(57)【要約】【課題】本発明は、プラズマ処理工程において、コイル両端に発生する電位差を除去してコイルに平衡電圧を提供するプラズマ発生装置、前記プラズマ発生装置を制御する方法及び前記プラズマ発生装置を使用する基板処理装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置３００は、ＲＦ信号を提供するＲＦ電源３１１と、ガスが注入されてプラズマが生成されるプラズマチャンバー３１２と、前記プラズマチャンバー３１２に設置され、前記ＲＦ信号が印加されて前記プラズマチャンバー３１２に電磁場を誘導するコイル３１３と、前記コイル３１３の接地端に連結された容量性素子３１４と、前記コイル３１３のインピーダンスと前記容量性素子３１４のインピーダンスとの間の比率を調節する制御器３１５と、を包含することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ信号を提供するＲＦ電源と、
ガスが注入されてプラズマが生成されるプラズマチャンバーと、
前記プラズマチャンバーに設置され、前記ＲＦ信号が印加されて前記プラズマチャンバーに電磁場を誘導するコイルと、
前記コイルの接地端に連結された容量性素子と、
前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する制御器と、
を含むプラズマ発生装置。
【請求項２】
前記コイルは前記プラズマチャンバーの外部に巻かれて設置される請求項１に記載のプラズマ発生装置。
【請求項３】
前記容量性素子は前記制御器によってキャパシタンスが調節される可変キャパシターを含む請求項１または請求項２に記載のプラズマ発生装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記容量性素子のインピーダンスが前記コイルのインピーダンスの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節する請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項５】
前記制御器は、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスを調節する請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項６】
前記制御器は、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較する請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項７】
前記制御器は、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させ、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させる請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項８】
前記制御器は、予め設定された周期毎に反復的に前記比率を調節する請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項９】
前記制御器は、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節する請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１０】
前記制御器は、前記プラズマチャンバーへ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節する請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置。
【請求項１１】
コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報及び前記コイルの接地端に連結された容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階と、
比較結果にしたがって、前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する段階と、
を含むプラズマ発生装置制御方法。
【請求項１２】
前記受信する段階は、
前記コイルの入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、
前記容量性素子の入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、
を含む請求項１１に記載のプラズマ発生装置制御方法。
【請求項１３】
前記比較する段階は、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較する段階を含む請求項１１または請求項１２に記載のプラズマ発生装置制御方法。
【請求項１４】
前記調節する段階は、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させる段階を含む請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置制御方法。
【請求項１５】
前記調節する段階は、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させる段階を含む請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置制御方法。
【請求項１６】
前記プラズマ発生装置制御方法は、予め設定された周期毎に反復的に遂行される請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置制御方法。
【請求項１７】
前記プラズマ発生装置制御方法は、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合遂行される請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置制御方法。
【請求項１８】
前記プラズマ発生装置制御方法は、プラズマチャンバーへ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合遂行される請求項１１〜１７のいずれか一項に記載のプラズマ発生装置制御方法。
【請求項１９】
内部に基板が配置されてプラズマ処理が遂行される空間を提供する工程ユニットと、
ガスからプラズマを発生させて前記工程ユニットにプラズマを供給するプラズマ発生ユニットと、を含み、
前記プラズマ発生ユニットは、
ＲＦ信号を提供するＲＦ電源と、
ガスが注入されてプラズマが生成されるプラズマチャンバーと、
前記プラズマチャンバーに設置され、前記ＲＦ信号が印加されて前記プラズマチャンバーに電磁場を誘導するコイルと、
前記コイルの接地端に連結された容量性素子と、
前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する制御器と、
を含む基板処理装置。
【請求項２０】
前記容量性素子は前記制御器によって、キャパシタンスが調節される可変キャパシターを含む請求項１９に記載の基板処理装置。
【請求項２１】
前記制御器は、前記容量性素子のインピーダンスが前記コイルのインピーダンスの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節する請求項１９または請求項２０に記載の基板処理装置。
【請求項２２】
前記制御器は、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスを調節する請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項２３】
前記制御器は、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較する請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項２４】
前記制御器は、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させ、
前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させる請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項２５】
前記制御器は、予め設定された周期毎に反復的に前記比率を調節する請求項１９〜２４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項２６】
前記制御器は、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節する請求項１９〜２５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項２７】
前記制御器は、前記プラズマチャンバーへ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節する請求項１９〜２６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ発生装置、前記プラズマ発生装置を制御する方法、及び前記プラズマ発生装置を使用する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体、ディスプレー、ソーラセル等を製造する工程には、プラズマを利用して基板を処理する工程が含まれている。例えば、半導体製造工程の中で乾式蝕刻に使用される蝕刻装置又はアッシング（ａｓｈｉｎｇ）に使用されるアッシング装置は、プラズマを生成するためのチャンバーを含み、基板は、前記プラズマを利用して蝕刻又はアッシング処理され得る。
【０００３】
従来のプラズマ発生装置は、プラズマを生成するために、チャンバーに設置されたコイルに時変電流を流して、チャンバー内に電気場を誘導し、誘導された電気場からプラズマを発生させる。しかし、従来のプラズマ発生装置は、コイル両端の高い電位差によってコイルとチャンバー壁との間に容量性結合が発生し、このような容量性結合は、チャンバー内に生成されるプラズマの密度を減少させて工程の効率を低下させ、チャンバー壁面を損傷させる問題を起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２０１３−００５６０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一実施形態は、プラズマ処理工程の時、コイル両端に発生する電位差を除去してコイルに平衡電圧を提供するプラズマ発生装置、前記プラズマ発生装置を制御する方法及び前記プラズマ発生装置を使用する基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の一実施形態は、コイルに平衡電圧を印加してプラズマチャンバー内に高密度のプラズマを生成するプラズマ発生装置、前記プラズマ発生装置を制御する方法及び前記プラズマ発生装置を使用する基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の一実施形態は、コイルとプラズマチャンバーとの間の容量性結合を防止してプラズマチャンバーの損傷を減らすプラズマ発生装置、前記プラズマ発生装置を制御する方法及び前記プラズマ発生装置を使用する基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置は、ＲＦ信号を提供するＲＦ電源と、ガスが注入されてプラズマが生成されるプラズマチャンバーと、前記プラズマチャンバーに設置され、前記ＲＦ信号が印加されて前記プラズマチャンバーに電磁場を誘導するコイルと、前記コイルの接地端に連結された容量性素子と、前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する制御器と、を包含することができる。
【０００９】
前記コイルは前記プラズマチャンバーの外部に巻かれて設置され得る。
【００１０】
前記容量性素子は前記制御器によってキャパシタンスが調節される可変キャパシターを包含することができる。
【００１１】
前記制御器は、前記容量性素子のインピーダンスが前記コイルのインピーダンスの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。
【００１２】
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。
【００１３】
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較することができる。
【００１４】
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させ、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させ得る。
【００１５】
前記制御器は、予め設定された周期毎に反復的に前記比率を調節することができる。
【００１６】
前記制御器は、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することができる。
【００１７】
前記制御器は、前記プラズマチャンバーへ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することができる。
【００１８】
本発明の一実施形態によるプラズマ発生装置制御方法は、コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報及び前記コイルの接地端に連結された容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階と、比較結果にしたがって前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する段階と、を包含することができる。
【００１９】
前記受信する段階は、前記コイルの入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、前記容量性素子の入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階と、を包含することができる。
【００２０】
前記比較する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較する段階を包含することができる。
【００２１】
前記調節する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させる段階を包含することができる。
【００２２】
前記調節する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させる段階を包含することができる。
【００２３】
前記プラズマ発生装置制御方法は、予め設定された周期毎に反復的に遂行できる。
【００２４】
前記プラズマ発生装置制御方法は、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合遂行できる。
【００２５】
前記プラズマ発生装置制御方法は、プラズマチャンバーへ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合遂行できる。
【００２６】
本発明の一実施形態による基板処理装置は、内部に基板が配置されてプラズマ処理が遂行される空間を提供する工程ユニットと、ガスからプラズマを発生させて前記工程ユニットにプラズマを供給するプラズマ発生ユニットを含み、前記プラズマ発生ユニットは、ＲＦ信号を提供するＲＦ電源と、ガスが注入されてプラズマが生成されるプラズマチャンバーと、前記プラズマチャンバーに設置され、前記ＲＦ信号が印加されて前記プラズマチャンバーに電磁場を誘導するコイルと、前記コイルの接地端に連結された容量性素子と、前記コイルのインピーダンスと前記容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節する制御器と、を包含することができる。
【００２７】
前記容量性素子は前記制御器によってキャパシタンスが調節される可変キャパシターを包含することができる。
【００２８】
前記制御器は、前記容量性素子のインピーダンスが前記コイルのインピーダンスの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。
【００２９】
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。
【００３０】
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅を比較することができる。
【００３１】
前記制御器は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より大きければ、前記容量性素子のインピーダンスを増加させ、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅が前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧の振幅より小さければ、前記容量性素子のインピーダンスを減少させ得る。
【００３２】
前記制御器は、予め設定された周期毎に反復的に前記比率を調節することができる。
【００３３】
前記制御器は、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することができる。
【００３４】
前記制御器は、前記プラズマチャンバーへ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、プラズマ処理工程の中でコイルに平衡電圧が印加されてプラズマチャンバー内に高密度のプラズマが生成され得る。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、コイルに平衡電圧が持続的に印加されるので、プラズマチャンバー内に高密度のプラズマが持続的に維持され得る。
【００３７】
本発明の一実施形態によれば、コイルとプラズマチャンバーとの間の容量性結合が防止されてプラズマチャンバーの損傷が減少され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットを使用する基板処理装置を概略的に示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットを示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態によるプラズマチャンバー及びそれに設置されたコイルと容量性素子を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるプラズマチャンバー及びそれに設置されたコイルと容量性素子を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による容量性素子の例示的な構成を示す回路図である。
【図６】本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットを概略的に示す回路図である。
【図７】本発明の一実施形態にしたがってコイルに不平衡電圧が印加された場合コイル両端の電圧波形を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態にしたがってコイルに不平衡電圧が印加された場合コイル両端の電圧波形を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態にしたがってコイルに平衡電圧が印加された場合コイル両端の電圧波形を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明のその他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態にしたがって調節される容量性素子のキャパシタンスにしたがうコイル両端の電圧大きさを比較するグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態にしたがって調節される容量性素子のキャパシタンスにしたがうプラズマチャンバー内プラズマの密度を示すグラフである。
【図１５】本発明の一実施形態にしたがってコイルに不平衡電圧が印加される場合と平衡電圧が印加される場合、プラズマによるアッシングレート（ａｓｈｉｎｇ  ｒａｔｅ）を比較するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の他の長所及び特徴、及びそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すれば、明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態において具現でき、本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によってのみ定義される。
【００４０】
定義されていなくとも、ここで使用されるすべての用語（技術或いは科学用語を包含）は、この発明が属する技術分野において普遍的な技術によって一般的に使用されるものと同一な意味を有する。一般的な辞書によって定義された用語は、関連する技術及び／又は本出願の本文において意味するものと同一な意味を有するものと解釈され、ここで明確に定義された表現ではなくとも、概念化されるか、或いは過度に形式的に解釈されない。
【００４１】
本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は特別に言及しない限り複数形も含む。明細書で使用される「含む」及び／又はこの動詞の多様な活用形、例えば「包含」、「含む」、「含み」等は言及された組成、成分、構成要素、段階、動作及び／又は素子は１つ以上の他の組成、成分、構成要素、段階、動作及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。本明細書において、「及び／又は」という用語は羅列された構成各々又はこれらの多様な組合せを示す。
【００４２】
一方、本明細書の全体で使用される「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」等の用語は少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味することができる。例えば、ソフトウェア、ＦＰＧＡ又はＡＳＩＣのようなハードウェア構成要素を意味することができる。しかし、「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」等がソフトウェア又はハードウェアに限定される意味ではない。「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」はアドレッシングできる格納媒体に格納されているように構成されてもよく、１つ又はその以上のプロセッサーを再生させるように構成されてもよい。
【００４３】
したがって、一例として、「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」は、ソフトウェア構成要素、オブジェクト指向ソフトウェア構成要素、クラス構成要素、及びタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャー、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバー、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、及び変数を含む。構成要素と「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」の中で提供される機能は、さらに小さい数の構成要素及び「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」に結合されるか、或いは追加的な構成要素と「〜部」、「〜器」、「〜ブロック」、「〜モジュール」にさらに分離され得る。
【００４４】
以下、本明細書に添付された図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００４５】
図１は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットを使用する基板処理装置を示す図面である。
【００４６】
図１を参照すれば、基板処理装置１は、プラズマを利用して基板Ｗ上の薄膜を蝕刻することができる。蝕刻しようとする薄膜は窒化膜であり得る。一例によれば、窒化膜は、シリコン窒化膜（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ）であり得る。
【００４７】
基板処理装置１は、工程ユニット１００、排気ユニット２００、及びプラズマ発生ユニット３００を有することができる。工程ユニット１００は、基板が置かれ、蝕刻工程が遂行される空間を提供することができる。排気ユニット２００は、工程ユニット１００の内部に留まる工程ガス及び基板処理過程で発生した反応副産物等を外部へ排出し、工程ユニット１００内の圧力を設定圧力に維持することができる。プラズマ発生ユニット３００は、外部から供給される工程ガスからプラズマ（ｐｌａｓｍａ）を生成させ、これを工程ユニット１００へ供給することができる。
【００４８】
工程ユニット１００は、工程チャンバー１１０、基板支持部１２０、及びバッフル１３０を有することができる。工程チャンバー１１０の内部には、基板処理工程を遂行する処理空間１１１が形成され得る。工程チャンバー１１０は、上部壁が開放され、側壁には開口（図示せず）が形成され得る。基板は、開口を通じて工程チャンバー１１０へ出し入れすることができる。開口は、ドア（図示せず）のような開閉部材によって開閉され得る。工程チャンバー１１０の底面には、排気ホール１１２が形成され得る。排気ホール１１２は、排気ユニット２００に連結され、工程チャンバー１１０の内部に留まるガスと反応部産物が外部へ排出される通路を提供することができる。
【００４９】
基板支持部１２０は、基板Ｗを支持することができる。基板支持部１２０は、サセプタ１２１と支持軸１２２を包含することができる。サセプタ１２１は、処理空間１１１内に配置され、円板形状に提供され得る。サセプタ１２１は、支持軸１２２によって支持され得る。基板Ｗは、サセプタ１２１の上面に置かれることができる。サセプタ１２１の内部には、電極（図示せず）が提供され得る。電極は、外部電源に連結され、印加された電力によって静電気を発生させ得る。発生された静電気は、基板Ｗをサセプタ１２１に固定させ得る。サセプタ１２１の内部には、加熱部材１２５が提供され得る。一例によれば、加熱部材１２５は、ヒーティングコイルであり得る。また、サセプタ１２１の内部には、冷却部材１２６が提供され得る。冷却部材は、冷却水が流れる冷却ラインに提供され得る。加熱部材１２５は、基板Ｗを予め設定された温度に加熱することができる。冷却部材１２６は、基板Ｗを強制冷却させ得る。工程処理が完了された基板Ｗは、常温状態又は次の工程進行に要求される温度に冷却され得る。
【００５０】
バッフル１３０は、サセプタ１２１の上部に位置することができる。バッフル１３０には、ホール１３１が形成され得る。ホール１３１は、バッフル１３０の上面から下面まで提供される貫通ホールとして提供され、バッフル１３０の各領域に均一に形成され得る。
【００５１】
再び図１を参照すれば、プラズマ発生ユニット３００は、工程チャンバー１１０の上部に位置することができる。プラズマ発生ユニット３００は、ソースガスを放電させてプラズマを生成し、生成されたプラズマを処理空間１１１へ供給することができる。プラズマ発生ユニット３００は、電源３１１、プラズマチャンバー３１２、及びコイル３１３を包含することができる。さらに、前記プラズマ発生ユニット３００は、第１ソースガス供給部３２０、第２ソースガス供給部３２２、及び流入ダクト３４０をさらに包含できる。
【００５２】
プラズマチャンバー３１２は、工程チャンバー１１０の外部に位置することができる。一例によれば、プラズマチャンバー３１２は、工程チャンバー１１０の上部に位置されて工程チャンバー１１０に結合され得る。プラズマチャンバー３１２には、上面及び下面が開放された放電空間３１０が内部に形成され得る。プラズマチャンバー３１２の上端は、ガス供給ポート３２５によって密閉され得る。ガス供給ポート３２５は、第１ソースガス供給部３２０に連結され得る。第１ソースガスは、ガス供給ポート３２５を通じて放電空間３１０へ供給され得る。第１ソースガスは、ジフルオロメタンＣＨ2Ｆ2（Ｄｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）、窒素Ｎ2、及び酸素Ｏ2を包含することができる。選択的に第１ソースガスは、四フッ化炭素ＣＦ4（Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅ）等他の種類のガスをさらに包含できる。
【００５３】
コイル３１３は、誘導結合形プラズマ（ＩＣＰ）コイルであり得る。コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の外部でプラズマチャンバー３１２に複数回巻かれる。コイル３１３は、放電空間３１０に対応する領域でプラズマチャンバー３１２に巻かれる。コイル３１３の一端は、電源３３２に連結され、他端は接地され得る。
【００５４】
電源３１１は、コイル３１３に高周波電流を供給することができる。コイル３１３に供給された高周波電力は、放電空間３１０へ印加され得る。高周波電流によって放電空間３１０には誘導電気場が形成され、放電空間３１０内の第１ソースガスは、誘導電気場からイオン化に必要であるエネルギーを得てプラズマ状態に変換され得る。
【００５５】
プラズマ発生ユニット３００の構造は、上述した例に限定されず、ソースガスからプラズマを発生させるための多様な構造が使用され得る。
【００５６】
流入ダクト３４０は、プラズマチャンバー３１２と工程チャンバー１１０との間に位置することができる。流入ダクト３４０は、工程チャンバー１１０の開放された上面を密閉し、下端にバッフル１３０が結合することができる。流入ダクト３４０の内部には、流入空間３４１が形成され得る。流入空間３４１は、放電空間３１０と処理空間１１１を連結し、放電空間３１０で生成されたプラズマが処理空間１１１へ供給される通路に提供することができる。
【００５７】
流入空間３４１は、流入口３４１ａと拡散空間３４１ｂを包含することができる。流入口３４１ａは、放電空間３１０の下部に位置し、放電空間３１０に連結され得る。放電空間３１０で生成されたプラズマは、流入口３４１ａを通じて流込し得る。拡散空間３４１ｂは、流入口３４１ａの下部に位置し、流入口３４１ａと処理空間１１１を連結することができる。拡散空間３４１ｂは、下に行くほど、断面積がだんだん広くなり得る。拡散空間３４１ｂは、逆漏斗形状を有することができる。流入口３４１ａで供給されたプラズマは、拡散空間３４１ｂを通過する間に拡散され得る。
【００５８】
放電空間３１０で発生されたプラズマが工程チャンバー１１０へ供給される通路には、第２ソースガス供給部３２２が連結され得る。例えば、第２ソースガス供給部３２２は、コイル３１３の下端が提供される位置と拡散空間３４１ｂの上端が提供される位置との間でプラズマが流れる通路へ第２ソースガスを供給することができる。一例によれば、第２ソースガスは、三フッ化窒素ＮＦ3（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｔｒｉｆｌｕｏｒｉｄｅ）を包含することができる。選択的に、第２ソースガスの供給無しで、第１ソースガスのみで蝕刻工程が遂行されることもできる。
【００５９】
図２は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットを示す回路図である。図２に示したように、前記プラズマ発生ユニット３００は、ＲＦ電源３１１、プラズマチャンバー３１２、コイル３１３、容量性素子３１４、及び制御器３１５を包含することができる。
【００６０】
前記ＲＦ電源３１１は、ＲＦ信号を提供することができる。前記プラズマチャンバー３１２は、内部にガスが注入されてプラズマが生成され得る。前記コイル３１３は、前記プラズマチャンバー３１２に設置され、前記ＲＦ信号が印加されてプラズマチャンバー３１２に電磁場を誘導することができる。前記容量性素子３１４は、前記コイル３１３の接地端に連結され得る。前記制御器３１５は、前記コイル３１３のインピーダンスと前記容量性素子３１４のインピーダンスとの間の比率を調節することができる。
【００６１】
一実施形態によれば、前記ＲＦ電源３１１は、ＲＦ信号を生成してコイル３１３へ伝送することができる。前記ＲＦ電源３１１は、ＲＦ信号を通じてプラズマチャンバー３１２へ高周波電力を伝達することができる。本発明の一実施形態によれば、前記ＲＦ電源３１１は、正弦波状のＲＦ信号を生成して出力することができるが、前記ＲＦ信号はこれに制限されず、球形波、三角波、鋸歯波、パルス波状等多様な波形状を有することができる。
【００６２】
前記プラズマチャンバー３１２は、ガスが注入され、注入されたガスからプラズマを生成することができる。一実施形態によれば、前記プラズマチャンバー３１２は、ＲＦ信号を通じて伝達される高周波電力を利用してチャンバーへ注入されるガスをプラズマ状態に変化させ得る。
【００６３】
一実施形態によれば、前記プラズマチャンバー３１２は、円柱形又は多角柱形に形成できるが、チャンバーの形状はこれに制限されず、底面が互いに異なる２以上の柱が連結されている構造に形成されることもあり得る。例えば、前記プラズマチャンバー３１２は、底面の直径が異なる２つの円柱の間に円錐台が連結された形状を有することもあり得る。
【００６４】
前記コイル３１３は、前記ＲＦ電源３１１からＲＦ信号が印加されてプラズマチャンバー３１２へ電磁場を誘導することができる。高周波のＲＦ信号が印加されたコイル３１３はコイル内に電磁場を発生させ、プラズマチャンバー３１２へ流れ込まれるガスは前記電磁場によって気体からプラズマに状態に変化することができる。
【００６５】
図３は、本発明の一実施形態によるプラズマチャンバー及びそれに設置されたコイルと容量性素子を示す斜視図である。図３に示したように、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の外部に巻かれて設置され得る。
【００６６】
本発明の一実施形態によれば、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の側面に巻かれて設置され得る。例えば、図３に示したように、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の側面の全体に掛けて巻かれるように設置されることができるが、実施形態にしたがって、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の側面一部のみに巻かれるように設置されることもあり得る。
【００６７】
一実施形態によれば、前記コイル３１３とプラズマチャンバー３１２の壁との間には、ファラデーシールドが具備されて、コイルとプラズマチャンバーとの間の容量性結合を減少させ得る。
【００６８】
図４は、本発明の他の実施形態によるプラズマチャンバー及びそれに設置されたコイルと容量性素子を示す斜視図である。図４に示したように、本発明の他の実施形態によれば、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の上面に巻かれるように設置されることもあり得る。実施形態にしたがって、前記コイル３１３は、プラズマチャンバー３１２の側面と上面との両方に設置されるか、或いはその中でいずれか１つのみに設置されることもあり得る。
【００６９】
前記容量性素子３１４は、コイル３１３の一端に連結され得る。本発明の一実施形態によれば、図３及び図４に示したように、前記容量性素子３１４は、コイル３１３の接地端に直列に連結され得る。
【００７０】
一実施形態によれば、前記容量性素子３１４は、キャパシタンスが変更されることができる可変キャパシターを包含することができる。例えば、前記容量性素子３１４は、制御器３１５によって、キャパシタンスが調節される１つ又はその以上の可変キャパシターであり得る。
【００７１】
本発明の一実施形態によれば、前記可変キャパシター３１４は、キャパシターを構成する導電体の間の間隔が調節されてキャパシタンスが変更されることができる。例えば、前記可変キャパシター３１４は、ステッピングモーターとギヤ端が結合された駆動手段を利用して導電体との間の間隔を機械的に調節することができ、この実施形態において、前記制御部３１５は、前記駆動手段の動作を制御する制御信号を生成して可変キャパシター３１４へ伝送することができる。
【００７２】
本発明の他の実施形態によれば、前記容量性素子３１４は、多数のキャパシター及び前記キャパシターをコイル３１３に連結させる多数のスイッチングを包含することもあり得る。
【００７３】
図５は、本発明の一実施形態による容量性素子の例示的な構成を示す回路図である。図５に示したように、前記容量性素子３１４は、互いに並列に連結された多数のキャパシター３１４１、及び前記キャパシター３１４１をコイル３１３に連結させる多数のスイッチ３１４２を包含することができる。
【００７４】
前記多数のキャパシター３１４１の各々は、互いに異なるキャパシタンスを有することができるが、実施形態にしたがって、前記多数のキャパシター３１４１の一部又は全ては、同一のキャパシタンスを有することもあり得る。この実施形態において、前記制御器３１５は、前記多数のスイッチ３１４２の開閉を制御する制御信号を生成して容量性素子３１４へ伝送することができ、前記スイッチ３１４２は、前記制御信号にしたがってスイッチングされて容量性素子３１４のキャパシタンスを所定の値に調節することができる。
【００７５】
前記制御器３１５は、コイル３１３のインピーダンスと容量性素子３１４のインピーダンスとの間の比率を調節することができる。一実施形態によれば、前記制御器３１５は、前記比率を調節するために容量性素子３１４のインピーダンスを変更するように制御信号を生成し、これを容量性素子３１４へ出力することができる。
【００７６】
図６は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットを概略的に示す回路図である。図６に示したように、プラズマチャンバー３１２に巻かれたコイル３１３は、インダクタとして表示されることができ、コイル３１３の接地端に直列に連結された容量性素子３１４は、可変キャパシターとして表示され得る。図６において、コイル３１３のインピーダンスはＺLと表示され、容量性素子３１４のインピーダンスはＺCと表示され、コイル３１３の入力端電圧はＶ1と表示され、容量性素子３１４の入力端電圧、即ち、コイル３１３の出力端電圧はＶ2と表示される。
【００７７】
本発明の一実施形態によれば、前記制御器３１５は、容量性素子のインピーダンスＺCがコイルのインピーダンスＺLの半分になるように前記容量性素子のインピーダンスを調節することができる。例えば、前記制御器３１５は容量性素子３１４に含まれたキャパシターのキャパシタンス値を変更して、容量性素子のインピーダンスＺCとコイルのインピーダンスＺLが次のような関係を有するように制御することができる。
【００７８】
【数１】
2014132634.tif 000003
【００７９】
この実施形態で、前記制御器３１５は、ＲＦ信号の周波数ωに関する情報を獲得し、前記周波数とコイル３１３のインダクタンスＬを利用してコイルのインピーダンスＺLを計算することができる。その後、前記制御器３１５は、容量性素子のインピーダンスＺCをコイルのインピーダンスＺLの半分になるようにする容量性素子３１４のキャパシタンスＣを算出し、容量性素子３１４が前記算出されたキャパシタンス値を有するように制御することができる。
【００８０】
本発明の他の実施形態によれば、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号と容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号を比較して、比較結果にしたがって前記容量性素子のインピーダンスＺCを調節することもできる。
【００８１】
この実施形態において、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅と、容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅を比較することができる。実施形態にしたがって、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加される電流の振幅と、容量性素子３１４へ印加される電流の振幅を比較することもあり、コイル３１３へ印加される平均電圧又は電流の大きさと、容量性素子３１４へ印加される平均電圧又は電流の大きさを比較することもあり、コイル３１３へ印加されるｒｍｓ電圧又は電流の大きさと、容量性素子３１４へ印加されるｒｍｓ電圧又は電流の大きさを比較することもできる。
【００８２】
一実施形態によれば、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅が容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅より大きければ、前記容量性素子３１４のインピーダンスＺCを増加させるように制御することができる。また、前記制御器３１５はコイル３１３へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅が容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅より小さければ、前記容量性素子３１４のインピーダンスＺCを減少させるように制御することができる。
【００８３】
図７及び図８は、本発明の一実施形態にしたがってコイル両端の電圧大きさが互いに異なる状態、即ちコイル３１３へ不平衡電圧が印加された場合、コイル両端の電圧波形を示すグラフである。図７に示したように、コイル３１３の入力端において測定された電圧Ｖ1の振幅が容量性素子３１４の入力端で測定された電圧Ｖ2の振幅より大きい場合、前記制御器３１５は、容量性素子３１４へ制御信号を出力して容量性素子のインピーダンスＺCを増加させ得る。
【００８４】
反対に、図８に示したように、コイル３１３の入力端で測定された電圧Ｖ1の振幅が容量性素子３１４の入力端で測定された電圧Ｖ2の振幅より小さい場合、前記制御器３１５は、容量性素子３１４へ制御信号を出力して容量性素子のインピーダンスＺCを減少させ得る。
【００８５】
図９は、本発明の一実施形態にしたがってコイル両端の電圧大きさが同一である状態、即ちコイル３１３へ平衡電圧が印加された場合、コイル両端の電圧波形を示すグラフである。前述したように、前記制御器３１５が容量性素子３１４のインピーダンスを調節して、コイルへ印加される電圧Ｖ1の振幅と容量性素子３１４へ印加される電圧Ｖ2の振幅とが同一になれば、コイル３１３へ平衡電圧が印加され得る。
【００８６】
再び図２を参照すれば、前記プラズマ発生ユニット３００は、コイル３１３の入力端に連結されてコイル３１３へ印加されるＲＦ信号を感知する第１センサー３１６、及び容量性素子３１４の入力端に連結されて容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号を感知する第２センサー３１７を包含することができる。
【００８７】
一実施形態によれば、前記第１センサー３１６及び前記第２センサー３１７は、ＲＦ信号の電圧、電流、又は電圧と電流との両方を感知し、感知されたＲＦ信号に関する情報を制御部３１５へ伝達することができる。前記制御部３１５は、第１センサー３１６及び第２センサー３１７から受信されたＲＦ信号に関する情報に基づいて、容量性素子３１４のインピーダンスを調節することができる。
【００８８】
前記第１センサー３１６及び前記第２センサー３１７は、ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つを測定することができ、測定されたデータを制御器３１５へ伝送することができる。
【００８９】
本発明の一実施形態によれば、前記制御器３１５は、コイルのインピーダンスＺLと容量性素子のインピーダンスＺCとの間の比率を、予め設定された周期毎に反復的に調節することができる。例えば、前記制御器３１５は、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号と容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号とを周期的にモニターリングし、モニターリング結果に基づいて、前述した容量性素子のインピーダンスＺCの調節を反復的に遂行できる。前記容量性素子のインピーダンスＺC調節周期は、実施形態にしたがって多様な値に設定され得る。
【００９０】
本発明の他の実施形態によれば、前記制御器３１５は、ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合に、前記比率を調節することもできる。プラズマ処理工程の途中に、ＲＦ電源３１１から出力されるＲＦ信号の特性、例えば振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更されることができ、この場合、コイル両端に掛かる電圧の大きさが変更されてコイル３１３へ不平衡電圧が印加され得る。
【００９１】
したがって、前記制御器３１５は、ＲＦ電源３１１から出力されるＲＦ信号をモニターリングしてＲＦ信号の特性変更を検出するか、或いは、ＲＦ信号の特性が変更されたことを知らせる情報を受信し、それによってＶ1とＶ2の比較及びＺCの調節を遂行できる。
【００９２】
本発明のその他の実施形態によれば、前記制御器３１５は、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更される場合、前記比率を調節することもできる。プラズマ処理工程の途中に、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスの特性、例えば成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更されることができ、この場合コイル両端に掛かる電圧の大きさが変更されてコイル３１３へ不平衡電圧が印加され得る。
【００９３】
したがって、前記制御器３１５は、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスが変更されたことを知らせる情報を受信し、それによってＶ1とＶ2の比較及びＺCの調節を遂行できる。
【００９４】
実施形態にしたがって、前記制御器３１５は、容量性素子のインピーダンスＺCを周期的に調節する途中に、ＲＦ信号の特性が変更されるか、或いはプラズマチャンバー３１２へ注入されるガスが変更される場合、容量性素子のインピーダンスＺC調節を追加的に遂行することもあり得る。その結果、プラズマ処理工程において、コイル３１３の両端の平衡電圧が持続的に維持され得る。
【００９５】
図１０は、本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法を説明するフローチャートである。図１０に示したように、前記プラズマ発生ユニットの制御方法４００は、コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報及び前記コイルの接地端に連結された容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階（Ｓ４１）、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階（Ｓ４２）、及び比較結果にしたがって前記コイルのインピーダンスＺLと前記容量性素子のインピーダンスＺCとの間の比率を調節する段階を包含することができる。
【００９６】
前記プラズマ発生ユニットの制御方法４００は、前述したプラズマ発生ユニット３００に含まれた制御器３１５で遂行できる。前記プラズマ発生ユニットの制御方法４００を実行するプログラムは前記制御器３１５に連結された格納部（例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ、メモリ、記録媒体等）に格納されることができ、前記制御器３１５は格納部から前記プログラムを読み出してプラズマ発生ユニットの制御方法４００を実行することができる。前記制御器３１５は、前記プログラムを読み出して実行させることができるプロセッサー、例えばＣＰＵ等で構成されることができる。
【００９７】
前記受信する段階（Ｓ４１）は、コイル３１３の入力端に連結されたＲＦ信号センサーから前記コイルへ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階、及び容量性素子３１４の入力端に連結されたＲＦ信号センサーから容量性素子へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階を包含することができる。前記ＲＦ信号センサーから受信されるＲＦ信号に関する情報は、ＲＦ信号の振幅、周波数，及び位相の中で少なくとも１つに関する情報を包含することができる。
【００９８】
前記比較する段階（Ｓ４２）は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅と容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅を比較する段階を包含することができる。実施形態にしたがって、前記比較する段階（Ｓ４２）はＲＦ信号の平均電圧、ｒｍｓ電圧の大きさを比較することもでき、ＲＦ信号の電流を比較することもできる。
【００９９】
前記調節する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅が容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅より大きければ（Ｓ４２で「はい」の場合）、容量性素子のインピーダンスＺCを増加させる段階（Ｓ４３）を包含することができる。
【０１００】
また、前記調節する段階は、前記コイルへ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ1の振幅が容量性素子へ印加されるＲＦ信号の電圧Ｖ2の振幅より小さければ（Ｓ４２で「いいえ」の場合）、容量性素子のインピーダンスＺCを減少させる段階（Ｓ４４）を包含することができる。
【０１０１】
本発明の一実施形態によれば、前記プラズマ発生ユニットの制御方法４００に含まれる前述した段階（Ｓ４１乃至Ｓ４４）は、予め設定された周期毎に反復的に遂行できる。その結果、コイル３１３の両端の電位差は、プラズマ処理工程において０に維持され得る。
【０１０２】
図１１は、本発明の他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４１０を説明するフローチャートである。図１１に図示された本発明の他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４１０は、前述した段階（Ｓ４１乃至Ｓ４４）を、ＲＦ電源３１１から出力されるＲＦ信号の特性が変更される場合に、遂行できる。
【０１０３】
例えば、図１１に示したように、前記プラズマ発生ユニットの制御方法４１０は、ＲＦ電源から出力されるＲＦ信号をモニターリングする段階（Ｓ４０１）、前記ＲＦ信号の振幅、位相、及び周波数の中で少なくとも１つが変更される場合（Ｓ４０２で「はい」の場合）、コイルへ印加されるＲＦ信号の情報及び容量性素子へ印加されるＲＦ信号の情報を受信する段階（Ｓ４１）、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階（Ｓ４２）、及び比較結果にしたがって前記コイルのインピーダンスＺLと前記容量性素子のインピーダンスＺCとの間の比率を調節する段階を包含することができる。
【０１０４】
前述した本発明の他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４１０は、図１０に示したように、予め設定された周期にしたがって反復的に容量性素子のインピーダンスＺCを調節しながら、ＲＦ信号の特性が変更される場合、追加的に遂行されることもできる。
【０１０５】
図１２は、本発明のその他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４２０を説明するフローチャートである。図１２に図示された本発明のその他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４２０は、前述した段階（Ｓ４１乃至Ｓ４４）を、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスが変更される場合に、遂行できる。
【０１０６】
例えば、図１２に示したように、前記プラズマ発生ユニットの制御方法４２０は、プラズマチャンバー３１２へ注入されるガスの変更が通知される段階（Ｓ４０）、コイル３１３へ印加されるＲＦ信号に関する情報及び容量性素子３１４へ印加されるＲＦ信号に関する情報を受信する段階（Ｓ４１）、前記コイルへ印加されるＲＦ信号と前記容量性素子へ印加されるＲＦ信号を比較する段階（Ｓ４２）、及び比較結果にしたがって前記コイルのインピーダンスＺLと前記容量性素子のインピーダンスＺCとの間の比率を調節する段階を包含することができる。
【０１０７】
前記通知される段階（Ｓ４０）は、前記制御器３１５がプラズマチャンバー３１２へ注入されるガスの成分、組成、及び圧力の中で少なくとも１つが変更されたことを知らせる情報を受信する段階を包含することができる。
【０１０８】
前述した本発明のその他の実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４２０は、図１０に示したように、予め設定された周期にしたがって反復的に容量性素子のインピーダンスＺCを調節しながら、チャンバーへ注入されるガスの特性が変更される場合、追加的に遂行されることもできる。
【０１０９】
前述した本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニットの制御方法４００、４１０、４２０は、コンピューターで実行されるためのプログラムに製作されてコンピューターが読み出すことができる記録媒体に格納され得る。前記コンピューターが読み出すことができる記録媒体は、コンピューターシステムによって読み出すことができるデータが格納されるすべての種類の格納装置を含む。コンピューターが読み出すことができる記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置等がある。
【０１１０】
図１３は、本発明の一実施形態にしたがって調節される容量性素子３１４のキャパシタンスにしたがうコイル両端の電圧大きさを比較するグラフである。図１３に図示されたグラフで、Ｖ1はコイル３１３の入力端で測定された電圧の大きさを示し、Ｖ2はコイル３１３の接地端、即ち容量性素子３１４の入力端で測定された電圧の大きさを示す。
【０１１１】
図１３に図示されたグラフは、直径が１２０ｃｍであり、高さが２３ｃｍである円筒形プラズマチャンバー３１２の側面に巻かれたコイル３１３へ１３．５６ＭＨｚのＲＦ信号を印加し、プラズマチャンバー３１２へ工程ガスとしてＯ2を６０００ｍＴｏｒｒに注入し、Ｎ2を６００ｍＴｏｒｒに注入した場合、コイル３１３両端の電圧を測定した結果を示す。
【０１１２】
図１３に示したように、前記制御器３１５は、コイルへ印加される電圧Ｖ1の大きさが容量性素子へ印加される電圧Ｖ2の大きさより大きい場合、キャパシタンスを減少させて容量性素子３１４のインピーダンスを増加させ得る。反対に、前記制御器３１５は、コイルへ印加される電圧Ｖ1の大きさが容量性素子へ印加される電圧Ｖ2の大きさより小さい場合、キャパシタンスを増加させて容量性素子３１４のインピーダンスを減少させ得る。
【０１１３】
図１３に図示されたグラフにしたがえば、キャパシタンスが９０ｐＦに調節される時、Ｖ1とＶ2の大きさは同一になり、コイル３１３へ平衡電圧が印加され得る。一実施形態によれば、容量性素子のインピーダンスＺCがコイルのインピーダンスＺLの半分になる場合、コイル３１３へ平衡電圧が印加され得る。図１３に図示されたグラフにしたがえば、キャパシタンスが９０ｐＦである時、ＺCがＺLの半分になることができる。
【０１１４】
図１４は、本発明の一実施形態にしたがって調節される容量性素子３１４のキャパシタンスにしたがうチャンバー内プラズマの密度を示すグラフである。図１４に示したように、キャパシタンスが９０ｐＦに調節されてコイル３１３へ平衡電圧が印加される場合、チャンバー内に生成されるプラズマの密度が最大になることを確認できる。
【０１１５】
図１５は、本発明の一実施形態にしたがってコイル３１３へ不平衡電圧が印加される場合と平衡電圧が印加される場合、プラズマによるアッシングレート（ａｓｈｉｎｇ  ｒａｔｅ）を比較するグラフである。
【０１１６】
図１５に図示されたグラフは、ウエハーの温度が２５０℃であり、ＲＦ電力が４．５ｋＷであり、チャンバーへＯ2が６０００ｍＴｏｒｒに注入され、Ｎ2が６００ｍＴｏｒｒに注入される場合、ウエハーに覆われたフォトレジストが１分間に除去される垂直深さをÅ単位で測定したことである。また、図１５に図示されたグラフは、キャパシタンスを１０ｐＦに設定してコイルに不平衡電圧を印加した場合と、キャパシタンスを９０ｐＦに設定してコイルに平衡電圧を印加した場合に対して、各々２回アッシングレートを測定した。
【０１１７】
図１５に示したように、キャパシタンスを９０ｐＦに設定してコイルに平衡電圧を印加した場合のアッシングレートは、各々７２２０６Å及び７２２０５Åに測定され、これは同一の条件でキャパシタンスを１０ｐＦに設定してコイルへ不平衡電圧を印加した場合のアッシングレートである６７１８６Å及び６６１５９Åより大きいことがわかる。
【０１１８】
以上、コイルのインピーダンスとコイルの接地端に連結された容量性素子のインピーダンスとの間の比率を調節して、コイルに平衡電圧を印加するプラズマ発生ユニット及びそれを制御する方法を説明した。
【０１１９】
本発明の一実施形態によるプラズマ発生ユニット及びそれを制御する方法によれば、コイルとプラズマチャンバーとの間の容量性結合が減少し、プラズマチャンバー内に高密度の均一なプラズマが持続的に生成されることができ、プラズマ生成の時に損失される電力量が減少し、チャンバー壁面の損傷が減少する効果を得られる。
【符号の説明】
【０１２０】
３００  プラズマ発生ユニット、
３１１  ＲＦ電源、
３１２  プラズマチャンバー、
３１３  コイル、
３１４  容量性素子、
３１５  制御器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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