KR20190113531A - 플라즈마 공정 장치 - Google Patents

Abstract

플라즈마 공정 장치가 제공된다. 상기 플라즈마 공정 장치는 상면에 웨이퍼가 지지되고, 하부 전극을 포함하는 척 스테이지, 상기 척 스테이지 상에 배치되는 상부 전극, 상기 상부 전극 또는 하부 전극에 서로 다른 크기의 주파수를 가지는 제1 내지 제3 신호을 인가하는 교류 전원, 상기 척 스테이지를 둘러싸는 유전링, 상기 유전링 내부에 위치하는 엣지 전극 및 상기 엣지 전극과 연결되는 공진 회로를 포함하되, 상기 공진 회로는, 상기 제1 내지 제3 신호 중 중 제3 신호만을 통과시키는 필터 회로와, 상기 필터 회로와 직렬로 연결되고, 제1 코일과 제1 가변 커패시터가 직렬로 연결되어 접지되는 직렬 공진 회로를 포함한다.

Description

플라즈마 공정 장치{Plasma processing equipment}

본 발명은 플라즈마 공정 장치에 관한 것이다.

최근의 반도체 공정은 고종횡비 컨택(HARC, High aspect ratio contact) 공정을 위하여 플라즈마의 제어의 필요성이 더욱 높아지고 있다. 기존의 방법은 바이어스(Bias) 주파수를 낮추고 RF(radio frequency) 파워를 늘려서 이온에너지를 극대화하여 에치 레이트(Etch rate, 식각율)를 증대시키는 방법을 사용하였다.

하지만 종횡비(Aspect ratio)가 높아짐에 따라 로딩 효과(loading effect)의 증가로 인하여 주파수 하향과 RF 파워 증가의 효과가 둔화된다.

이를 해결하기 위하여 RF 펄스(pulse)를 통하여 차징(charging) 완화 작용을 도모하여 로딩 효과를 개선하여 에치 레이트 및 프로파일 형상을 개선하여 왔다. 이러한 방식은, RF 파워 증가에 의한 바이어스 전압(bias voltage) 증가에 따라 차징 효과가 증대되어 한계를 가질 수 있다.

이러한 식각율은 쉬스(sheath)의 제어에 의해서도 결정될 수 있다. 쉬스란 플라즈마와 웨이퍼 사이의 공간을 의미하고, 이러한 쉬스의 제어를 통해서 플라즈마의 입사각도가 정해질 수 있다. 상기 플라즈마의 입사각도에 따라서 식각 방향 및 식각율이 결정될 수 있다.

이러한 쉬스의 제어를 하는 방법은 크게 2가지가 있다. 첫째로, 플라즈마의 생성 단계에서 플라즈마의 형상을 제어하여 쉬스를 제어하는 방법이 있고, 둘째로, 전기장 세기를 조절하여 쉬스를 제어하는 방법이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 동작 성능이 개선된 플라즈마 공정 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는, 상면에 웨이퍼가 지지되고, 하부 전극을 포함하는 척 스테이지, 상기 척 스테이지 상에 배치되는 상부 전극, 상기 상부 전극 또는 하부 전극에 서로 다른 크기의 주파수를 가지는 제1 내지 제3 신호을 인가하는 교류 전원, 상기 척 스테이지를 둘러싸는 유전링, 상기 유전링 내부에 위치하는 엣지 전극 및 상기 엣지 전극과 연결되는 공진 회로를 포함하되, 상기 공진 회로는, 상기 제1 내지 제3 신호 중 중 제3 신호만을 통과시키는 필터 회로와, 상기 필터 회로와 직렬로 연결되고, 제1 코일과 제1 가변 커패시터가 직렬로 연결되어 접지되는 직렬 공진 회로를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 챔버, 상기 챔버 내에 위치하고, 상면에 웨이퍼가 지지되고, 하부 전극을 포함하는 척 스테이지, 상기 챔버 내에 위치하고, 상기 척 스테이지 상에 가스를 공급하고, 상기 하부 전극과 대응되는 상부 전극을 포함하는 가스 피더, 상기 척 스테이지를 둘러싸는 유전링, 상기 유전링 내부에 위치하는 엣지 전극 및 상기 챔버 외부에 위치하고, 상기 엣지 전극과 전기적으로 연결되는 공진 회로를 포함하되, 상기 공진 회로는, 특정 주파수의 신호만을 통과시키는 필터 회로와, 상기 필터 회로와 직렬로 연결되고, 제1 코일과 제1 가변 커패시터가 직렬로 연결되어 접지되는 직렬 공진 회로를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 상면에 웨이퍼가 지지되고, 하부 전극을 포함하는 척 스테이지, 상기 척 스테이지 상에 가스를 공급하고, 상기 하부 전극과 대응되는 상부 전극을 포함하는 가스 피더, 상기 상부 전극 또는 하부 전극에 서로 다른 크기의 주파수를 가지는 제1 내지 제3 신호을 인가하는 교류 전원, 상기 척 스테이지를 둘러싸는 유전링, 상기 유전링 상에서 상기 척 스테이지를 둘러싸는 제1 및 제2 엣지링, 상기 유전링 내부에 위치하는 엣지 전극 및 상기 챔버 외부에 위치하고, 상기 엣지 전극과 전기적으로 연결되는 공진 회로를 포함하되, 상기 공진 회로는, 상기 제1 내지 제3 신호 중 중 제3 신호만을 통과시키는 필터 회로와, 상기 필터 회로와 직렬로 연결되고, 제1 코일과 제1 가변 커패시터가 직렬로 연결되어 접지되는 직렬 공진 회로를 포함한다.

도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 공정 장치에서 A 부분의 플라즈마의 입사 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 유전링과 엣지 전극을 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 4는 도 1의 척 스테이지를 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 1의 공진 회로를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 5의 필터 회로를 세부적으로 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 7은 도 5의 직렬 공진 회로를 세부적으로 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치 상의 웨이퍼의 위치에 따른 식각 방향과 제2 커패시터의 크기에 따른 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치의 필터 회로를 설명하기 위한 등가 회로도이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 도 10의 B 부분을 확대한 도면이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 확대도이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 확대도이다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 16은 도 15의 유전링과 엣지 전극을 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 17은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 18은 도 17의 RF 플레이트 및 냉각부를 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 19는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 20은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 21은 도 20의 RF 플레이트 및 냉각부를 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 22는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 23은 도 22의 RF 플레이트 및 냉각부를 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.
도 24는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 25는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

이하에서, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 장치에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 챔버(500), 베이스(50), 척 스테이지(250), 가스 피더(100), 교류 전원(400), 정합기(410), 제1 유전링(220), 제1 엣지링(210), 제2 엣지링(240), 외벽(230), 제1 엣지 전극(225) 및 공진 회로(300) 등을 포함한다.

챔버(500)는 내부에 다른 구성요소를 포함하는 하우징의 역할을 할 수 있다. 챔버(500)는 즉, 내부에 공동(540)을 포함하고, 공동(540)에는 척 스테이지(250), 가스 피더(100) 및 제1 유전링(220)이 형성될 수 있다.

챔버(500)는 웨이퍼(W)가 플라즈마 공정을 진행하는 일종의 격리된 공간일 수 있다. 챔버(500)가 외부와 격리됨에 따라서, 플라즈마 공정의 공정 조건이 조절될 수 있다. 구체적으로, 챔버 내의 온도나 압력 등의 공정 조건을 외부와 다르게 조절할 수 있다.

챔버(500)는 챔버 바닥(520), 챔버 측벽(510), 챔버 천장(530)을 포함할 수 있다. 챔버 바닥(520), 챔버 측벽(510), 챔버 천장(530)에 의해서 공동(540)이 정의될 수 있다. 즉, 공동(540)은 챔버 바닥(520), 챔버 측벽(510), 챔버 천장(530)에 의해서 둘러싸일 수 있다.

챔버 바닥(520)은 챔버(500)의 바닥면일 수 있다. 챔버 바닥(520)은 챔버(500) 내부에 위치한 척 스테이지(250) 등을 지지할 수 있다. 챔버 바닥(520)은 배출구(610)를 포함할 수 있다. 배출구(610)는 챔버 내부의 플라즈마에 사용되는 가스를 배출하는 구멍일 수 있다.

챔버 측벽(510)은 챔버(500)의 측면의 벽일 수 있다. 챔버 측벽(510)은 제3 방향(Z)에서 내려다본 평면 형상이 다양할 수 있다. 예를 들어, 챔버 측벽(510)의 평면 형상은 원, 타원, 사각형 및 다른 다각형일 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다. 챔버 측벽(510)은 공동(540)을 외부와 격리시킬 수 있으면 그 형상이 제한되지 않는다.

챔버 측벽(510)은 개구(550)를 포함할 수 있다. 개구(550)는 웨이퍼(W)가 출입할 수 있는 구멍일 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)는 외부에서 개구(550)를 통해서 챔버(500) 내부로 이동되고, 플라즈마 공정이 끝나고 난 후 개구(550)를 통해서 챔버(500) 외부로 이동되어 추후 공정이 진행될 수 있다.

도 1에서는 개구(550)가 1개만 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 몇몇 실시예는 개구(550)가 복수로 존재할 수도 있다. 이러한 경우, 웨이퍼(W)의 출입에 이용되는 개구(550)가 공정 순서 및 장비 위치에 따라서 자유롭게 선택될 수 있다.

개구(550)는 플라즈마에 사용되는 가스를 배출하는 배출구(610)가 열리고, 진공 모듈(630)이 동작하는 경우 닫힐 수 있다. 이는, 플라즈마에 사용되는 가스의 배출을 위해서 배출구(610) 외의 다른 통로를 모두 닫아야하기 때문이다.

베이스(50)는 챔버(500)의 챔버 바닥(520) 상에 고정될 수 있다. 베이스(50)는 위에 배치되는 척 스테이지(250)를 지지할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 베이스(50) 없이 척 스테이지(250)만을 포함할 수도 있다. 즉, 베이스(50)는 필수적인 구성요소는 아닐 수 있다.

척 스테이지(250)는 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 척 스테이지(250)는 베이스(50) 상에 고정될 수 있다. 척 스테이지(250)는 원형의 웨이퍼(W)를 지지하기 위해서 원형의 평면 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 웨이퍼(W)의 형상이 달라지는 경우 혹은 다른 이유로 인해서 척 스테이지(250)의 평면 형상도 달라질 수 있다.

척 스테이지(250)는 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z) 중 적어도 하나의 방향으로 움직일 수 있다. 이를 통해서, 척 스테이지(250)는 웨이퍼(W)의 공정 위치를 조절할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 플라즈마 공정 위치를 조절하기 위해서 척 스테이지(250)가 상기와 같이 3축으로 이동할 수도 있다.

가스 피더(100)는 챔버(500)의 챔버 천장(530)에 고정될 수 있다. 가스 피더(100)는 척 스테이지(250) 상에 위치할 수 있다. 가스 피더(100)는 척 스테이지(250)의 상면에 안착된 웨이퍼(W)의 상면을 향해서 가스를 공급할 수 있다.

플라즈마 공정은 플라즈마에 사용되는 가스 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)의 상면을 드라이 에칭(dry etching)하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 가스 피더(100)에 의해서 플라즈마에 사용되는 가스가 챔버(500) 내부에 공급될 수 있다.

가스 공급 라인(110)은 가스 피더(100)와 연결될 수 있다. 가스 공급 라인(110)은 챔버 천장(530)에 연결되어 외부에서 가스 피더(100)와 연결될 수 있다. 가스 공급 라인(110)은 가스 소스(120)와 외부에서 연결되어 플라즈마에 사용되는 가스를 챔버(500) 내부로 공급할 수 있다. 단, 가스 공급 라인(110)의 위치는 챔버 천장(530)에 제한되는 것은 아니다. 가스 공급 라인(110)의 위치는 챔버(500)의 구조, 위치 및 가스 소스(120)의 위치에 따라서 달라질 수 있다.

가스 소스(120)는 플라즈마 생성에 사용되는 가스를 저장하고 있다가 플라즈마 공정 시에 챔버(500)에 플라즈마에 사용되는 가스를 제공할 수 있다. 도면에서는 가스 소스(120)가 챔버(500) 외부에서 가스 공급 라인(110)을 통해서 가스를 공급하는 것으로 도시되었지만, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치에서는 가스 소스(120)가 챔버(500)와 직접 부착되어 있을 수도 있다.

가스 피더(100)는 복수의 노즐을 이용하여 플라즈마 생성에 사용되는 가스를 챔버(500) 내부에 공급할 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.

가스 피더(100)는 플라즈마 공정을 위한 상부 전극을 포함할 수 있다. 또는, 가스 피더(100)가 직접 상부 전극의 역할을 할 수 있다. 척 스테이지(250) 및 베이스(50)는 플라즈마 공정을 위한 하부 전극을 포함할 수 있다. 또는 척 스테이지(250) 및 베이스(50)가 직접 하부 전극의 역할을 할 수 있다. 척 스테이지(250) 및 베이스(50)는 정합기(410) 및 교류 전원(400)과 연결될 수 있다. 가스 피더(100)는 제2 라인(535)을 통해서 접지될 수 있다.

교류 전원(400)은 플라즈마 공정을 위한 바이어스 전압 및 RF 신호를 제공할 수 있다. 이를 통해서, 플라즈마가 전기장의 형성에 의해서 웨이퍼(W)의 상면에 도달할 수 있다. 플라즈마는 전하를 가지는 이온화된 입자를 포함하므로 전기장의 형성에 의해서 원하는 방향(상하 방향)으로 진행할 수 있다.

구체적으로, 교류 전원(400)은 3개의 서로 다른 주파수를 가지는 신호를 베이스(50) 및 척 스테이지(250)로 전달할 수 있다. 즉, 교류 전원(400)은 제1 내지 제3 주파수(f1~f3)를 각각 가지는 제1 내지 제3 신호를 베이스(50) 및 척 스테이지(250)로 전달할 수 있다. 이 때, 제1 주파수(f1)는 제2 주파수(f2)보다 크고, 제2 주파수(f2)는 제3 주파수(f3)보다 클 수 있다. 즉, 제3 주파수(f3)는 제1 주파수(f1) 및 제2 주파수(f2)보다 작을 수 있다.

이 때, 제1 주파수(f1)는 10MHz보다 크고 200MHz보다 작고, 제2 주파수(f2)는 1MHz보다 크고 10MHz보다 작을 수 있다. 제3 주파수(f3)는 0보다 크고 1MHz보다 작을 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.

제1 주파수(f1)의 제1 신호 및 제2 주파수(f2)의 제2 신호는 가스 피더(100)에 의해서 공급된 플라즈마 가스를 이용하여 플라즈마를 형성하기 위한 신호일 수 있다. 이에 반해서, 제3 주파수(f3)의 제3 신호는 실제 플라즈마 공정을 수행하기 위한 신호로서 제3 주파수(f3)의 제3 신호에 따라서 웨이퍼(W)의 상면에 플라즈마가 수직방향으로 식각을 수행할 수 있다.

정합기(410)는 교류 전원(400)과 연결될 수 있다. 정합기(410)는 교류 전원(400)과 베이스(50) 사이에 위치할 수 있다. 정합기(410)는 복수의 커패시터를 이용하여 제1 내지 제3 주파수(f1~f3) 중 어느 하나를 베이스(50)로 전달시키고, 나머지를 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 주파수(f1)의 제1 신호를 베이스(50)로 전달시키기 위해서는 정합기(410)는 제2 주파수(f2)의 제2 신호와 제3 주파수(f3)의 제3 신호를 차단시키고, 제1 주파수(f1)의 제1 신호만을 통과시킬 수 있다.

배출구(610)는 챔버(500)의 일측에 위치할 수 있다. 도면에서는 배출구(610)가 챔버(500)의 챔버 바닥(520)에 형성되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 배출구(610)는 챔버(500)의 챔버 바닥(520), 챔버 측벽(510) 및 챔버 천장(530) 중 어느 부분에도 형성될 수 있다.

배출구(610)는 플라즈마 공정이 종료되었을 때, 플라즈마에 사용되는 가스가 배출되는 구멍일 수 있다. 배출구(610)로 플라즈마에 사용되는 가스가 배출되는 동안에는 웨이퍼(W)가 출입하는 개구(550)는 닫혀있을 수 있다.

배출구(610)는 흡기구(620)와 연결될 수 있다. 흡기구(620)는 배출구(610)에 의해서 배출되는 플라즈마에 사용되는 가스가 진공 모듈(630)로 이동하는 통로일 수 있다. 흡기구(620)는 진공 모듈(630)과 연결될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치에서 흡기구는 생략되고, 진공 모듈(630)과 배출구(610)가 바로 접할 수도 있다.

진공 모듈(630)은 챔버(500) 내의 플라즈마에 사용되는 가스를 빨아들일 수 있다. 진공 모듈(630)은 밀폐된 챔버(500) 내에 진공압을 제공하여 챔버(500) 내의 플라즈마에 사용되는 가스를 제거할 수 있다. 배출구(610)는 진공 모듈(630)이 모든 플라즈마에 사용되는 가스를 빨아들이고 나면 흡기구(620)와 챔버(500)를 격리시키기 위해서 닫힐 수 있다.

제1 유전링(220)은 척 스테이지(250)의 측면에 위치할 수 있다. 제1 유전링(220)은 척 스테이지(250)의 측면을 둘러쌀 수 있다. 제1 유전링(220)은 척 스테이지(250)의 하부(250b)를 둘러쌀 수 있다. 제1 유전링(220) 상에는 척 스테이지(250)의 상부(250a)를 둘러싸는 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)이 위치할 수 있다.

제1 엣지링(210)은 웨이퍼(W)의 측면과도 인접할 수 있다. 제1 엣지링(210)은 유전체 또는 도전체를 포함할 수 있다. 제1 엣지링(210)은 웨이퍼(W)의 이탈을 방지하고, 플라즈마를 입사하기 위한 전위의 조절을 위해서 배치될 수 있다.

제2 엣지링(240)은 제1 엣지링(210)의 외곽을 둘러쌀 수 있다. 제2 엣지링(240)도 제1 엣지링(210)과 같이 척 스테이지(250)의 상부(250a)를 둘러쌀 수 있다. 즉, 척 스테이지(250)의 상부(250a), 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)이 순차적으로 내부에서 외부 방향으로 배치될 수 있다. 제2 엣지링(240)도 유전체 또는 도전체를 포함할 수 있다.

제2 엣지링(240)은 제1 엣지링(210)과 동일한 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)이 서로 다른 물질을 포함할 수도 있다.

예를 들어, 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)은 알루미늄과 같은 도전체일 수도 있다. 또는, 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)은 각각 Si, SiO₂, SiC, Al₂O₃, ZrO_{2 ,} PETE(polyethylene terephthalate), PEEK(PolyEtheretherKetone) 및 AlN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.

외벽(230)은 척 스테이지(250), 베이스(50), 제1 유전링(220), 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)을 둘러쌀 수 있다. 외벽(230)은 척 스테이지(250), 베이스(50), 제1 유전링(220), 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)을 내부에 위치하게 하여 외부와 격리시킬 수 있다.

제2 엣지링(240)은 외벽(230) 위를 덮을 수 있다. 외벽(230)은 제1 유전링(220)의 외측면을 둘러싸되, 제2 엣지링(240)에 의해서 상면이 덮힐 수 있다.

단, 외벽(230)의 구성은 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 상술한 배치와 달리 외벽(230)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 구성요소들을 모두 포함하고, 서포팅할 수 있다면, 외벽(230)의 구성 및 배치는 달라질 수 있다.

도 2는 도 1의 플라즈마 공정 장치에서 A 부분의 플라즈마의 입사 방향을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하여, 웨이퍼(W)의 엣지 부분에 입사하는 플라즈마의 입사각을 설명한다.

플라즈마(P)는 기본적으로 웨이퍼(W)의 상면에 수직하게 입사한다. 이는 웨이퍼(W)의 상에 형성되는 전위가 평평하게 형성되기 때문이다. 즉, 등전위면을 도 2에 도시하면 E1, E2 및 E3과 같이 표시될 수 있다.

이러한 전위는 웨이퍼(W)의 중심 부분에서는 평평하게 유지될 수 있으나, 웨이퍼(W)의 엣지 부분에서는 평평하지 않을 수 있다. 즉, 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 형태, 두께 및 재질 등에 따라서, 전위가 휘어질 수 있다. 이러한 이유에 의해서 전위가 E1과 같이 엣지 부분에서 높게 형성되는 경우에는 플라즈마(P)의 입사는 높아진 전위에 의해서 웨이퍼의 바깥쪽으로 기울어져 ①과 같이 입사할 수 있다.

만일 어떠한 요인에 의해서 전위가 웨이퍼(W)의 엣지 부분에서도 E2와 같이 평평하게 유지되는 경우에는 플라즈마(P)의 입사도 다른 부분과 같이 웨이퍼(W)의 상면에 수직하게 입사될 수 있다(②).

반대로, 전위가 웨이퍼(W)의 엣지 부분에서 E3과 같이 더 낮아지는 경우에는 플라즈마(P)의 입사각이 웨이퍼(W)의 안쪽으로 향하도록 기울어질 수 있다(③).

제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 형상과 두께는 플라즈마 공정이 반복 수행됨에 따라서 마모되어 변형될 수 있다. 이에 따라서, 플라즈마(P)의 입사각이 점차 ① 및 ②에서 ③의 방향으로 변형될 수 있다.

플라즈마(P)의 입사각의 기울기가 커지면 웨이퍼(W)의 에칭 레이트의 산포가 웨이퍼(W)의 상면의 위치에 따라서 불균일하게 되므로 웨이퍼(W)에 형성되는 반도체 장치의 신뢰성 및 성능이 저하될 수 있다.

이러한 변형 때문에 기존의 플라즈마 공정 장치는 주기적으로 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)을 새로운 것으로 교체를 해줘야 한다. 또한, 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 수명을 늘리기 위해서, 기본적인 전위를 E2가 아닌 E1과 같이 플라즈마(P)의 입사각이 바깥쪽으로 기울어지게 매칭시켜 두고, E3과 같이 플라즈마(P)의 입사각이 웨이퍼(W)의 안쪽으로 기울어진 뒤 그 입사각이 임계치수가 되면 교체해줄 수 있다.

이에 따라서, 반복 수행되는 플라즈마 공정에 따라서 미세하게나마 웨이퍼(W) 엣지 부분의 플라즈마(P) 입사각이 계속해서 달라지므로, 공정의 신뢰성과 반도체 장치의 균일성이 낮아질 수밖에 없다.

이에 반해서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 실시간으로 엣지 영역의 전위을 조절할 수 있는 제1 엣지 전극(225)을 포함하여 웨이퍼(W)의 엣지 부분의 상기 플라즈마(P) 입사각을 균일하게 유지할 수 있다.

도 3은 도 1의 유전링과 엣지 전극을 세부적으로 설명하기 위한 평면도이고, 도 4는 도 1의 척 스테이지를 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.

도 4를 참조하면, 척 스테이지(250)는 상부(250a)와 하부(250b)를 포함한다. 상부(250a)는 제1 반지름(R1)을 가지는 원형의 단면을 가질 수 있다. 하부(250b)는 상부(250a)의 아래에 연결되어 제1 반지름(R1)보다 큰 제2 반지름(R2)을 가지는 원형의 단면을 가질 수 있다. 즉, 하부(250b) 상에 상부(250a)가 돌출되는 형태일 수 있다.

도면에서는 척 스테이지(250)의 상부(250a)와 하부(250b)가 모두 원형 단면을 가지고 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 척 스테이지(250)는 하부(250b)가 상부(250a)를 포함하는 더 큰 면적을 가지고 있기만 하면 그 형상에는 제한이 없다. 즉, 척 스테이지(250)는 하부(250b)의 상면에서 상부(250a)가 돌출된 형상이기만 하면 가능하다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 제1 유전링(220)은 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 아래에 위치할 수 있다. 제1 유전링(220)은 베이스(50) 상에서 척 스테이지(250)의 하부(250b)의 둘레를 둘러쌀 수 있다. 제1 유전링(220)의 하부는 베이스(50)의 상면과 접할 수 있다. 제1 유전링(220)은 내부에 제1 엣지 전극(225)을 포함할 수 있다.

제1 유전링(220)은 유전체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 유전링(220)은 Si, SiO₂, SiC, Al₂O₃, ZrO_{2 ,} PETE, PEEK 및 AlN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.

제1 엣지 전극(225)은 제1 유전링(220) 내부에 위치할 수 있다. 제1 엣지 전극(225)은 제1 유전링(220)과 같이 척 스테이지(250)의 측면을 둘러쌀 수 있다. 제1 엣지 전극(225)은 도전체를 포함할 수 있다. 제1 엣지 전극(225)은 척 스테이지(250)와는 직접 접하지 않을 수 있다. 즉, 제1 엣지 전극(225)은 제1 유전링(220) 내부에서 제1 유전링(220)의 일부에 의해서 척 스테이지(250)와 서로 이격될 수 있다.

제1 엣지 전극(225)은 척 스테이지(250)와 베이스(50)의 하부 전극과 커플링되어 웨이퍼의 엣지 영역의 전위를 조율할 수 있다. 이에 대해서는 추후에 더 자세히 설명한다.

공진 회로(300)는 제1 엣지 전극(225)과 전기적으로 연결될 수 있다. 공진 회로(300)는 제어 라인(310)을 통해서 제1 엣지 전극(225)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제어 라인(310)은 베이스(50)와 챔버(500)를 관통하여 제1 엣지 전극(225)과 공진 회로(300)를 연결할 수 있다.

공진 회로(300)는 챔버(500)의 외부에 위치할 수 있다. 공진 회로(300)는 제1 엣지 전극(225)과 연결되어 웨이퍼(W)의 엣지 영역의 전위를 조절할 수 있다.

도 5는 도 1의 공진 회로를 세부적으로 설명하기 위한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 공진 회로(300)는 제1 필터 회로(320) 및 직렬 공진 회로(330)를 포함할 수 있다.

제1 필터 회로(320)는 제어 라인(310)과 연결될 수 있다. 제1 필터 회로(320)는 제1 주파수(f1)의 제1 신호, 제2 주파수(f2)의 제2 신호 및 제3 주파수(f3)의 제3 신호 중 제3 주파수(f3)의 제3 신호만을 통과시킬 수 있다. 이에 따라서, 직렬 공진 회로(330)에는 제3 주파수(f3)의 제3 신호만이 입력될 수 있다.

직렬 공진 회로(330)는 제3 주파수(f3)의 제3 신호를 수신할 수 있다. 직렬 공진 회로(330)는 제1 필터 회로(320)와 직렬로 연결될 수 있다. 직렬 공진 회로(330)는 접지될 수 있다.

도 6은 도 5의 필터 회로를 세부적으로 설명하기 위한 등가 회로도이다.

도 6을 참조하면, 제1 필터 회로(320)는 제1 커패시터(C1)와 제1 코일(L1)을 포함하는 제1 병렬 공진 회로와 제2 커패시터(C2)와 제2 코일(L2)를 포함하는 제2 병렬 공진 회로를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 병렬 공진 회로는 서로 직렬로 연결될 수 있다.

상기 제1 병렬 공진 회로는 제1 커패시터(C1)와 제1 코일(L1)이 병렬로 연결된 회로일 수 있다. 상기 제1 병렬 공진 회로는 제1 주파수(f1)의 제1 신호를 필터링하는 회로일 수 있다.

상기 제2 병렬 공진 회로는 제2 커패시터(C2)와 제2 코일(L2)이 병렬로 연결된 회로일 수 있다. 상기 제2 병렬 공진 회로는 제2 주파수(f2)의 제2 신호를 필터링하는 회로일 수 있다.

제1 필터 회로(320)는 제1 주파수(f1)의 제1 신호, 제2 주파수(f2)의 제2 신호 및 제3 주파수(f3)의 제3 신호 중 제3 주파수(f3)의 제3 신호만을 통과시키고, 제1 주파수(f1)의 제1 신호 및 제2 주파수(f2)의 제2 신호를 선택적으로 차단하는 밴드 리젝션 필터(band rejection filter) 또는 노치 필터(notch filter)일 수도 있다.

결과적으로, 제1 필터 회로(320)는 제1 주파수(f1)의 제1 신호, 제2 주파수(f2)의 제2 신호 및 제3 주파수(f3)의 제3 신호 중 제3 주파수(f3)의 제3 신호만을 통과시킬 수 있다.

이는 공진 회로(300)가 플라즈마를 생성시키는 제1 주파수(f1)의 제1 신호 및 제2 주파수(f2)의 제2 신호에는 동작하지 않고, 웨이퍼(W)에 식각을 위해 플라즈마를 입사시키는 제3 주파수(f3)의 제3 신호에만 동작하게 하기 위함이다.

도 7은 도 5의 직렬 공진 회로를 세부적으로 설명하기 위한 등가 회로도이다.

도 1 및 도 7을 참조하면, 직렬 공진 회로(330)는 제3 코일(L3)과 제3 커패시터(C3)를 포함할 수 있다. 제3 코일(L3)과 제3 커패시터(C3)는 직렬로 연결될 수 있다. 제3 코일(L3) 및 제2 커패시터(C3)는 접지될 수 있다. 즉, 공진 회로(300) 내에는 별도의 교류 전원이 존재하지 않을 수 있다.

직렬 공진 회로(330)는 제3 주파수(f3)의 제3 신호를 수신할 수 있다. 이에 따라서, 제3 코일(L3)과 제3 커패시터(C3)가 매칭된 임피던스를 제공하여 웨이퍼(W)의 엣지 영역의 전위를 조절할 수 있다.

제3 커패시터(C3)는 가변 커패시터로서, 컨트롤러(360)에 의해서 조절될 수 있다. 컨트롤러(360)는 제3 커패시터(C3)의 값을 조절하여 웨이퍼(W)의 엣지 영역의 전위를 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치 상의 웨이퍼의 위치에 따른 식각 방향과 제2 커패시터의 크기에 따른 변화를 설명하기 위한 그래프이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 웨이퍼(W)는 중심 영역(C), 중간 영역(M) 및 엣지 영역(E)을 포함할 수 있다. 중심 영역(C)은 원형의 웨이퍼(W)의 중심 근처의 영역을 의미할 수 있다. 엣지 영역(E)은 원형의 웨이퍼(W)의 가장 자리 영역을 의미할 수 있다. 중간 영역(M)은 중심 영역(C)과 엣지 영역(E) 사이에 위치한 영역을 의미할 수 있다.

제1 각도(θ1)는 도 2의 플라즈마 입사 각도를 의미할 수 있다. 즉, 제1 각도(θ1)가 양수인 것은 웨이퍼(W)의 바깥쪽 방향 즉, ①의 방향으로 플라즈마 입사각이 기울어짐을 의미할 수 있다. 유사하게, 제1 각도(θ1)가 음수인 것은 웨이퍼(W)의 안쪽 방향 즉, ③의 방향으로 플라즈마 입사각이 기울어짐을 의미할 수 있다. 제1 각도(θ1)가 0인 경우에는 웨이퍼(W)의 상면에 수직한 방향 즉, ②의 방향으로 플라즈마 입사각이 형성됨을 의미할 수 있다.

제1 각도(θ1)는 중심 영역(C) 및 중간 영역(M)에서는 0을 유지하다가, 엣지 영역(E)에서 0보다 커지거나 작아질 수 있다. 이는, 웨이퍼(W)의 중심 영역(C) 및 중간 영역(M)에서는 전위가 웨이퍼(W)의 상면과 평행하게 유지됨을 의미할 수 있다. 다만, 엣지 영역(E)에서는 어떠한 원이에 의해서 전위가 위나 아래 방향으로 기울어져 제1 각도(θ1)가 커지거나 작아질 수 있다.

직렬 공진 회로(330)의 제3 커패시터(C3)의 크기를 작게 하면, 제1 각도(θ1)가 양수에서 0으로 작아질 수 있다. 즉, 도 2의 ①의 방향에서 ②의 방향으로 플라즈마 입사가 수직하게 된다는 의미일 수 있다.

반대로, 직렬 공진 회로(330)의 제3 커패시터(C3)의 크기를 크게 하면, 제1 각도(θ1)가 음수에서 0으로 커질 수 있다. 즉, 도 2의 ③의 방향에서 ②의 방향으로 플라즈마 입사가 수직하게 된다는 의미일 수 있다.

즉, 컨트롤러(360)는 제3 커패시터(C3)의 크기를 조절할 수 있다. 따라서, 제1 각도(θ1)가 양수인 경우에는 제3 커패시터(C3)의 크기를 작게 하여 플라즈마 입사각을 수직하게 할 수 있다. 마찬가지로, 제1 각도(θ1)가 음수인 경우에는 제3 커패시터(C3)의 크기를 크게 하여 플라즈마 입사각을 수직하게 할 수 있다.

본 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 제1 유전링(220) 내부에 제1 엣지 전극(225)을 포함하여 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 전위를 조절할 수 있다. 이에 따라서, 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 플라즈마 입사 각도를 수직하게 조절할 수 있고, 이에 따라, 웨이퍼의 식각율을 웨이퍼(W) 전반에 대해서 균일하게 할 수 있다.

이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다.

도 9는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치의 필터 회로를 설명하기 위한 등가 회로도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제2 필터 회로(321)를 포함한다.

제2 필터 회로(321)의 제2 병렬 공진 회로는 제4 커패시터(C4)와 제2 코일(L2)을 포함할 수 있다. 제4 커패시터(C4)는 가변 커패시터일 수 있다. 제4 커패시터(C4)는 컨트롤러(360)에 의해서 그 커패시턴스의 크기가 조절될 수 있다. 제4 커패시터(C4)의 크기가 조절됨에 따라서, 제2 필터 회로(321)의 필터링 되는 신호가 조절될 수 있다.

제2 필터 회로(321)는 제3 주파수(f3)의 제3 신호를 제외한 나머지 제1 주파수(f1)의 제1 신호 및 제2 주파수(f2)의 제2 신호를 차단하는 역할을 한다. 그런데, 교류 전원(400)의 제2 주파수(f2)의 제2 신호의 주파수를 다른 주파수로 교체하는 경우에는 굳이 제2 필터 회로(321)의 제4 커패시터(C4)를 교체할 필요없이 컨트롤러(360)에 의해서 제4 커패시터(C4)의 커패시턴스를 조절할 수 있다. 이에 따라서, 본 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 좀 더 용이하게 제2 주파수(f2)의 제2 신호의 주파수 변경에도 대처할 수 있다.

이하, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다.

도 10은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 11은 도 10의 B 부분을 확대한 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 열 패드(260)를 더 포함한다.

열 패드(260)는 제1 유전링(220)과 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240) 사이에 위치할 수 있다. 구체적으로, 열 패드(260)는 제1 유전링(220) 상에 위치하고, 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)의 아래에 위치할 수 있다. 열 패드(260)는 제1 엣지링(210), 제2 엣지링(240) 및 제1 유전링(220)과 직접 접할 수 있다. 열 패드(260)는 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 열을 배출시키는 역할을 할 수 있다.

구체적으로, 열 패드(260)는 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 열을 받아서, 제1 유전링(220)으로 전달할 수 있다. 제1 유전링(220)은 상기 열을 척 스테이지(250)로 전송할 수 있다. 즉, 척 스테이지(250)는 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 히트 싱크(heat sink) 역할을 할 수 있다. 열 경로(Pth)는 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)에서 시작하여, 열 패드(260), 제1 유전링(220)을 지나 척 스테이지(250)로 이어질 수 있다.

플라즈마 공정 중에 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)은 서로 다른 온도를 가질 수 있다. 이러한 서로 다른 공정 온도는 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 재질, 형상, 위치 등에 기인할 수 있다.

즉, 예를 들어, 제1 엣지링(210)이 Si를 포함하고, 제2 엣지링(240)이 SiO₂를 포함하는 경우에는 열 전도율이 서로 크게 차이가 나므로 서로 다른 공정 온도를 가질 수 있다. 또는 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)이 서로 동일한 물질을 포함한다고 하여도, 형상 및 배치가 서로 다르므로 서로 다른 공정 온도를 가질 수 있다.

이러한 경우에는 온도에 따라서 식각액의 반응률이 달라지므로 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 식각율이 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)에 인접한 부분에 따라서 달라질 수 있다. 이러한 경우 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 반도체 소자의 신뢰성이 비약적으로 낮아질 수 있다.

열 패드(260)는 제1 부분(260a)과 제2 부분(260b)을 포함할 수 있다. 제1 부분(260a)은 제1 엣지링(210)과 접할 수 있다. 제2 부분(260b)은 제2 엣지링(240)과 접할 수 있다. 제1 부분(260a)과 제2 부분(260b)은 각각 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)에서의 온도를 동일하게 하기위해서 서로 다른 양의 열을 배출시킬 수 있다.

이를 위해서, 제1 부분(260a)의 제1 폭(W1)은 제2 부분(260b)의 제2 폭(W2)보다 작을 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 만일 제2 엣지링(240)에서 배출되어야할 열이 더 적은 경우라면 제2 폭(W2)이 제1 폭(W1)보다 작을 수도 있다. 즉, 제1 폭(W1)과 제2 폭(W2)은 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)의 온도 차이를 줄이도록 설정될 수 있다.

제1 폭(W1) 및 제2 폭(W2)이 달라짐에 따라서, 제1 부분(260a)과 제2 부분(260b)의 면적비도 달라질 수 있다. 즉, 제1 엣지링(210)과 제1 부분(260a)이 접하는 면적과 제2 엣지링(240)과 제2 부분(260b)이 접하는 면적의 비율은 서로 달라질 수 있다.

제1 부분(260a)과 제2 부분(260b)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 제1 부분(260a)과 제2 부분(260b)은 각각 금속을 포함할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.

본 실시예는 제1 부분(260a)과 제2 부분(260b)이 서로 다른 양의 열을 배출시킴에 따라서, 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)의 공정 온도는 동일 내지 유사해지고, 이에 따라서, 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 식각율은 균일해질 수 있다. 이에 따라서, 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 반도체 소자의 성능 및 신뢰성이 향상될 수 있다.

이하, 도 12를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다.

도 12는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 확대도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치의 열 패드(261)의 제1 부분(261a)과 제2 부분(261b)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 이에 따라서, 제1 부분(261a)과 제2 부분(261b)의 열 전도율이 서로 달라질 수 있다.

만일, 제1 엣지링(210)의 공정 온도보다 제2 엣지링(240)의 공정 온도가 더 높은 경우에는 제2 부분(261b)의 열 전도율 즉, 열 저항이 제1 부분(261a)의 열 전도율보다 높을 수 있다. 물론, 이는 제1 폭(W1) 및 제2 폭(W2)에 의한 영향을 고려해서 정의될 수 있다.

즉, 본 실시예는 제1 부분(261a) 및 제2 부분(261b)의 면적비 및 열 저항을 조절하여 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 온도 차이를 줄일 수 있다. 즉, 열 패드(261)는 서로 다른 2개의 물질을 통해서 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)에서 배출되는 열을 다르게 할 수 있다. 이에 따라서, 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)의 공정 온도의 차이가 줄어들거나 없어져서 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 식각율이 균일해질 수 있다.

이를 통해서, 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 반도체 소자의 성능 및 신뢰성이 크게 향상될 수 있다.

이하, 도 13을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다.

도 13은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 확대도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치의 열 패드(262)의 제1 부분(262a) 및 제2 부분(262b)은 서로 다른 두께를 가질 수 있다.

구체적으로, 제1 부분(262a)은 제1 두께(T1)를 가지고, 제2 부분(262b)은 제2 두께(T2)를 가질 수 있다. 제1 두께(T1)는 제2 두께(T2)보다 작을 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제1 부분(262a)의 제1 두께(T1)보다 제2 부분(262b)의 제2 두께(T2)가 더 작을 수도 있다.

즉, 제1 부분(262a)과 제2 부분(262b)은 제1 폭(W1), 제2 폭(W2), 제1 두께(T1) 및 제2 두께(T2)를 모두 고려하여 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)의 공정 온도의 차이를 줄이도록 설정될 수 있다.

즉, 본 실시예는 제1 부분(262a) 및 제2 부분(262b)의 면적비 및 두께를 조절하여 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 온도 차이를 줄일 수 있다. 이에 따라서, 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)의 공정 온도의 차이가 줄어들거나 없어져서 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 식각율이 균일해질 수 있다.

이하, 도 14를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다.

도 14는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)이 동일한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)이 동일한 재질일 수 있다.

이러한 경우에는 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240) 사이의 공정 온도의 차이가 상대적으로 크지 않을 수 있다. 물론, 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 형상의 차이도 있고, 배치된 위치도 다르기 때문에 각각의 공정 온도가 동일하지는 않을 수 있다.

다만, 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)이 서로 동일한 재질인 경우에는 그렇지 않은 경우에 비해서 상대적으로 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)이 서로 유사한 공정 온도를 가질 수 있다.

이러한 경우에는 열 패드(260)의 열 배출에 의한 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 온도 차이 감소는 더욱 효율적이고 정밀하게 수행될 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 식각율이 균일해지고, 웨이퍼(W)의 엣지 영역(E)의 반도체 소자의 성능도 향상될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치의 열 패드(260)의 제1 부분(260a)과 제2 부분(260b)은 재질, 면적비 및 두께가 모두 다를 수도 있다. 또는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치의 열 패드(260)의 제1 부분(260a)과 제2 부분(260b)은 재질, 면적비 및 두께 중 어느 하나만이 다르고 나머지는 모두 동일할 수도 있다. 즉, 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)의 온도 차이를 줄이기 위한 제1 부분(260a)과 제2 부분(260b)의 파라미터 조절은 아무런 제한이 없다.

이하, 도 15 및 도 16을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다.

도 15는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 16은 도 15의 유전링과 엣지 전극을 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.

도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치의 제1 유전링(220)은 측면 유전링(220a) 및 하면 유전링(220b)을 포함할 수 있고, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치의 척 스테이지(250)는 열 전도 전극(250c)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 척 스테이지(250)는 상부(250a), 하부(250b) 및 열 전도 전극(250c)을 포함할 수 있다. 열 전도 전극(250c)은 척 스테이지(250)의 하부(250b)의 하면에 부착될 수 있다. 열 전도 전극(250c)은 도전체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 전도 전극(250c)은 금속을 포함할 수 있다.

열 전도 전극(250c)은 외부의 열이 히트 싱크인 척 스테이지(250)로 전달되는 통로 역할을 할 수 있다.

제1 유전링(220)은 측면 유전링(220a)과 하면 유전링(220b)을 포함할 수 있다. 측면 유전링(220a)은 척 스테이지(250)의 측면에서 척 스테이지(250)를 둘러쌀 수 있다. 측면 유전링(220a)은 척 스테이지(250)의 측면에 직접 접할 수 있다.

측면 유전링(220a)은 내부에 제1 엣지 전극(225)을 둘러쌀 수 있다. 즉, 제1 엣지 전극(225)의 둘레는 측면 유전링(220a)에 의해서 차단될 수 있다. 특히, 척 스테이지(250)는 측면 유전링(220a)과는 접하지만, 제1 엣지 전극(225)과는 이격될 수 있다.

하면 유전링(220b)은 척 스테이지(250)의 하면과 직접 접할 수 있다. 또한, 하면 유전링(220b)은 베이스(50)의 상면에도 접할 수 있다. 하면 유전링(220b)은 측면 유전링(220a)으로부터 돌출될 수 있다. 즉, 하면 유전링(220b)은 측면 유전링(220a)으로부터 척 스테이지(250) 방향으로 돌출될 수 있다. 이에 따라서, 하면 유전링(220b)의 상면의 높이는 측면 유전링(220a)의 상면의 높이보다 낮을 수 있다. 따라서, 하면 유전링(220b)과 측면 유전링(220a)의 상면 사이에는 단차가 형성될 수 있다.

제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)에서 열이 방출되는 열 경로(Pth)는 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)에서 시작되어, 열 패드(260), 측면 유전링(220a) 및 하면 유전링(220b)을 통과하고, 척 스테이지(250)의 열 전도 전극(250c)을 통해서 척 스테이지(250)로 이어질 수 있다.

본 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 열 전도 전극(250c)을 포함하여 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)에 의한 열 배출을 더욱 효율적으로 수행할 수 있다. 이에 따라서, 제1 엣지링(210)과 제2 엣지링(240)의 공정 온도 차이를 줄이는 것이 더욱 용이해질 수 있다.

따라서, 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240)의 공정 온도가 동일 내지 유사해지면, 웨이퍼(W) 상의 식각율이 균일해져 반도체 소자의 성능 및 신뢰도가 비약적으로 향상될 수 있다.

이하, 도 17 및 도 18을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다. 도 17은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 18은 도 17의 RF 플레이트 및 냉각부를 세부적으로 설명하기 위한 평면 레이아웃도이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치는 RF 플레이트(60), 베이스 구조(51), 서포트 링(235), 제2 유전링(221), 제2 엣지 전극(226), 제1 냉각부(61), 제1 냉매(62) 및 제1 냉각 열 패드(63)를 포함할 수 있다.

RF 플레이트(60)는 도 1의 베이스(50) 대신 척 스테이지(250)의 하부에 위치할 수 있다. RF 플레이트(60)는 플라즈마 고정을 위한 하부 전극일 수 있다. 즉, RF 플레이트(60)와 가스 피더(100)가 각각 하부 전극과 상부 전극으로서 플라즈마 공정을 위한 전압이 인가될 수 있다.

RF 플레이트(60)는 정합기(410) 및 교류 전원(400)과 연결될 수 있다. RF 플레이트(60)는 예를 들어, Al을 포함할 수 있지만, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.

RF 플레이트(60)는 RF 플레이트(60) 하부에 위치한 도전체에 의한 불균일한 전기장이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 즉, RF 플레이트(60)에 의해서 웨이퍼(W) 상의 전기장이 균일하게 형성될 수 있다.

베이스 구조(51)는 RF 플레이트(60) 하부에서 RF 플레이트(60), 제2 유전링(221), 제2 엣지 전극(226) 및 외벽(230)을 지지할 수 있다. 베이스 구조(51)는 제1 홀(52) 및 제2 홀(53)을 포함할 수 있다. 제1 홀(52)은 제2 엣지 전극(226)과 연결되는 제어 라인(310)이 통과하는 홀일 수 있다. 제2 홀(53)은 RF 플레이트(60)와 정합기(410) 및 교류 전원(400)이 연결되기 위한 홀일 수 있다. 제1 홀(52)은 제2 홀(53)을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다.

서포트 링(235)은 제1 엣지링(210) 및 제2 엣지링(240) 사이에 위치할 수 있다. 제1 엣지링(210), 서포트 링(235) 및 제2 엣지링(240)의 구조는 도면에서 처럼 3개로 나누어져 형성될 수도 있지만 전체가 일체로 형성되거나 다른 방식으로 나누어져 형성될 수도 있다.

제2 유전링(221)는 척 스테이지(250)의 측면을 둘러싸고, 척 스테이지(250)의 하면의 일부와 접할 수 있다. 구체적으로, 제2 유전링(221)는 척 스테이지(250)의 하부(250b)를 둘러쌀 수 있다. 제2 유전링(221) 상에는 제1 엣지링(210), 서포트 링(235) 및 제2 엣지링(240)이 위치할 수 있다. 제1 엣지링(210) 및 서포트 링(235)의 하면의 형상에 따라서, 제2 유전링(221)의 상면은 단차가 형성될 수 있다.

제2 유전링(221)은 유전체를 포함할 수 있고, 제2 엣지 전극(226)을 둘러쌀 수 있다. 단, 제2 엣지 전극(226)의 하면은 베이스 구조(51)에 의해서 지지되고, 제1 홀(52)에 의해서 노출될 수 있다.

제2 엣지 전극(226)은 제2 유전링(221) 내부에 위치할 수 있다. 제2 엣지 전극(226)은 도전체를 포함할 수 있다.

제2 엣지 전극(226)은 척 스테이지(250)와 RF 플레이트(60)의 하부 전극과 커플링되어 웨이퍼의 엣지 영역의 전위를 조율할 수 있다. 제2 엣지 전극(226)은 공진 회로(300)와 연결될 수 있다.

제1 냉각부(61)는 RF 플레이트(60) 내부에 위치할 수 있다. 제1 냉각부(61)는 RF 플레이트(60) 내부에서 원형으로 형성되는 빈 공간일 수 있다. 제1 냉각부(61)는 제1 인렛(I1) 및 제1 아웃렛(O1)을 포함할 수 있다. 제1 냉각부(61)는 내부에 제1 냉매(62)를 포함할 수 있다.

제1 냉매(62)는 액체일 수 있다. 제1 냉매(62)는 예를 들어, 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)일 수 있으나, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.

제1 냉매(62)는 제1 인렛(I1)을 통해서 제1 냉각부(61)로 주입되고, 제1 냉각부(61)를 따라 이동하다가 제1 아웃렛(O1)으로 배출될 수 있다. 도면에서는 제1 인렛(I1) 및 제1 아웃렛(O1)이 별개로 도시되었지만, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제1 인렛(I1) 및 제1 아웃렛(O1)이 하나로 통합되어 시점에 따라 각각 인렛과 아웃렛으로 기능할 수도 있다.

제1 냉각 열 패드(63)는 RF 플레이트(60) 내에 위치할 수 있다. 구체적으로, 제1 냉각 열 패드(63)는 제2 유전링(221)과 제1 냉각부(61) 사이에 위치할 수 있다. 제1 냉각 열 패드(63)는 제1 냉각부(61)와 제2 유전링(221) 사이의 열전도를 수행할 수 있다.

본 실시예의 제2 엣지 전극(226)은 전기장을 변경시키기 위해서 높은 바이어스 파워를 이용하고, 이러한 경우 플라즈마의 이온이나 라디칼(radical)의 입사 각도를 조절할 수 있다.

이에 따라서, 제1 엣지링(210)에 많은 이온이나 라디칼이 부딪힐 수 있고, 이를 통해서 제1 엣지링(210)의 온도가 과도하게 높아질 수 있다. 이러한 제1 엣지링(210)의 과열은 그 하부에 위치하는 제2 유전링(221) 및 제2 엣지 전극(226)의 온도도 높일 수 있습니다.

이 경우, 제2 유전링(221) 및 제2 엣지 전극(226)의 안정적인 동작이 불가능하고, 열팽창에 의해서 파손되거나 오동작할 가능성도 높다. 따라서, 제2 유전링(221) 및 제2 엣지 전극(226)의 온도를 제어하기 위한 방안이 필요하다.

본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제1 냉각부(61)가 제1 냉각 열 패드(63)를 통해서 제2 유전링(221) 및 제2 엣지 전극(226)의 온도를 낮추어 제2 유전링(221) 및 제2 엣지 전극(226)의 온도를 제어할 수 있다. 이에 따라서, 플라즈마 공정 장치의 오작동의 위험 및 파손의 위험을 낮출 수 있다.

이하, 도 19를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다. 도 19는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

도 19를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제2 냉각 열 패드(64)를 포함할 수 있다.

제2 냉각 열 패드(64)는 제2 유전링(221)과 제2 엣지 전극(226) 사이에 위치할 수 있다. 제2 냉각 열 패드(64)는 제2 유전링(221)과 제2 엣지 전극(226) 사이의 열전도를 수행할 수 있다.

이에 따라서, 본 실시예의 플라즈마 공정 장치는 제2 엣지 전극(226)에서 발생하는 열을 더욱 효율적으로, 제1 냉각부(61)로 전달할 수 있다. 구체적으로, 제2 엣지 전극(226)의 열은 제2 냉각 열 패드(64), 제2 유전링(221) 및 제1 냉각 열 패드(63)를 거쳐 제1 냉각부(61)로 전달될 수 있다.

이를 통해서, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 더욱 효율적으로 온도 제어를 할 수 있다.

이하, 도 20 및 도 21을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다. 도 20은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 21은 도 20의 RF 플레이트 및 냉각부를 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.

도 20 및 도 21을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 2채널의 제1 냉각부(61) 및 제3 냉각 열 패드(63a)를 포함할 수 있다.

구제적으로, 제1 냉각부(61)는 제1 채널() 및 제2 채널()을 포함할 수 있다. 제1 채널()은 RF 플레이트(60) 내부에 원형으로 형성되고, 제2 채널()은 RF 플레이트(60) 내부에 원형으로 형성되되, 제1 채널()에 의해서 둘러싸일 수 있다.

제1 채널()은 제1 냉매(62a)를 내부에 포함하고, 제2 채널()은 제2 냉매(62b)를 내부에 포함할 수 있다. 제1 냉매(62a) 및 제2 냉매(62b)는 동일한 액체일 수 있다.

제1 냉매(62a)는 제1 인렛(I1)을 통해서 제1 채널()로 주입되고, 제1 채널()을 따라 이동하다가 제1 아웃렛(O1)으로 배출될 수 있다. 제2 냉매(62b)는 제2 인렛(I2)을 통해서 제2 채널()로 주입되고, 제2 채널()을 따라 이동하다가 제2 아웃렛(O2)으로 배출될 수 있다.

제3 냉각 열 패드(63a)는 제1 채널() 및 제2 채널() 모두와 접할 수 있다. 제3 냉각 열 패드(63a)는 RF 플레이트(60) 내에 위치할 수 있다. 제3 냉각 열 패드(63a)는 제2 유전링(221)과 제1 냉각부(61) 사이에 위치할 수 있다. 제3 냉각 열 패드(63a)는 제1 냉각부(61)와 제2 유전링(221) 사이의 열전도를 수행할 수 있다.

본 실시예는 2개의 채널로 형성된 제1 냉각부(61)를 통해서 제2 유전링(221) 및 제2 엣지 전극(226)의 온도 제어를 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.

이하, 도 22 및 도 23을 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다. 도 22는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 23은 도 22의 RF 플레이트 및 냉각부를 세부적으로 설명하기 위한 평면도이다.

도 22 및 도 23을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제2 냉각부(61c)를 포함할 수 있다.

제2 냉각부(61c)는 RF 플레이트(60) 내부에 위치할 수 있다. 제2 냉각부(61c)는 RF 플레이트(60) 내부에서 소용돌이 형상으로 형성되는 빈 공간일 수 있다. 제1 냉각부(61)는 제3 인렛(I3) 및 제3 아웃렛(O3)을 포함할 수 있다. 제2 냉각부(61c)는 내부에 제3 냉매(62c)를 포함할 수 있다. 제3 냉매(62c)는 제3 인렛(I3)을 통해서 제2 냉각부(61c)로 주입되고, 제2 냉각부(61c)를 따라 이동하다가 제3 아웃렛(O3)으로 배출될 수 있다.

본 실시예는 하나의 채널을 이용하여 더 넓은 면적의 냉각부를 포함할 수 있어 제2 유전링(221) 및 제2 엣지 전극(226)의 온도 제어를 더 간단한 구조로 효과적으로 수행할 수 있다.

이하, 도 24를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다. 도 24는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다. 도 24를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제3 냉각부(280)를 포함할 수 있다.

제3 냉각부(280)는 제2 엣지 전극(226) 내부에 형성될 수 있다. 제3 냉각부(280)는 내부에 제4 냉매(285)를 포함할 수 있다. 제3 냉각부(280)는 제2 엣지 전극(226) 내부에서 원형으로 빈 공간일 수 있다.

제4 냉매(285)는 제3 냉각부(280) 내에서 제2 엣지 전극(226)의 열을 직접적으로 받아 제2 엣지 전극(226)의 온도를 낮출 수 있다. 이를 통해서, 제3 냉각부(280)는 제2 엣지 전극(226) 및 제2 유전링(221)의 효과적인 온도 제어를 수행할 수 있다.

이하, 도 25를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명한다. 상술한 설명과 중복되는 부분은 간략히 하거나 생략한다. 도 25는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치를 설명하기 위한 개념도이다.

도 25를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 플라즈마 공정 장치는 제4 냉각부(290) 및 절연막(297)을 포함할 수 있다.

제4 냉각부(290)는 제2 엣지 전극(226) 상에 형성될 수 있다. 즉, 제4 냉각부(290)는 제2 유전링(221) 내에 형성될 수 있다. 제4 냉각부(290)는 내부에 제5 냉매(295)를 포함할 수 있다. 제4 냉각부(290)는 제2 유전링(221) 내부에서 원형으로 빈 공간일 수 있다.

절연막(297)은 제4 냉각부(290)의 하부에 형성될 수 있다. 절연막(297)은 제2 엣지 전극(226)과 제4 냉각부(290) 사이를 절연시킬 수 있다. 따라서, 제4 냉각부(290)는 제2 엣지 전극(226)과 직접 접하지 않을 수 있다.

제5 냉매(295)는 제3 냉각부(280) 내에서 제2 엣지 전극(226) 및 제2 유전링(221)의 열을 직접적으로 받아 제2 엣지 전극(226) 및 제2 유전링(221)의 온도를 낮출 수 있다. 이를 통해서, 제3 냉각부(280)는 제2 엣지 전극(226) 및 제2 유전링(221)의 효과적인 온도 제어를 수행할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

1. 상면에 웨이퍼가 지지되고, 하부 전극을 포함하는 척 스테이지;
   상기 척 스테이지 상에 배치되는 상부 전극;
   상기 상부 전극 또는 하부 전극에 서로 다른 크기의 주파수를 가지는 제1 내지 제3 신호을 인가하는 교류 전원;
   상기 척 스테이지를 둘러싸는 유전링;
   상기 유전링 내부에 위치하는 엣지 전극; 및
   상기 엣지 전극과 연결되는 공진 회로를 포함하되,
   상기 공진 회로는,
   상기 제1 내지 제3 신호 중 중 제3 신호만을 통과시키는 필터 회로와,
   상기 필터 회로와 직렬로 연결되고, 제1 코일과 제1 가변 커패시터가 직렬로 연결되어 접지되는 직렬 공진 회로를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 필터 회로는 제2 코일과, 제1 커패시터가 병렬로 연결되는 제1 병렬 공진 회로를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 필터 회로는 제3 코일과 제2 커패시터가 병렬로 연결되는 제2 병렬 공진 회로를 포함하고,
   상기 제1 및 제2 병렬 공진 회로는 서로 직렬로 연결된 플라즈마 공정 장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 제3 신호의 주파수는 상기 제1 및 제2 신호의 주파수보다 작은 플라즈마 공정 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 유전링 상에서 상기 척 스테이지를 둘러싸는 엣지링을 더 포함하고,
   상기 엣지링은 상기 척 스테이지와 접하는 상기 제1 엣지링과, 상기 제1 엣지링과 접하는 제2 엣지링을 포함하는 플라즈마 공정 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 엣지링과 상기 유전링 사이에 상기 제1 및 제2 엣지링의 온도 차이를 줄여주는 열 패드를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 열 패드는 상기 제1 엣지링과 접하는 제1 부분과, 상기 제2 엣지링과 접하는 제2 부분을 포함하고,
   상기 제1 및 제2 부분은 면적비, 두께 및 열 저항 중 적어도 하나가 다른 플라즈마 공정 장치.
8. 챔버;
   상기 챔버 내에 위치하고, 상면에 웨이퍼가 지지되고, 하부 전극을 포함하는 척 스테이지;
   상기 챔버 내에 위치하고, 상기 척 스테이지 상에 가스를 공급하고, 상기 하부 전극과 대응되는 상부 전극을 포함하는 가스 피더;
   상기 척 스테이지를 둘러싸는 유전링;
   상기 유전링 내부에 위치하는 엣지 전극; 및
   상기 챔버 외부에 위치하고, 상기 엣지 전극과 전기적으로 연결되는 공진 회로를 포함하되,
   상기 공진 회로는,
   특정 주파수의 신호만을 통과시키는 필터 회로와,
   상기 필터 회로와 직렬로 연결되고, 제1 코일과 제1 가변 커패시터가 직렬로 연결되어 접지되는 직렬 공진 회로를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극에 서로 다른 주파수 크기를 가지는 제1 내지 제3 신호를 인가하는 교류 전원을 더 포함하는 플라즈마 공정 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 교류 전원과 연결되고, 상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극에 상기 제1 내지 제3 신호 중 어느 하나만을 통과시키는 정합기를 더 포함하는 플라즈마 공정 장치.
11. 제9 항에 있어서,
    상기 필터 회로는 상기 제1 내지 제3 신호 중 상기 제3 신호만 통과시키고,
    상기 제3 신호의 주파수는 상기 제1 및 제2 신호의 주파수들보다 작은 플라즈마 공정 장치.
12. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 가변 커패시터를 조절하는 컨트롤러를 더 포함하는 플라즈마 공정 장치.
13. 제8 항에 있어서,
    상기 유전링 상에 형성되고, 상기 척 스테이지를 둘러싸고, 상기 척 스테이지와 순차적으로 가깝게 배치되는 제1 및 제2 엣지링을 더 포함하는 플라즈마 공정 장치.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 엣지링 아래에 접하도록 위치하는 열 패드를 더 포함하는 플라즈마 공정 장치.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 열 패드는 상기 제1 엣지링과 접하는 제1 부분과, 상기 제2 엣지링과 접하는 제2 부분을 포함하는 플라즈마 공정 장치.
16. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 엣지링은 각각 Si, SiC, SiO₂, AlN, Al₂O₃ 및 ZrO₂ 중 적어도 하나를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
17. 상면에 웨이퍼가 지지되는 척 스테이지;
    상기 척 스테이지 아래에 배치되는 하부 전극;
    상기 척 스테이지 상에 배치되는 상부 전극;
    상기 상부 전극 또는 하부 전극에 서로 다른 크기의 제1 내지 제3 주파수의 전압을 인가하는 교류 전원;
    상기 척 스테이지를 둘러싸는 유전링;
    상기 유전링 내부에 위치하는 엣지 전극;
    상기 엣지 영역 전극과 연결되고, 상기 제1 내지 제3 주파수 중 제3 주파수만을 통과시키는 공진 회로; 및
    내부에 포함된 냉매로 상기 유전링 및 상기 엣지 전극을 냉각시키는 냉각부를 포함하는 플라즈마 공정 장치.
18. 제17 항에 있어서,
    상기 하부 전극을 포함하는 RF 플레이트를 더 포함하고,
    상기 냉각부는 상기 RF 플레이트 내에 위치하는 플라즈마 공정 장치.
19. 제18 항에 있어서,
    상기 냉각부와 상기 유전링 사이에 열전도를 수행하는 냉각 열 패드를 더 포함하는 플라즈마 공정 장치.
20. 제17 항에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 유전링 또는 상기 엣지 전극 내부에 위치하는 플라즈마 공정 장치.
    

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