KR100383257B1 - 반도체 식각 용 진공 챔버의 하부전극 정합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 식각용 진공챔버의 하부전극 정합장치에 관한 것으로, 고주파 전원을 공급받아 플라즈마를 발생하는 반도체 식각용 진공 챔버에서 고주파 전원이 공급되는 하부전극의 임피던스와 상기 진공챔버와의 임피던스를 정합시키는 정합장치에 있어서, 상기 고주파 전원에, 상기 고주파 전원과 진공챔버와의 임피던스를 동조하기 위해 가변코일(L1)이 접속되고; 상기 가변코일(L1)에 병렬로 임피던스를 가변하는 부하코일(L2)이 접속되고; 상기 가변코일(L1)과 상기 부하코일(L2)의 접속점과 상기 하부전극 사이에 상기 진공챔버의 이상방전을 차단하는 콘덴서(C1)가 접속됨으로써, 상기 하부전극의 임피던스와 진공 챔버의 임피던스와의 효율적인 정합이 이루어져 진공챔버에 공급되는 고주파 전력 손실을 방지하는 효과는 물론 진공챔버의 이상 방전에 의한 안정성을 확보할 수 있는 효과를 제공해 줄 수 있다.

Description

반도체 식각 용 진공 챔버의 하부전극 정합장치{Device for matching lower electrode of vacuum chamber using of semiconductor etching}

본 발명은 반도체 식각용 진공챔버의 하부전극 정합장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부전극과 하부전극에 고주파 전원을 분리 공급하여 반도체 웨이퍼를 식각하는 진공챔버에 있어서, 상기 진공챔버의 임피던스와 하부전극의 임피던스와의 효과적인 정합이 이루어지도록 한 진공챔버의 하부전극 정합장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼를 식각하는 진공챔버는 공급되는 전원에 의하여 플라즈마를 발생시키는 상부전극과 하부전극이 분리 구성되어 있고, 상기 분리 구성된 상부전극과 하부전극에는 저주파 전원을 공급하거나 혹은 서로 다른 고주파 전원을 분리 공급하여 상기 진공챔버 내에 유입되는 혼합가스와 함께 플라즈마를 발생시켜 반도체 웨이퍼를 식각하게 된다.

이와 같이 상기 상부전극과 하부전극에 전원을 공급하여 반도체 웨이퍼를 식각할 때, 상기 공급되는 전원이 저주파인 경우 별 문제가 없으나, 도 1 에 도시한 바와 같이, 진공챔버(20)의 상부 전극(11)과 하부 전극(12)에 서로 다른 고주파 전원(27.2 MHZ, 2MHZ)을 공급하게 되는 경우, 상기 플라즈마 발생시 하부전극(12)은 임피던스가 낮아져 상기 상부전극의 고주파 전원에 의하여 고조파 간섭을 받게 되므로 상기 상부 전극(11)과 하부 전극(12)에는 임피던스를 정합하는 정합기(30)를 통해서 각각의 고주파 전원을 공급하게 된다.

그러나, 상기 상부 전극(11)과 하부 전극(11)에 정합기(30)를 통해서 고주파 전원 공급시 상기 상부 전극에 접속되는 정합기는 비교적 높은 고주파를 공급하게 되므로 별 문제가 없으나, 상기 하부 전극에 접속되는 정합기는 상기 상부 전극의 높은 고주파에 의하여 고조파 간섭을 받게 된다.

그러므로 종래에는 도 2 에 도시한 바와 같이, 진공챔버(20)의 하부전극(12)에 고주파 전원측으로 부터 진공챔버(20)의 이상 방전으로 인한 충격을 완화하고 정합시 정합임피던스를 조정하는 블럭 콘덴서(C1)와, 고주파 전원측의 위상각을 조정하는 가변 콘덴서(C2), 코일(L1)과, 증폭도를 조절하는 가변콘덴서(C3)로 이루어지는 정합회로(30)를 구성하였다.

이때 상기 진공챔버(20)는 50 ~ 100 Ω, 허수부 -50xj ~ +50xj 임피던스 범위 영역에서만 동작하도록 되어 있다.

그래서 상기 정합회로의 경우에는 상기 진공챔버(20)에서 하부전극의 임피던스가 매우 낮을 경우에 적용할 수 없고, 반대로 상기 진공챔버(20)의 임피던스가 매우 낮을 때에는 임피던스(200Ω이상)를 매우 높게 설정할 수 있는 정합회로가 필요한 바, 상기 정합회로는 상기 진공챔버의 임피던스가 50 ~ 100 Ω정도와 허수부 -50xj ~ +50xj 이하로 낮을 경우에 적용할 수 없고, 설령 적용한다 하더라도 많은 전력 손실을 초래하게 되었다.

이와 같이 종래의 고주파 전원을 공급받아 플라즈마를 발생하는 진공챔버에서 고주파 전원이 공급되는 하부전극의 임피던스와 상기 진공챔버와의 임피던스를 정합시키는 정합회로가 그 정합범위를 한정하고 있어, 상기 하부전극의 임피던스가 낮은 경우 또는 상기 진공챔버의 임피던스가 매우 낮은 경우에 효율적으로 사용할 수 없게 되는 문제점을 가지게 되었다.

따라서 본 발명의 목적은 상부전극과 하부 전극에 고주파 전력 공급하여 플라즈마를 발생시키는 반도체 식각용 진공챔버에서 상기 하부전극에 임피던스 범위를 넓은 영역으로 구성하여 상기 하부전극과 진공챔버 간에 임피던스가 효율적으로 정합되도록 하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 고주파 전원을 공급받아 플라즈마를 발생하는 반도체 식각용 진공 챔버에서 고주파 전원이 공급되는 하부전극의 임피던스와 상기 진공챔버와의 임피던스를 정합시키는 정합장치에 있어서, 상기 고주파 전원에, 상기 고주파 전원과 진공챔버와의 임피던스를 동조하기 위해 가변코일(L1)이 접속되고; 상기 가변코일(L1)에 병렬로 임피던스를 가변하는 부하코일(L2)이 접속되고; 상기 가변코일(L1)과 상기 부하코일(L2)의 접속점과 상기 하부전극 사이에 상기 진공챔버의 이상방전을 차단하는 콘덴서(C1)가 접속되는 것을 특징으로 한다.

상기의 목적을 실현하기 위한 다른 발명은 반도체 식각용 진공챔버에 있어서, 상기 하부전극에 상기 진공챔버의 고 임피던스의 넓은 영역에서도 임피던스를 정합하는 정합회로와; 상기 정합회로에 하부전극의 전원손실을 방지하는 보호회로를 더 포함하여서 된 것을 특징으로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 반도체 식각용 진공챔버의 상, 하부전극에 고주파 전원 공급시 상기 하부전극에 넓은 임피던스 영역을 갖는 정합회로를 구성함으로써, 상기 진공챔버의 임피던스 영역이 낮은 경우라도 임피던스를 정합할 수 있게 되어, 상부 전극으로 부터 고조파 간섭에 의한 하부 전극의 전력 손실을 방지할 수 있게 되는 것이다.

도 1 은 종래 반도체 식각용 진공챔버의 고주파 전원 정합 장치의 회로도

도 2 는 종래 반도체 식각용 진공챔버의 하부전극 정합 장치의 회로도

도 3 은 본 발명 반도체 식각용 진공챔버의 하부전극 정합장치의 일실시예도

도 4 는 본 발명 반도체 식각용 진공챔버의 하부 전극 정합 장치의 타 실시예도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10; 고주파 전원 12; 하부전극

20; 진공챔버 30; 정합회로

31; 보호 회로 L1,L2,L3; 코일

C1,C2,C3; 콘덴서

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명 진공챔버의 하부전극 정합 장치의 일 실시예도 로서, 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원(10)과; 상기 고주파 전원(10)으로 부터 상부 전극(11)과 하부전극(12)에 고주파 전원 공급시 플라즈마를 발생시키는 진공챔버(20)에 있어서, 상기 고주파 전원(10)과 진공챔버(20)의 하부전극(12)간에 상기 진공챔버(20)의 저임피던스 영역에서도 정합하는 정합회로(30)를 구성한다.

상기 정합회로(30)는 고주파 전원(10)과 진공챔버(20)와의 임피던스를 동조하는 가변코일(L1)과; 상기 가변코일(L1)과 병렬로 접속되어 임피던스를 가변하는 부하코일(L2)과; 상기 부하코일(L2)과 접속되어 진공챔버(20)측의 이상방전을 제거하는 콘덴서(C1)로 구성하게 된다.

도 4 는 본 발명 반도체 식각용 진공챔버의 하부 전극 정합 장치의 타 실시예도 로서, 도 3 에 도시된 정합회로(30)의 콘덴서(C1)에 상부전극(11)의 고주파 전원에 의한 고조파 간섭으로부터 하부전극(12)의 전력손실을 방지하는 보호회로(31)를 구성한다.

상기 보호회로(31)는 상기 정합회로(30)의 콘덴서(C1)에 상기 진공챔버(20)의 고주파 전력에 의한 하부전극에 전력손실을 방지하는 코일(L3)과; 상기 코일(L3)에 고주파 전력을 방전하는 콘덴서(C3)로 구성하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 고주파 전원(10)으로부터 공급되는 고주파 전원을 정합회로(30)를 통해서 진공챔버(20)의 하부전극(12)에 공급하게 되는데, 이때 상기 정합회로(30)를 통해서 공급되는 고주파 전원은 유도성에 의하여 높은 임피던스 200 Ω과 허수부 -500xj ~ +200xj 영역을 갖고, 진공챔버(20)의 임피던스(약 0,5 ~ 20Ω)가 매우 낮아도 동작하게 되는 가변코일(L1),부하코일(L2)그리고 상기 진공챔버(20)측에서 발생될 수 있는 이상 방전에 대한 안정성을 유지하는 콘덴서(C1) 그리고 보호회로(31)의 코일(L3)를 통해서 상기 진공챔버(20)의 하부전극(12)에 공급하게 된다.

상기와 같이 정합회로(30)를 통해서 상기 진공챔버(20)의 하부전극(12)에 고주파 전원이 공급되면, 상기 진공챔버(20)는 플라즈마를 발생하면서 반도체 웨이퍼를 식각하게 된다.

그러나 상기 플라즈마를 발생하여 반도체 웨이퍼 식각시 이상 방전이 발생하였을 경우, 상기 이상 방전은 정합회로(30)의 코일(L2)을 통해서 흐르게 되지만, 상기 콘덴서(C1)에 의하여 차단되어 보호회로(31)의 코일(L3)과 콘덴서(C2)를 통해서 접지되게 되므로, 상기 이상 방전에 의한 정합회로(30)의 안정성 확보는 물론, 상기 상부전극(11)의 고주파 전력으로부터 간섭을 받지 않게 되므로 상기 고주파 전원(10)으로 부터 진공챔버(20)의 하부전극(12)에 고주파 전력의 손실없이 공급할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 상, 하부 전극에 분리 구성되고 상기 상부 전극과 하부 전극에 고주파 전력 공급시 플라즈마를 발생하는 반도체 시각용 진공챔버에 있어서, 상기 진공챔버의 매우 낮은 임피던스 영역에서도 임피던스를 정합할 수 있는 넓은 범위의 임피던스를 갖는 정합회로와 보호회로를 구성함으로써, 상기 하부전극의 임피던스와 진공 챔버의 임피던스와의 효율적인 정합이 이루어져 진공챔버에 공급되는 고주파 전력 손실을 방지하는 효과는 물론 진공챔버의이상 방전에 의한 안정성을 확보할 수 있는 효과를 제공해 줄 수 있다.

Claims (6)

1. 고주파 전원을 공급받아 플라즈마를 발생하는 반도체 식각용 진공 챔버에서 고주파 전원이 공급되는 하부전극의 임피던스와 상기 진공챔버와의 임피던스를 정합시키는 정합장치에 있어서,

   상기 고주파 전원에, 상기 고주파 전원과 진공챔버와의 임피던스를 동조하기 위해 가변코일(L1)이 접속되고;

   상기 가변코일(L1)에 병렬로 임피던스를 가변하는 부하코일(L2)이 접속되고;

   상기 가변코일(L1)과 상기 부하코일(L2)의 접속점과 상기 하부전극 사이에 상기 진공챔버의 이상방전을 차단하는 콘덴서(C1)가 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 식각용 진공챔버의 하부전극 정합장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 콘덴서(C1)에 상기 진공챔버의 상부전극의 고주파전원에 의한 하부전극의 전력손실을 방지하는 코일(L3)과;

   상기 코일(L3)에 고주파 전력을 방전하는 콘덴서(C2)로 이루어지는 보호회로가 더 포함된 것을 특징으로 하는 진공 챔버의 하부 전극 정합장치.