본 발명은 고주파 발전기의 전력을 최대로 챔버에 전달하기 위한 고주파 정합 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 과정의 건식 식각이나 기상 증착 공정 등의 진행에 있어 플라즈마를 형성하기 위해 챔버에 인가되는 고주파를 정합시키기 위한 고주파 정합 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency matching device and method for maximally delivering power of a high frequency generator to a chamber. More particularly, the present invention relates to a chamber for forming a plasma in a dry etching process or a vapor deposition process of a semiconductor manufacturing process. A high frequency matching device and method for matching high frequency applied.
반도체 소자를 제조하기 위해 플라즈마를 사용하는 공정은 진공 상태의 공정 챔버를 포함한다. 일정한 환경으로 조성된 공정 챔버 내에서 플라즈마를 발생시키기 위해서는 반응 가스가 공정 챔버로 공급되어야 하는 동시에 고주파 전력이 공급되는 반응 가스와 결합하여야 한다. 즉 상기 고주파 전력에 의해 상기 반응 가스가 들뜬 상태가 되면 상기 공정 챔버 내의 웨이퍼에 원하는 공정이 이루어진다.The process of using plasma to fabricate a semiconductor device includes a process chamber in a vacuum. In order to generate a plasma in a process chamber formed in a constant environment, a reaction gas must be supplied to the process chamber and combined with a reaction gas supplied with high frequency power. That is, when the reaction gas is excited by the high frequency power, a desired process is performed on the wafer in the process chamber.
상기와 같이 플라즈마 상태를 이용하는 공정에서는 플라즈마 상태를 만들기 위해 고주파 전력을 챔버 내로 인가하게 되는데, 이 때 고주파 전력을 발전기에서 챔버로 최대한 전달하기 위해서는 임피던스 정합(Impedance Matching)이 필요하며 임피던스가 정합되지 않은 경우에는 반사파가 발생하게되어 고주파 전력 인가에 손실이 발생하며 반사파 유입으로 인해 고주파 발전기의 손상을 초래할 수도 있다.In the process using the plasma state as described above, high frequency power is applied into the chamber to make the plasma state. In this case, impedance matching is required to transfer the high frequency power from the generator to the chamber as much as possible, and the impedance is not matched. In this case, the reflected wave is generated to cause a loss in the application of the high frequency power, and the influx of the reflected wave may cause damage to the high frequency generator.
따라서, 효율적인 고주파 인가를 위해서 고주파 발전기의 출력 임피던스와 챔버의 입력 임피던스를 등화시켜 임피던스를 정합시키는 고주파 정합장치(RF Matching Box)를 이용하고 있다.Therefore, in order to efficiently apply a high frequency, an RF matching box is used to match the impedance by equalizing the output impedance of the high frequency generator and the input impedance of the chamber.
미합중국 특허 6,424,232호(issued to Mavretic, et al.)에는 가변 부하 임피던스를 RF발전기 임피던스와 정합하는 방법 및 장치에 예가 개시되어 있다.US Pat. No. 6,424,232 (issued to Mavretic, et al.) Discloses an example in a method and apparatus for matching a variable load impedance with an RF generator impedance.
도 1은 고주파 정합 장치의 사용 상태를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram illustrating a state of use of a high frequency matching device.
고주파 정합 장치(20)는 고주파 발전기(10)의 출력단과 챔버(30)의 입력단 사이에 결합된다. 고주파 정합 장치(20)는 가변 임피던스의 임피던스 값을 가변 범위의 최대값에서부터 최소값까지 순차적으로 변화시켜가며 반사파가 최소가 되는 정합 임피던스를 찾아내게 된다.The high frequency matching device 20 is coupled between the output end of the high frequency generator 10 and the input end of the chamber 30. The high frequency matching device 20 sequentially changes the impedance value of the variable impedance from the maximum value to the minimum value of the variable range and finds the matching impedance of which the reflected wave is minimum.
상기와 같은 상태는 고주파 발전기(10)의 출력 임피던스는 챔버(30)의 입력 임피던스와 정합된 상태로, 고주파 발전기(10)로부터 발생시킨 고주파 전력은 고주파 정합 장치(20)를 통하여 손실 없이 반응 챔버(30)의 전극판으로 인가된다. 이 때, 공급된 진행파는 챔버(30)에서는 반사파가 발생하지만, 상기 반사파는 고주파 정합 장치(20)에서 임피던스 정합에 의해 재 반사되어 챔버(30) 방향으로 되돌아가게 되어, 결과적으로 고주파 발전기(10)에서 인가한 고주파 전력은 전량 챔버(30) 로 인가된다.In the above state, the output impedance of the high frequency generator 10 is matched with the input impedance of the chamber 30, and the high frequency power generated from the high frequency generator 10 passes through the high frequency matching device 20 without loss. 30 is applied to the electrode plate. At this time, the supplied traveling wave is reflected wave in the chamber 30, but the reflected wave is reflected back by the impedance matching in the high frequency matching device 20 and returned to the chamber 30, and consequently, the high frequency generator 10 The high frequency power applied from) is applied to all the chamber 30.
그러나 고주파 정합 장치(20)가 고주파 발전기(10) 출력 임피던스와 챔버(30)의 입력 임피던스가 정확히 정합되는 위치를 찾기 위해서는 상기 가변 임피던스의 가변 범위 전체에 걸쳐 임피던스를 변화시켜가며 상기 임피던스의 정합 위치를 찾아야 한다. 따라서 상기 임피던스의 정합 위치를 찾는데 소비되는 시간이 길어져 공정 전체의 생산 효율을 저하시키는 단점이 있으며, 또한 정합 임피던스값과 상대적으로 차이가 큰 임피던스 값까지 가변함에 따라 이 때 발생되는 큰 전력의 반사파가 고주파 발전기(10)로 유입되어 고주파 발전기(10)를 손상시키는 문제점이 있다.However, in order to find the position where the high frequency matching device 20 output impedance of the high frequency generator 10 and the input impedance of the chamber 30 are exactly matched, the impedance matching position is varied while varying the impedance over the variable range of the variable impedance. You must find Therefore, the time required to find the matching position of the impedance is long, which reduces the production efficiency of the entire process. Also, the reflected wave of the large power generated at this time is varied as the impedance value is relatively different from the matching impedance value. Is introduced into the high frequency generator 10 has a problem that damages the high frequency generator (10).
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1목적은 임피던스의 가변 범위 중 일부 범위의 임피던스를 가변시켜 고주파 발전기의 임피던스와 챔버의 임피던스를 정합시키도록 함으로써, 고주파 정합에 소요되는 시간을 단축하며, 동시에 과도한 반사파 유입으로 인한 상기 고주파 발전기의 손상을 방지할 수 있는 고주파 정합 장치를 제공하는데 있다.The first object of the present invention for solving the above problems is to change the impedance of a part of the variable range of the impedance to match the impedance of the high frequency generator and the impedance of the chamber, thereby reducing the time required for high frequency matching In addition, at the same time to provide a high frequency matching device that can prevent damage to the high frequency generator due to excessive reflection wave inflow.
본 발명의 제2목적은 고주파 정합에 소요되는 시간을 단축하며, 상기 고주파 발전기의 손상을 방지할 수 있는 고주파 정합 방법을 제공하는데 있다.It is a second object of the present invention to shorten the time required for high frequency matching, and to provide a high frequency matching method capable of preventing damage to the high frequency generator.
도 1은 고주파 정합 장치의 사용 상태를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram illustrating a state of use of a high frequency matching device.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고주파 정합 장치를 설명하기 위한 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram for explaining a high frequency matching device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 가변 임피던스부의 임피던스 값에 따른 반사파의 크기를 도시한 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing the magnitude of the reflected wave according to the impedance value of the variable impedance unit shown in FIG. 2.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고주파 정합 방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a high frequency matching method according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 고주파 발전기200 : 고주파 정합 장치100: high frequency generator 200: high frequency matching device
210 : 가변 임피던스부212 : 임피던스 소자부210: variable impedance unit 212: impedance element unit
214 : 가변 리액터216 : 콘덴서214: variable reactor 216: condenser
218 : 제어 모터220 : 센싱부218 control motor 220 sensing unit
230 : 검출부240 ; 임피던스 설정부230: detection unit 240; Impedance setting part
250 : 임피던스 가변 제어부300 : 챔버250: variable impedance control unit 300: chamber
상기 본 발명의 제1목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고주파 발전기의 출력단과 챔버의 입력단 사이에 결합되어 상기 출력단의 임피던스와 상기 입력단의 임피던스를 정합하기 위해 임피던스 값이 가변되는 가변 임피던스부와, 상기 가변 임피던스부의 임피던스 값이 가변되는 동안, 상기 고주파 발전기의 출력 신호와, 상기 출력신호에 따른 반사파 신호를 검출하기 위한 검출부와, 상기 검출부에 의해 검출된 신호들로부터 상기 반사파 발생이 최소가 되는 정합 임피던스 값을 검출하기 위한 임피던스 설정부 및 상기 가변 임피던스부의 초기 임피던스 값이 상기 검출된 정합 임피던스 값과 대응하도록 상기 가변 임피던스부의 동작을 제어하고, 상기 검출되는 신호들에 따라 상기 가변 임피던스부의 임피던스 값이 가변되도록 상기 가변 임피던스부의 동작을 제어하기 위한 임피던스 가변 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파 정합 장치를 제공한다.In order to achieve the first object of the present invention, the present invention provides a variable impedance unit coupled between an output terminal of a high frequency generator and an input terminal of a chamber, and an impedance value of which is varied to match the impedance of the output terminal and the impedance of the input terminal; While the impedance value of the variable impedance unit is varied, a matching impedance for minimizing the generation of the reflected wave from the signals detected by the detector and the detector for detecting the output signal of the high frequency generator, the reflected wave signal according to the output signal, and the like. The operation of the variable impedance unit is controlled such that an initial impedance value of the impedance setting unit and the variable impedance unit for detecting a value correspond to the detected matching impedance value, and the impedance value of the variable impedance unit is variable according to the detected signals. The variable impedance unit It includes a variable impedance control unit for controlling the operation to provide high frequency matching device, characterized in that formed.
상기 가변 임피던스부는 가변 콘덴서, 가변 저항 및 가변 리액터의 조합으로 이루어진 가변 임피던스 소자부 및 상기 가변 임피던스 소자 각각의 임피던수 값을 가변시키기 위한 제어 모터를 포함한다.The variable impedance unit includes a variable impedance element unit consisting of a combination of a variable capacitor, a variable resistor, and a variable reactor, and a control motor for varying the impedance value of each of the variable impedance elements.
본 발명의 제2목적을 달성하기 위해 본 발명은,In order to achieve the second object of the present invention,
a) 고주파 발전기의 전원을 챔버로 인가하는 단계;a) applying power of a high frequency generator to the chamber;
b) 상기 고주파 발전기의 임피던스 값과 상기 챔버의 임피던스 값을 정합하기 위한 가변 임피던스부의 초기 임피던스 값을 설정하는 단계;b) setting an initial impedance value of a variable impedance unit to match an impedance value of the high frequency generator and an impedance value of the chamber;
c) 상기 초기 임피던스 값을 기준으로 가변 임피던스부의 임피던스 값을 가변시켜 상기 고주파 발전기의 임피던스 값과 상기 챔버의 임피던스 값을 정합하며, 상기 정합된 임피던스 값을 검출하는 단계;c) varying an impedance value of a variable impedance unit based on the initial impedance value, matching an impedance value of the high frequency generator and an impedance value of the chamber, and detecting the matched impedance value;
d) 상기 검출된 정합 임피던스 값과 대응하도록 상기 가변 임피던스부의 초기 임피던스 값을 재설정하는 단계; 및d) resetting an initial impedance value of the variable impedance unit to correspond to the detected matched impedance value; And
e) 상기 c), d)단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 정합 방법을 제공한다.e) providing a high frequency matching method comprising repeating steps c) and d).
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 상기 고주파 정합 장치 및 방법은 상기 임피던스 설정부에서 자동으로 초기 임피던스 값을 설정하고, 상기 설정값을 기준으로 임피던스를 정합하므로 고주파 정합에 소요되는 시간을 단축시킨다. 따라서 반도체 소자의 생산 효율을 향상시킨다. 또한 과도한 반사파의 발생을 감소시켜 상기 고주파 발전기의 손상을 방지한다. 나아가 반도체 제조 설비의 수명을 연장시킨다.The high frequency matching device and method according to the present invention configured as described above automatically sets the initial impedance value in the impedance setting unit, and matches the impedance based on the set value, thereby reducing the time required for high frequency matching. Therefore, the production efficiency of the semiconductor device is improved. It also reduces the occurrence of excessive reflected waves to prevent damage to the high frequency generator. Furthermore, it extends the life of semiconductor manufacturing equipment.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고주파 정합 장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a high frequency matching device according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고주파 정합 장치를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.2 is a schematic block diagram illustrating a high frequency matching device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 고주파 정합 장치(200)는 고주파 전력을 발생시키는 고주파 발전기(100)의 출력단과 플라즈마를 이용한 소정의 공정이 진행되는 챔버(300)의 입력단과 각각 연결되어 있다. 그러나 챔버(300) 내에는 공정 진행 중에 잔류한 가스나 내벽 및 극판에 증착된 불순물 등에 의해 챔버(300)의 임피던스 값이 조금씩 변화하게된다. 따라서, 식각이나 증착 등의 매 공정을 진행할 때마다 고주파 발전기(100)의 고정된 임피던스 값과 챔버(300)의 변화되는 임피던스 값을 정합 시켜야 한다.Referring to FIG. 2, the high frequency matching device 200 is connected to an output terminal of the high frequency generator 100 generating high frequency power and an input terminal of the chamber 300 where a predetermined process using plasma is performed. However, in the chamber 300, the impedance value of the chamber 300 is changed little by little due to the gas remaining during the process or impurities deposited on the inner wall and the electrode plate. Therefore, the fixed impedance value of the high frequency generator 100 and the changing impedance value of the chamber 300 must be matched every time the etching or deposition process is performed.
고주파 정합 장치(200)는 가변 임피던스부(210), 검출부(230), 임피던스 설정부(240) 및 임피던스 가변 제어부(250)를 포함한다.The high frequency matching device 200 includes a variable impedance unit 210, a detector 230, an impedance setting unit 240, and an impedance variable control unit 250.
임피던스는 저항분과 무효분 모두로 구성될 수 있고, 상기 무효분은 유동성 또는 용량성 중 하나일 수 있다. 챔버(300)의 임피던스가 고주파 발전기의 내부 저항과 동일하고, 챔버(300)와 고주파 발전기(100) 사이의 순수 리액턴스가 영(zero)일 때, 고주파 발전기(100)에서 챔버(300)로 최대의 전력이 전송된다.Impedance can be composed of both resistive and ineffective components, and the ineffective components can be either fluid or capacitive. When the impedance of the chamber 300 is equal to the internal resistance of the high frequency generator, and the pure reactance between the chamber 300 and the high frequency generator 100 is zero, the maximum from the high frequency generator 100 to the chamber 300 is reached. Power is transmitted.
영(zero)의 순수 리액턴스를 얻기 위해, 고주파 발전기(100)와 챔버(300)간의 리액턴스를 맞추는 것이 유리하다. 챔버(300)의 임피던스가 고주파 발전기(100)의 내부 켤레 임피던스일 때 고주파 전원과 챔버(300) 사이의 순수 리액턴스는 제로이다. 따라서 고주파 발전기(100)가 유도성 리액턴스를 가지고 있으면, 동일 크기, 반대 위상의 용량성 리액턴스를 가진 챔버(300)는 고주파 발전기(100)과 챔버(300)로 구성된 회로에서 순수 리액턴스가 제로가 될 것이고, 그 반대도 동일하다.In order to obtain zero pure reactance, it is advantageous to match the reactance between the high frequency generator 100 and the chamber 300. The pure reactance between the high frequency power source and the chamber 300 is zero when the impedance of the chamber 300 is the internal conjugate impedance of the high frequency generator 100. Therefore, if the high frequency generator 100 has an inductive reactance, the chamber 300 having the same size and opposite phase capacitive reactance may have a pure reactance of zero in a circuit composed of the high frequency generator 100 and the chamber 300. And vice versa.
고주파 정합 장치(200)는 고주파 발전기(100)와 챔버(300) 사이에서 최대 전력이 전송되도록, 고주파 발전기(100)에서 챔버(300)로 인가된 전압의 주파수가 가변하고, 챔버(300)의 임피던스가 가변함에 따라 고주파 발전기(100)의 내부 켤레 임피던스인 입력 임피던스를 유지하는데 이용될 수 있다.The high frequency matching device 200 has a variable frequency of the voltage applied from the high frequency generator 100 to the chamber 300 so that the maximum power is transmitted between the high frequency generator 100 and the chamber 300, As the impedance varies, the impedance may be used to maintain an input impedance that is an internal conjugate impedance of the high frequency generator 100.
고주파 발전기(100)에서 출력된 고주파는 일반적으로 50옴(Ω) 가량의 동축 케이블로 이루어진 전송 선로를 통하여 챔버(300)로 인가된다. 상기 전송 선로에 가변 임피던스부(210)가 구비된다. 즉 가변 임피던스부(210)는 고주파 발전기(100)의 출력단과 챔버(300)의 입력단 사이에 결합되어 임피던스 값을 가변한다.The high frequency output from the high frequency generator 100 is generally applied to the chamber 300 through a transmission line consisting of a coaxial cable of about 50 Ω. The variable impedance unit 210 is provided on the transmission line. That is, the variable impedance unit 210 is coupled between the output terminal of the high frequency generator 100 and the input terminal of the chamber 300 to vary the impedance value.
가변 임피던스부(210)는 상기 전송 선로에 직렬 또는 병렬로 결합된 가변 임피던스 소자부(212)와, 가변 임피던스 소자부(212)의 임피던스 값을 조절하는 제어모터(218)로 구성된다.The variable impedance unit 210 includes a variable impedance element unit 212 coupled in series or parallel to the transmission line, and a control motor 218 for adjusting the impedance value of the variable impedance element unit 212.
가변 임피던스 소자부(212)는 가변 콘덴서나 가변 리액터(214) 및 가변 저항 등으로 이루어지고, 임피던스 가변 제어부(250)에서 발생되는 제어 신호에 의해 구동되는 제어 모터(218)에 의해 상기 가변 콘덴서나 가변 인덕터(214) 각각의 임피던스 값이 조절된다.The variable impedance element unit 212 includes a variable capacitor, a variable reactor 214, a variable resistor, and the like, and is controlled by the control motor 218 driven by a control signal generated by the impedance variable control unit 250. The impedance value of each of the variable inductors 214 is adjusted.
제1가변 인덕터(214a)와 제2가변 인덕터(214b)는 전송 선로에 직렬로 연결된다. 콘덴서(216)는 제1가변 인덕터(214a)와 제2가변 인덕터(214b)사이의 전송 선로에서 분기되는 전송 선로에 연결되어 접지된다. 제1가변 인덕터(214a)에는 제1제어모터(218a)가, 제2가변 인덕터(214b)에는 제2제어모터(218b)가 각각 연결되어 임피던스 값을 조절한다.The first variable inductor 214a and the second variable inductor 214b are connected in series with the transmission line. The capacitor 216 is connected to the transmission line branched from the transmission line between the first variable inductor 214a and the second variable inductor 214b and grounded. The first control motor 218a is connected to the first variable inductor 214a and the second control motor 218b is connected to the second variable inductor 214b to adjust the impedance value.
검출부(230)는 고주파 발전기(100)의 출력신호와, 상기 출력 신호에 따른 반사파 신호를 검출한다. 상세히 설명하면, 고주파 발전기(100)의 출력측 전송 선로로부터 고주파 트랜스(도시 생략)등을 이용하여 전압 및 전류를 유도한다. 상기 유도된 전압 및 전류를 이용하여, 고주파 발전기(100) 출력측의 전압과 전류의 위상차 및 전압과 전류의 크기의 비 등을 검출하여 검출부(230)로 출력한다.The detector 230 detects an output signal of the high frequency generator 100 and a reflected wave signal according to the output signal. In detail, a high frequency transformer (not shown) is used to induce voltage and current from an output side transmission line of the high frequency generator 100. Using the induced voltage and current, the phase difference between the voltage and the current on the output side of the high frequency generator 100 and the ratio of the magnitude of the voltage and the current are detected and output to the detection unit 230.
즉, 고주파 발전기(100)의 소스측 임피던스와 챔버(300)의 부하측 임피던스가 정합된 상태의 경우, 검출되는 전압과 전류의 위상차는 영(zero)이 되며, 임피던스가 부정합된 경우는 전류와 전압의 크기 비가 정합시와 달라지게된다.That is, in the case where the source side impedance of the high frequency generator 100 and the load side impedance of the chamber 300 are matched, the phase difference between the detected voltage and the current becomes zero, and when the impedance is mismatched, the current and the voltage The ratio of the size will be different from when matching.
검출부(230)는 위상 검출기와 진폭 검출기로 구성될 수 있다. 예를 들면 상기 위상 검출기는 고주파 발전기(100)와 챔버(300)간의 리액턴스 위상의 부호를 각각 검출한다. 상기 진폭 검출기는 고주파 발전기(100)와 챔버(300)간의 리액턴스 크기를 검출한다.The detector 230 may include a phase detector and an amplitude detector. For example, the phase detector detects the sign of the reactance phase between the high frequency generator 100 and the chamber 300, respectively. The amplitude detector detects a reactance magnitude between the high frequency generator 100 and the chamber 300.
임피던스 설정부(240)는 상기 출력 신호와 상기 반사파 신호를 바탕으로 상기 반사파의 발생이 최소인 정합 임피던스를 검출하고 기억한다. 상기 반사파 발생이 최소인 정합 임피던스 값을 기준으로 하여 가변 임피던스부(210)의 초기 임피던스 값을 자동으로 설정한다. 일반적으로 상기 반사파는 공정 초기에 그 발생이 크기 때문에 공정 초기에 고주파 발전기(100)가 손상되는 경우가 많다. 그러나 반사파 발생이 최소인 정합 임피던스를 초기 임피던스 값으로 설정하면 챔버(300)의 임피던스 값이 변화하여 정합 임피던스 값이 변화되어도 반사파의 크기가 작아 고주파 발전기(100)등의 설비가 손상되지 않는다. 또한 임피던스 설정부(240)는 한 공정이 끝날 때마다 상기 공정에서 반사파 발생을 최소로 하는 정합 임피던스를 기준으로 하여 자동으로 초기 임피던스 값을 새로 설정한다.The impedance setting unit 240 detects and stores a matched impedance at which generation of the reflected wave is minimal based on the output signal and the reflected wave signal. The initial impedance value of the variable impedance unit 210 is automatically set based on the matched impedance value of the minimum reflected wave generation. In general, the reflected wave is often generated at the beginning of the process, so that the high frequency generator 100 is often damaged at the beginning of the process. However, if the matching impedance with the minimum reflected wave generation is set to the initial impedance value, even if the impedance value of the chamber 300 is changed and the matching impedance value is changed, the size of the reflected wave is small so that equipment such as the high frequency generator 100 is not damaged. In addition, the impedance setting unit 240 automatically sets a new initial impedance value on the basis of the matching impedance which minimizes the generation of the reflected wave at the end of each process.
임피던스 가변 제어부(250)는 가변 임피던스부(210)의 초기 임피던스 값을 임피던스 설정부(240)에서 설정된 초기 임피던스 값과 대응하도록 가변 임피던스부(210)의 동작을 제어한다.The impedance variable control unit 250 controls the operation of the variable impedance unit 210 so that the initial impedance value of the variable impedance unit 210 corresponds to the initial impedance value set by the impedance setting unit 240.
임피던스 가변 제어부(250)는 검출부(230)에서 출력되는 상기 검출 신호로부터 임피던스 값이 부정합되어 발생하는 상기 반사파의 크기를 유추하여 상기 반사파가 최소가 되도록 즉, 챔버(300)의 임피던스 값이 고주파 발전기(100)의 임피던스 값과 정합되도록 제어 모터(218)를 구동시키게된다.The impedance variable control unit 250 infers the magnitude of the reflected wave generated by mismatching impedance values from the detection signal output from the detector 230 so that the reflected wave is minimized, that is, the impedance value of the chamber 300 is a high frequency generator. The control motor 218 is driven to match the impedance value of 100.
도 3은 도 2에 도시된 가변 임피던스부의 임피던스 값에 따른 반사파의 크기를 도시한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고주파 정합 방법을 설명하기 위한 순서도이다.3 is a graph illustrating the magnitude of the reflected wave according to the impedance value of the variable impedance unit illustrated in FIG. 2, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a high frequency matching method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4를 참조하여 고주파 정합 방법을 설명하면, 먼저 고주파 발전기(100)는 정격 고주파 전력을 인가한다.(S100)3 and 4, the high frequency matching method is described first. First, the high frequency generator 100 applies a rated high frequency power.
이 때, 임피던스 설정부(240)의 신호에 의해 임피던스 가변 제어부(250)가 제어모터(218)를 구동하여 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값이 도 3의 그래프에서 X5 지점에 해당하는 임피던스 값을 갖도록 설정된다.(S200)At this time, the impedance variable control unit 250 drives the control motor 218 by the signal of the impedance setting unit 240 so that the impedance value of the variable impedance unit 210 corresponds to the X5 point in the graph of FIG. 3. It is set to have (S200).
이후, 임피던스 가변 제어부(250)는 제어모터(218)를 구동하여, 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값을 가변 범위의 최대값인 X5에서 최소값인 X1까지 순차적으로 가변시킨다. 이 동안, 검출부(230)는 고주파 발전기(100)의 출력 신호와 상기 출력 신호에 따른 반사파 신호를 검출하고, 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값이 전 가변범위에 걸쳐 가변되는 동안 상기 신호들을 바탕으로 상기 구간(X5~X1) 내에서 반사파가 가장 적은 정합 임피던스(MP)를 검출하여 기억하게 된다.Thereafter, the impedance variable control unit 250 drives the control motor 218 to sequentially vary the impedance value of the variable impedance unit 210 from the maximum value X5 of the variable range to the minimum value X1. In the meantime, the detector 230 detects the output signal of the high frequency generator 100 and the reflected wave signal according to the output signal, and based on the signals while the impedance value of the variable impedance unit 210 is varied over the entire variable range. The matching impedance MP having the smallest reflected wave is detected and stored in the section X5 to X1.
그리고, 임피던스 가변 제어부(250)는 이와 같이 검출부(230)에서 검출된 정합 임피던스값에 따라 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값을 조절하도록 제어모터(218) 구동한다.(S300)In addition, the impedance variable control unit 250 drives the control motor 218 to adjust the impedance value of the variable impedance unit 210 according to the matched impedance value detected by the detection unit 230 as described above (S300).
이상과 같이, 1회의 고주파 정합이 이루어져, 만일 정합 임피던스 값이 도 4의 MP라고 가정하면 이후 고주파 정합 장치(200)는 다음과 같이 동작된다.As described above, once the high frequency matching is made, and if the matching impedance value is MP of FIG. 4, the high frequency matching device 200 is operated as follows.
임피던스 설정부(240)는 상기 임피던스 정합에서 검출된 정합 임피던스 값을 확인하여 이 MP값과 대응하도록 가변 임피던스부(210)의 초기 임피던스 값을 재설정한다.(S400)The impedance setting unit 240 checks the matching impedance value detected in the impedance matching and resets the initial impedance value of the variable impedance unit 210 to correspond to the MP value.
이후 정합 과정은 다음과 같이 진행된다.The matching process then proceeds as follows.
임피던스 가변 제어부(250)는 제어모터(218)의 구동을 제어하여, 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값이 임피던스 설정부(240)에 의해 재설정된 X3 지점에 해당하는 임피던스 값을 갖도록 한다.The impedance variable control unit 250 controls the driving of the control motor 218 so that the impedance value of the variable impedance unit 210 has an impedance value corresponding to the X3 point reset by the impedance setting unit 240.
이후, 임피던스 가변 제어부(250)는 제어모터(218)의 구동을 제어하여, 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값이 X3에서 X1이 되도록 동작시킨다. 이 동안, 검출부(230)는 고주파 발전기(100)의 출력 신호와 상기 출력 신호에 따른 반사파 신호를 검출하고, 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값이 일부의 가변범위(X3~X1)에 걸쳐 가변되는 동안 상기 신호들을 바탕으로 이 구간(X3~X1) 내에서 반사파가 가장 적은 정합 임피던스를 검출하고 기억하게 된다.Thereafter, the impedance variable control unit 250 controls the driving of the control motor 218 to operate the impedance value of the variable impedance unit 210 to be X3 to X1. In the meantime, the detector 230 detects the output signal of the high frequency generator 100 and the reflected wave signal according to the output signal, and the impedance value of the variable impedance unit 210 is variable over some variable range (X3 to X1). In this period, the matching impedance with the smallest reflected wave is detected and stored in this section X3 to X1 based on the signals.
그리고, 임피던스 가변 제어부(250)는 이와 같이 검출부(230)에서 검출된 정합 임피던스 값에 따라 가변 임피던스부(210)의 임피던스 값을 조절하도록 제어모터(218)를 구동하여 고주파를 정합시킨다.(S500)In addition, the impedance variable control unit 250 drives the control motor 218 to adjust the high frequency of the variable impedance unit 210 according to the matched impedance value detected by the detection unit 230 as described above (S500). )
이상과 같이, 본 발명은 처음 1회의 정합과정에서 임피던스 값을 가변 범위의 최대값에서부터 최소값까지 순차적으로 가변함으로써 정합 임피던스를 찾아 고주파를 정합시키고, 이후부터는 앞서의 정합 과정에서 알아낸 정합 임피던스를 참고하여 상대적으로 확률이 높은 협소한 가변영역에서만 임피던스 값을 점차 변화시켜 고주파를 정합시키도록 동작한다.As described above, the present invention sequentially matches the high frequency by matching the impedance value by sequentially changing the impedance value from the maximum value to the minimum value of the variable range in the first one matching process, and then referring to the matching impedance found in the previous matching process. Therefore, it operates to match the high frequency by gradually changing the impedance value only in a narrow variable region having a relatively high probability.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 전 공정의 정합 임피던스 값을 기준으로 하여 초기 임피던스 값을 자동으로 설정한다. 따라서 초기 임피던스 값과 정합 임피던스 값이 차이가 적으므로 임피던스 정합에 걸리는 시간이 줄어들어 생산성을 향상시킬 수 있다. 그리고 빠른 임피던스 정합으로 챔버에플라즈마를 안정적으로 공급할 수 있다.As described above, according to the preferred embodiment of the present invention, the initial impedance value is automatically set based on the matched impedance value of the entire process. Therefore, since the initial impedance value and the matching impedance value are small, the time required for impedance matching is reduced, thereby improving productivity. Fast impedance matching ensures stable plasma supply to the chamber.
또한 반사파의 발생과 그 크기를 감소시킴으로서 설비의 수명을 증가시킨다.It also increases the service life of the equipment by reducing the generation and the magnitude of the reflected waves.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
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