 냉매 등의 냉각유체 순환을 통해 수냉식으로 냉각 처리하도록 구비할 수 있다.The
즉, 상술한 구성으로 이루어지는 상기 플라즈마소스유닛(300)은 플라즈마 공정 진행의 메인 공간을 제공하는 공정챔버(100)의 일측면부로 리모트소스챔버(320)를 연결하고 플라즈마 발생을 위한 소스원을 더 부가하는 구성을 갖게 함으로써 공정챔버(100) 내 고에너지 영역 및 저에너지 영역 모두에서 플라즈마 밀도를 높일 수 있는 장점을 제공할 수 있으며, 특히 플라즈마 공정 요건에 따라 플라즈마 밀도를 조절하여 사용할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.That is, the
부연하여, 상기 플라즈마소스유닛(300)은 리모트소스챔버(320) 및 코일안테나(331) 등의 구비를 통해 전기장을 추가하는 효과를 얻을 수 있어 저항 가열을 증가시킬 수 있고, 이를 통해 전자 온도의 증가를 유도할 수 있어 원자당 이온화 충돌 에너지를 감소시킬 수 있게 되므로 이온화율을 증가시킬 수 있으며, 피대상물인 모재 측 코팅이나 식각 등 플라즈마 공정 진행시 공정효율은 물론 표면처리효율을 높일 수 있다 할 것이며, 밀도를 높인 막질 코팅작업을 가능하게 함은 물론 막질 분리에 의한 불순물 생성을 극소화할 수 있는 등 양질의 제품 생산을 가능하게 하는 장점을 제공할 수 있다.Incidentally, the
이에 더하여, 리모트 플라즈마 소스를 활용함으로써 공정챔버(100)의 전후 공정간에 챔버 클리닝을 진행하는데 사용할 수 있다.In addition, by using a remote plasma source, it can be used to perform chamber cleaning between before and after processes of the
또한, 상기 플라즈마소스유닛(300)에서는 제1RF전력측정부(340) 및 제2RF전력측정부(350)와 가변커패시터(360)를 포함시킨 구성을 통해 공정 진행중에 임피던스 정합상태를 일정하게 유지되게 제어할 수 있어 안정된 공정 진행 및 우수한 품질을 가능하게 하는 장점을 제공할 수 있다.In addition, the
또한, 본 발명에서는 상기 공정챔버(100)의 내측에 설치하여 플라즈마 반응에 의해 생성되는 화학종 및 화학종의 상대적인 양을 측정하기 위한 광방출센서(OES)와, 상기 공정챔버(100)의 내측에 설치하여 플라즈마의 총 광량을 검출 및 이를 통해 플라즈마의 상태 변화를 측정하기 위한 광플라즈마센서(OPM)를 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.In addition, in the present invention, installed inside the
상기 광방출센서 및 광플라즈마센서에서의 측정데이터를 활용함으로써 RF전력원을 조절하는 등의 제어를 통해 공정챔버(100) 내 플라즈마 밀도를 조절하거나 높이는 작업을 수행할 수 있다.By utilizing the measurement data of the light emission sensor and the optical plasma sensor, it is possible to perform the operation of adjusting or increasing the plasma density in the
상기 광방출센서 및 광플라즈마센서는 플라즈마소스유닛(300) 측이 아닌 플라즈마진단유닛(400) 측에 구비하여 공정챔버(100) 내 플라즈마의 상태를 진단 및 제어하는데 활용할 수도 있다 할 것이다.The light emission sensor and the optical plasma sensor may be provided on the
한편, 상기 플라즈마진단유닛(400)은 상기 플라즈마소스유닛(300)에 의해 공정챔버(100) 내에 형성되는 플라즈마의 상태를 측정하여 진단하기 위한 부가적 구성으로서, 상기 공정챔버(100) 내에 형성되는 플라즈마 영역 상에 탐침부가 위치하도록 설치되는 플라즈마진단탐침부(410)와, 상기 플라즈마진단탐침부(410)에 전압을 인가하는 전압인가부(420), 및 상기 전압인가부(420)를 통해 인가되는 전압에 대해 플라즈마진단탐침부(410)에 흐르는 전류를 측정하여 플라즈마 변수를 도출해내는 플라즈마진단부(430)를 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.Meanwhile, the
상기 플라즈마진단탐침부(410)는 텅스텐, 몰리브덴, 백금 중에서 선택된 1종으로 이루어질 수 있으며, 하나 이상이 사용될 수 있다.The plasma
상기 플라즈마진단탐침부(410)는 공정챔버(100) 내 플라즈마가 형성되는 영역 상에 위치하도록 배치된다.The
상기 플라즈마진단탐침부(410)에는 상기 플라즈마소스유닛(300) 측 RF 전력 인가에 따른 RF 전원주파수에 의한 섭동 간섭을 제거하여 왜곡되지 않은 전압-전류 상태를 측정할 수 있도록 하기 위해 초크필터(440)를 연결하여 왜곡을 보상하도록 구성함이 바람직하다.The plasma
이때, 상기 초크필터(440)는 프로브형 구성을 갖는 플라즈마탐침부(410) 내부에 연결하여 제1RF전력부(312) 측 RF 인가전력이 갖는 RF 전원주파수에 대한 섭동 간섭을 제거하도록 한 제1초크필터부(441)와, 프로브형 구성을 갖는 플라즈마탐침부(410) 외부에 배치 및 제1초크필터부(441)의 후측에 연결하여 제2RF전력부(332) 측 RF 인가전력이 갖는 RF 전원주파수에 대한 섭동 간섭을 제거하도록 한 제2초크필터부(442)로 구성할 수 있다.At this time, the
여기에서, 상기 초크필터(440)는 제1RF전력부(312) 및 제2RF전력부(332) 측에서 각각 RF 전력을 인가시 RF 전원주파수에 대한 조화 성분과 측파대 성분을 가지 섭동이 발생할 수 있고, 이는 쉬스에 인가되는데, RF 전원주파수 측 조화 성분과 측파대 성분에 의한 간섭을 제거함으로써 섭동 왜곡을 보상하여줄 수 있는 장점을 제공할 수 있다.Here, when the
상기 플라즈마진단부(430)는 PC나 노트북 등의 컴퓨터수단으로 구성할 수 있다 할 것인데, 전압-전류 곡선을 이용한 플라즈마 특성을 진단하는 플라즈마진단엔진이 탑재된다 할 것이다.The
상기 플라즈마진단부(430)에서는 왜곡을 최소화하여 신뢰성있는 플라즈마 변수를 도출해내기 위해 교류중첩방식을 활용하여 2계 도함수를 구함으로써 플라즈마 변수를 도출해내도록 처리할 수 있다.The
즉, 상기 플라즈마진단부(430)에서는 상기 전압인가부(420)에서의 전압 인가시 측정되는 탐침 전류를 아래 (수학식 1)에 의한 테일러 전개식으로 전개한 후, 코사인 배각 공식을 이용하여 주파수별로 정리함으로써 신호대 잡음비를 감소시킨 2계 도함수의 형태로 플라즈마 변수를 도출해내도록 처리할 수 있다.That is, in the
(수학식 1)(Equation 1)
I(V+v0cosωt) = I(V) + v0cosωtI'(V) + 1/2!cos2ωtI"(V) + … (v0 < 1)I (V + v 0 cosωt) = I (V) + v 0 cosωtI '(V) + 1/2! Cos2ωtI "(V) +… (v 0 <1)
I(V+v0cosωt) = [I(V) + {v0 2/4}I"(V) + …] + [v0I'(V) + {v0 3/8}I"'(V) + …]cosωt + [{v0 2/4}I"(V) + {v0 4/48}I""(V) + …]cos2ωt + … I (V + v 0 cosωt) = [I (V) + {v 0 2/4} I "(V) + ...] + [v 0 I '(V) + {v 0 3/8} I"' (V) +… ] cosωt + [{v 0 2 /4} I "(V) + {v 0 4/48} I""(V) + ...] cos2ωt + ...
f(x) ∝ I2ω = 1/4{v0 2I"(V)}cos2ωtf (x) ∝ I 2ω = 1/4 {v 0 2 I "(V)} cos2ωt
여기서, ω는 주파수Where ω is the frequency
여기에서, 플라즈마진단부(430)를 통한 플라즈마 진단과정을 개략적으로 살펴보면, 플라즈마 공정 진행시 플라즈마진단탐침부(410)와 공정챔버(100) 내에 형성되는 플라즈마 사이에 쉬스가 생성되는데, 전압인가부(420)를 통해 인가하는 전압을 증가시키면서 쉬스 전압에 변동을 주고, 그에 따른 전류를 측정할 수 있으며, 이를 통해 전류-전압 특성 곡선을 구할 수 있고 이로부터 플라즈마 변수를 도출해낼 수 있다.Here, when the plasma diagnosis process through the
종래 탐침을 이용한 플라즈마 진단에 있어서는 전류-전압 특성 곡선에 대해 2회 미분을 통해 전자에너자 확률 함수를 구할 수 있는데, 종래에는 탐침에 들어오는 전류에 존재하는 잡음이 갖는 고주파 성분이 미분함에 의해 증폭되므로 전자에너지 확률 함수가 심하게 왜곡되고, 신뢰성 있는 플라즈마 변수를 구하기 어려웠다.In the plasma diagnosis using the conventional probe, the electron-energy probability function can be obtained through the differential of the current-voltage characteristic curve twice. The electron energy probability function is severely distorted and it is difficult to obtain reliable plasma parameters.
이에, 본 발명에서는 상술한 교류중첩방식을 이용하여 2계 도함수를 구하는 (수학식 1)을 활용함으로써 테일러 전개한 후 코사인 배각 공식을 이용하여 주파수별로 정리하였을 때, 전압-전류 특성 곡선을 2번 미분한 성분을 포함하게 되므로 신호대 잡음비를 감소시킨 2계 도함수를 구할 수 있게 되고, 이를 통해 신뢰성 있는 플라즈마 변수를 도출해낼 수 있게 된다.Accordingly, in the present invention, the voltage-current characteristic curve is doubled when the frequency of Taylor is developed by using Taylor to obtain a second-order derivative using the above-described AC superposition method, and then arranged by frequency using a cosine distribution formula. Since it contains a differential component, it is possible to obtain a second derivative that reduces the signal-to-noise ratio, and thereby, it is possible to derive a reliable plasma parameter.
즉, 잡음을 갖는 주파수 성분이 변조전압 2차 조화 주파수 성분만을 포함하는 형태를 갖게 할 수 있어 신호대 잡음비를 감소시킬 수 있는 형태로 구할 수 있다.That is, since the frequency component having noise can have a form including only the second harmonic frequency component of the modulation voltage, it can be obtained in a form that can reduce the signal-to-noise ratio.
한편, 상기 히터모니터링부(500)는 상기 플라즈마소스유닛(300) 측 RF 전력 인가시 RF신호가 히터부(200) 측 발열코일(220)과 그라운드 배선으로 유입되는 것을 검출하기 위한 RF필터부(510)와, 상기 RF필터부(510)로부터 전송되는 RF신호를 처리하여 히터부(200)의 이상여부를 진단하기 위한 히터진단부(520)를 포함한다.Meanwhile, when the RF power is applied to the
이때, 상기 히터부(200) 측 전원공급부(230)는 상기 RF필터부(510)를 통해 구동전압을 히터부(200) 측 발열코일(220)에 인가하도록 구비된다.In this case, the
상기 RF필터부(510)는 상기 플라즈마소스유닛(300) 측 RF 전력 인가시 RF신호에 포함된 잡음을 제거하도록 발열코일과 전원공급부 간에 배치되는 잡음제거부(511)와, 상기 잡음제거부(511)를 통해 히터부와 그라운드배선에 유입되는 RF신호에 포함된 잡음이 제거된 대역신호들을 통과시켜 히터진단부(520)로 전송하도록 하는 대역통과필터(512)를 포함한다.The
여기에서, 상기 잡음제거부(511)는 잡음을 검출하는 잡음검출부(511a)와, 상기 잡음검출부를 통해 검출된 잡음을 증폭 처리하는 잡음증폭처리부(511b), 및 상기 잡음증폭처리부를 통해 증폭 처리된 잡음을 필터링하는 잡음필터부(511c)로 구성할 수 있다.Here, the
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상기 히터진단부(520)는 상기 RF필터부(510)의 대역통과필터(512)를 통과한 RF신호들을 기준으로 히터부(200)의 이상여부를 판단하고, 그 판단결과를 기준으로 RF신호들이 제거된 안정된 전압이 전원공급부(230)로부터 공급되도록 RF필터부(510)에 연결된다.The
상기 히터진단부(520)에서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 신호처리를 하는 모듈로 구성할 수 있으며, 하드웨어 또는 소프트웨어 모두 가능하다 할 것이다.7, the
상기 히터진단부(520)에서는 상기 RF필터부(510) 측 잡음제거부(511)와 대역통과필터(512)를 통과한 RF신호를 정상신호와 비교하는 비교기 형태의 신호처리부(521)와, 상기 신호처리부(521)로부터 신호를 입력받아 히터부(200)의 이상여부를 판단하는 판단부(522)와, 상기 판단부(522)의 판단결과에 따라 히터부(200)에 이상이 발생하였을 경우 이를 청각적 또는 시각적 수단에 의해 외부에 알리기 위한 알람부(523)로 구성할 수 있다.In the
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명에서의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.The embodiments described above are merely for explaining preferred embodiments of the present invention and are not limited to these embodiments, and various modifications and variations by those skilled in the art within the technical spirit and claims of the present invention. Or it will be said that the substitution of the steps can be made, which will fall within the technical scope of the present invention.
100: 공정챔버 200: 히터부
300: 플라즈마소스유닛 400: 플라즈마진단유닛
500: 히터모니터링부100: process chamber 200: heater unit
300: plasma source unit 400: plasma diagnostic unit
500: heater monitoring unit
Claims (5)
상기 플라즈마소스유닛은, 상기 공정챔버의 상부에 장착되어 구비되는 챔버안테나; 상기 챔버안테나에 플라즈마 발생을 위한 RF 전력을 공급하는 제1RF전력부; 상기 제1RF전력부로부터 공급되는 RF 전력에 대해 임피던스 정합을 통해 안정된 플라즈마를 발생되게 하는 제1RF정합부; 상기 공정챔버의 일측부에 간격유지구를 통해 조립 연결 및 연통 구조로 연결되고, 내부로 가스를 공급하도록 구비되는 리모트소스챔버; 상기 리모트소스챔버의 외면에 권선되는 관체형 코일안테나; 상기 관체형 코일안테나에 플라즈마 발생을 위한 RF 전력을 공급하는 제2RF전력부; 상기 제2RF전력부로부터 공급되는 RF 전력에 대해 임피던스 정합을 통해 안정된 플라즈마를 발생되게 하는 제2RF정합부; 상기 제1RF전력부와 제1RF정합부 상에 설치하여 RF 반사전력을 확인하기 위한 제1RF전력측정부; 상기 제2RF전력부와 제2RF정합부 상에 설치하여 RF 반사전력을 확인하기 위한 제2RF전력측정부; 상기 제1RF정합부 및 제2RF정합부 측 접지부 상에 설치하여 제1RF전력측정부 및 제2RF전력측정부를 통한 RF 반사전력에 대응하여 자동 정합 범위 안에 들어가도록 조절함으로써 임피던스 정합상태를 유지되게 하는 가변커패시터; 를 포함하고, 상기 제1RF전력부와 제2RF전력부는 차별된 RF 전력을 인가하되, 상기 제1RF전력부 측에서 제2RF전력부보다 더 큰 RF 전력이 인가되게 하며,
상기 플라즈마소스유닛에 의해 공정챔버 내에 형성되는 플라즈마의 상태를 측정하여 진단하기 위한 플라즈마진단유닛;을 포함하되, 상기 플라즈마진단유닛은, 상기 공정챔버 내에 형성되는 플라즈마 영역 상에 텅스텐, 몰리브덴, 백금 중에서 선택된 1종으로 이루어지는 탐침부가 위치하도록 설치되는 플라즈마진단탐침부; 상기 플라즈마진단탐침부에 전압을 인가하는 전압인가부; 상기 전압인가부를 통해 인가되는 전압에 대해 플라즈마진단탐침부에 흐르는 전류를 측정하여 플라즈마 변수를 도출해내는 플라즈마진단부; 를 포함하고, 상기 플라즈마진단부에서는 왜곡을 최소화하여 신뢰성있는 플라즈마 변수를 도출해내기 위해 교류중첩방식을 활용하여 2계 도함수를 구함으로써 플라즈마 변수를 도출해내며,
상기 플라즈마진단탐침부에는 상기 플라즈마소스유닛 측 RF 전력 인가에 따른 RF 전원주파수에 의한 섭동 간섭을 제거하여 왜곡되지 않은 전압-전류 상태를 측정할 수 있도록 하기 위해 초크필터를 연결하여 왜곡을 보상하도록 구성하되, 상기 초크필터는 플라즈마진단탐침부 내부에 연결하여 제1RF전력부 측 RF 인가전력이 갖는 RF 전원주파수에 대한 섭동 간섭을 제거하도록 한 제1초크필터부와, 플라즈마진단탐침부 외부에 배치 및 제1초크필터부에 연결하여 제2RF전력부 측 RF 인가전력이 갖는 RF 전원주파수에 대한 섭동 간섭을 제거하도록 한 제2초크필터부로 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치.An ICP source type plasma source unit for inducing plasma generation in the process chamber but increasing plasma density; A heater unit installed in the lower portion of the process chamber to supply heating energy, and a heater element that is a key element influencing the resolution of the gas flowing into the process chamber through temperature control; An RF filter unit that detects that the RF signal is introduced into the heating coil and the ground wire on the heater unit side when RF power is applied to the plasma source unit; A power supply unit that applies a driving voltage to the heater unit through the RF filter unit; A heater diagnosis unit that processes the RF signal transmitted from the RF filter unit to diagnose whether the heater unit is abnormal; In the plasma surface treatment apparatus for a plasma process for semiconductor production comprising a,
The plasma source unit includes a chamber antenna mounted on the upper portion of the process chamber; A first RF power supply unit supplying RF power for generating plasma to the chamber antenna; A first RF matching unit to generate stable plasma through impedance matching with respect to RF power supplied from the first RF power unit; A remote source chamber which is connected to an assembly connection and a communication structure through a gap maintaining portion at one side of the process chamber and is provided to supply gas to the inside; A tubular coil antenna wound on the outer surface of the remote source chamber; A second RF power unit supplying RF power for generating plasma to the tubular coil antenna; A second RF matching unit that generates stable plasma through impedance matching with respect to RF power supplied from the second RF power unit; A first RF power measurement unit installed on the first RF power unit and the first RF matching unit to check RF reflected power; A second RF power measurement unit installed on the second RF power unit and the second RF matching unit to check RF reflected power; Impedance matching is maintained by adjusting the first RF matching unit and the second RF matching unit to fall within an automatic matching range in response to RF reflected power through the first RF power measuring unit and the second RF power measuring unit. Variable capacitors; Including, the first RF power unit and the second RF power unit is applied to the differentiated RF power, the first RF power unit side to apply a larger RF power than the second RF power unit,
Plasma diagnosis unit for measuring and diagnosing the state of the plasma formed in the process chamber by the plasma source unit; including, wherein the plasma diagnosis unit, tungsten, molybdenum, platinum in the plasma region formed in the process chamber Plasma diagnostic probe is installed so that the probe portion consisting of the selected one is located; A voltage applying unit that applies a voltage to the plasma diagnosis probe; A plasma diagnosis unit for deriving plasma parameters by measuring a current flowing through the plasma diagnosis probe unit with respect to the voltage applied through the voltage application unit; In the plasma diagnosis unit, the plasma variable is derived by obtaining a second derivative using an AC superposition method to derive a reliable plasma variable by minimizing distortion.
The plasma diagnostic probe is configured to compensate for distortion by connecting a choke filter to remove perturbation interference caused by RF power frequency due to application of RF power to the plasma source unit to measure an undistorted voltage-current condition. However, the choke filter is disposed inside the plasma diagnostic probe and the first choke filter unit connected to the inside of the plasma diagnostic probe to remove perturbation interference to the RF power frequency of the RF applied power of the first RF power unit, and Plasma surface treatment for plasma processing for semiconductor manufacturing, characterized in that it consists of a second choke filter unit connected to the first choke filter unit to remove perturbation interference with respect to the RF power frequency of the RF applied power of the second RF power unit. Device.
상기 플라즈마진단부에서는 상기 전압인가부에서의 전압 인가시 측정되는 탐침 전류를 아래 (수학식 1)에 의한 테일러 전개식으로 전개한 후, 코사인 배각 공식을 이용하여 주파수별로 정리함으로써 신호대 잡음비를 감소시킨 2계 도함수의 형태로 플라즈마 변수를 도출해내는 것을 특징으로 하는 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정용 플라즈마 표면처리장치.
(수학식 1)
I(V+v0cosωt) = I(V) + v0cosωtI'(V) + 1/2!cos2ωtI"(V) + … (v0 < 1)
I(V+v0cosωt) = [I(V) + {v0 2/4}I"(V) + …] + [v0I'(V) + {v0 3/8}I"'(V) + …]cosωt + [{v0 2/4}I"(V) + {v0 4/48}I""(V) + …]cos2ωt + …
f(x) ∝ I2ω = 1/4{v0 2I"(V)}cos2ωtAccording to claim 1,
In the plasma diagnosis unit, the probe current measured when the voltage is applied from the voltage application unit is developed in a Taylor-deployed expression according to Equation 1 below, and then the signal-to-noise ratio is reduced by arranging by frequency using a cosine distribution formula. Plasma surface treatment apparatus for plasma processing for semiconductor manufacturing, characterized in that the plasma parameters are derived in the form of a derivative function.
(Equation 1)
I (V + v 0 cosωt) = I (V) + v 0 cosωtI '(V) + 1/2! Cos2ωtI "(V) +… (v 0 <1)
I (V + v 0 cosωt) = [I (V) + {v 0 2/4} I "(V) + ...] + [v 0 I '(V) + {v 0 3/8} I"' (V) +… ] cosωt + [{v 0 2 /4} I "(V) + {v 0 4/48} I""(V) + ...] cos2ωt + ...
f (x) ∝ I 2ω = 1/4 {v 0 2 I "(V)} cos2ωt
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