KR100549956B1 - 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치에 관한 것으로서, 즉 본 발명은 공정 챔버의 저부에 구비되고, 커버 내부에서 브라켓에 의해 미니 매치를 스크류 체결시켜 상기 미니 매치의 전극봉을 통해 매칭된 고주파 파워를 상기 공정 챔버로 인가하는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치에 있어서, 상기 브라켓(40)은 상기 미니 매치(30)가 체결되는 체결부(41)와 상기 체결부(41)의 커버(20)측 단부를 수직으로 절곡시켜 상기 커버(20)의 일측면으로 면접촉되게 고정부(42)를 형성하며, 상기 고정부(42)는 상기 커버(20)의 일측면에 체결 수단(50)에 의해서 체해결이 가능하게 결합되도록 하는 구성인 바 이렇게 미니 매치(30)의 전극봉(31)을 통한 공정 챔버(10)로의 고주파 파워 인가가 항상 안정적으로 이루어지게 함으로써 공정 수행의 효율성을 향상시키면서 고주파 파워의 노이즈를 저감시켜 정확한 파워 인가가 가능토록 하여 안정된 공정 수행을 제공하고, 특히 커버(20)의 손상이 방지되도록 하여 경제적인 유지 관리가 용이토록 한다.

공정 챔버, 고주파 파워, RF, 매칭

Description

반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치{Apparatus for matching RF power for semiconductor manufacturing equipment}

도 1은 종래의 고주파 파워 매칭 장치를 도시한 측단면도,

도 2는 종래의 고주파 파워 매칭 장치에서 브라켓의 변형 상태를 도시한 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 고주파 파워 매칭 장치를 도시한 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1, 10 : 공정 챔버 2, 20 : 커버

3, 30 : 미니 매치 4, 31 : 전극봉

5, 40 : 브라켓 41 : 체결부

42 : 고정부

50 : 체결 수단

본 발명은 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 챔버측으로의 고주파 파워를 매칭시키는 미니 매치를 고정시키는 브라켓을 미니 매치의 외부를 감싸도록 구비되는 커버에 보다 넓은 면적으로 면접촉되도록 하면서 커버와는 체해결이 용이하도록 결합되게 하여 브라켓의 변형 전에 미니 매치의 교체와 함께 교체가 될 수 있도록 하여 공정 챔버로의 전극봉 연결이 항상 정확하고 안정되게 이루어지도록 하는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에 이용되는 공정 설비의 챔버 내부에서의 전기적 임피던스는 내부에 조성된 환경에 의해서 변경될 수 있는 요소를 갖고 있으며, 특히 고주파 파워소스가 가해지는 플라즈마 챔버의 경우에는 변수적 요인이 더욱 크게 작용한다.

예를 들면 증착재료로 사용되는 타킷이 있는 스퍼터링 공정을 행하는 경우 타킷이 부식됨에 따라 챔버 내부의 임피던스도 변하게 되고, 에칭이나 애싱공정 등에 있어서는 피처리 기판의 사이즈 및 필요 식각율에 대한 챔버 내부의 가스와 온도 등의 요건에 따라서 임피던스가 달라지게 된다.

플라즈마 챔버에서의 가장 이상적인 고주파 정합(matching)은 고주파 파워소스의 내부 임피던스와 챔버 내부의 임피던스가 동일하게 되는 상태이다.

이때의 고주파 파워로는 통상적으로 RF 파워를 사용하고 있으며, 이러한 RF 파워는 RF 제너레이터에서 생성되어 공정 챔버로 전달하게 되는데 이때 공정 챔버로 전달되는 RF 파워는 전달되는 동안 종종 주파수 범위가 변화되면서 최대의 전력 을 전달하지 못하게 되므로 이러한 적정한 RF 파워가 손실없이 전달될 수 있도록 하기 위해 구비되는 것이 고주파 파워 매칭 장치이다.

이러한 고주파 파워 매칭 장치에 대해 이미 대한민국 공개특허공보 1993-003272호 및 대한민국 공개특허공보 2003-86673호에 의해 개시되어 있으며, 이때의 고주파 파워 매칭 장치는 도 1에 도시된 바와 같다.

즉 고주파 파워 매칭 장치는 공정 챔버(1)의 저부에 구비되는 구성으로, 통상 외부는 커버(2)에 의해서 감싸지도록 하고 있고, 그 내부에 실질적으로 RF 매칭을 수행하는 어셈블리가 구비되도록 하고 있다.

이러한 RF 매칭 어셈블리를 흔히 미니 매치(3, mini match)라고도 하며, 이 미니 매치(3)외에도 커버(2) 내부에는 다양한 구조물들이 위치하고 있다.

한편 미니 매치(3)에는 복수의 모터와 함께 다수의 캐페시터와 튜닝 컨트롤러등이 구비되어 있으며, 상단부에는 공정 챔버(1)측으로 수직하게 RF 파워용 및 정전기 발생용 +극과 -극의 전극봉(4)이 복수개로서 구비되도록 하고 있다.

따라서 RF 제너레이터(미도시)에서 발생되는 RF 파워는 미니 매치(3)를 통과하면서 적정하게 정합되어 각 전극봉(4)을 통해서 공정 챔버(1)로 전달되도록 하는 것이다.

이러한 작동 구조에서 미니 매치(3)는 통상 커버(2)의 일측면에 일단이 용접되도록 하여 내측으로 소정의 길이로 돌출되게 구비한 고정 브라켓(5)에 길이를 길게 형성한 장스크류(6)에 의해서 체결되게 하여 고정되도록 하고 있다.

하지만 미니 매치(3)는 일정 주기로 교체를 해주어야 하는 소모품이므로 잦 은 교체가 요구되나 이러한 미니 매치(3)의 교체를 위해 고정 브라켓(5)으로부터 장스크류(5)를 자주 체해결시키다 보면 고정 브라켓(5)에 형성된 체결홀(미도시)의 내경이 심하게 마모되면서 직경이 점차 확장되어 체결력이 약화되기도 하고, 커버(2)에 부착되는 부위가 집중적으로 하중을 받으면서 커버(2)까지 손상시켜 급기야는 커버(2) 조차도 교체시켜야 하는 문제가 있게 된다.

또한 고정 브라켓(5)이 커버(2)의 일측면에만 용접에 의해 부착되어 있게 되므로 잦은 미니 매치(3)의 교체로 인해 고정 브라켓(5)의 안쪽 선단부가 미세하게 하형 쳐지는 현상이 발생되는 바 따라서 고정 브라켓(5)의 선단부측으로 스크류 체결되는 미니 매치(3)도 미세하게 하향 쳐지는 상태가 되면서 도 2에서와 같이 공정 챔버(1)로 연결되는 복수의 전극봉(4)이 공정 챔버(1)측으로 정확히 조립되지 못하고 경사지게 되어 RF 파워의 손실을 발생시키는 심각한 문제가 초래되기도 한다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 미니 매치의 잦은 교체에도 커버에 미치는 하중을 보다 분산되게 함으로써 커버의 손상이 방지되도록 하는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명은 공정 챔버로의 전극봉 조립 상태를 항상 정확하고 안정되게 유지되게 함으로써 RF 파워의 인가가 정확해지면서 노이즈 발생을 방지시키는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공정 챔버의 저부에 구비되고, 커버 내부에서 브라켓에 의해 미니 매치를 스크류 체결시켜 상기 미니 매치의 전극봉을 통해 매칭된 고주파 파워를 상기 공정 챔버로 인가하는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치에 있어서, 상기 브라켓은 상기 미니 매치가 체결되는 체결부와 상기 체결부의 커버측 단부를 수직으로 절곡시켜 상기 커버의 일측면으로 면접촉되게 고정부를 형성하며, 상기 고정부는 상기 커버의 일측면에 체결 수단에 의해서 체해결이 가능하게 결합되도록 하는 구성이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 고주파 파워 매칭 장치를 도시한 것으로서, 상부에는 공정 챔버(10)가 구비되고, 이 공정 챔버(10)의 하부에서 외부를 커버(20)에 의해 감싸지도록 하고, 내부에는 미니 매치(30)가 구비되도록 하되 미니 매치(30)는 커버(20)와의 사이에 브라켓을 이용하여 고정되도록 하여 상단부로 인출되게 형성한 복수의 전극봉(31)을 통해서 RF 제너레이터(미도시)로부터 인가되는 고주파 파워를 매칭시켜 공정 챔버(10)로 인가시키게 되는 바 이는 종전의 구성과 대동소이하다.

이때 커버(20)의 내부에는 미니 매치(30) 이외에도 공정 챔버(10)로 연결되는 쿨링 라인이나 그 외의 다양한 구성들이 수용되어 있으며, 미니 매치(30) 또한 다양한 매칭 부품들로서 이루어진다.

이에 본 발명은 미니 매치(30)를 고정시키기 위한 구성 특히 브라켓의 커버 (20)와의 연결 구성을 개선시키도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

즉 본 발명에서 미니 매치(30)를 고정시키는 브라켓(40)을 체결부(41)와 고정부(42)로서 이루어지게 하고, 고정부(42)는 커버(20)에 체결 수단(50)을 이용해서 체해결이 가능하게 연결되도록 하는 구성이다.

다시 말해 본 발명의 브라켓(40)은 "ㄱ"자로 절곡된 형상으로서, 일측은 미니 매치(30)가 장스크류(32)에 의해 체결될 수 있도록 하나 이상의 체결홀을 형성한 체결부(41)를 이루고, 이 체결부(41)의 일단을 상향 또는 하향 절곡되도록 하면서 커버(20)의 안쪽면과 긴밀하게 밀착되도록 고정부(42)를 형성하여 이 고정부(42)가 커버(20)와 별도의 체결 수단(50)을 사용하여 체해결이 가능하게 결합되도록 하는 것이다.

이때 브라켓(40)의 고정부(42)를 커버(20)에 결합시키는 체결 수단(50)으로는 스크류를 사용할 수도 있으나 보다 견고한 결합을 위해서 볼트와 너트의 결합에 의해 체결되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에서 미니 매치(30)를 지지하기 위해 구비되는 브라켓(40)은 미니 매치(30)와 함께 교체가 가능하도록 구비되게 하는 것인 바 따라서 브라켓(40)은 미니 매치(30)와도 장스크류(32)에 의해 결합되고, 커버(20)와도 볼트와 너트 등과 같은 별도의 체결 수단(50)을 이용하여 결합되도록 한다.

즉 브라켓(40)의 미니 매치(30)와 결합되는 체결부(41)는 커버(20)의 내부에서 일측면으로부터 안쪽으로 돌출되게 구비되도록 하되 커버(20)에는 체결부(41)의 커버(20)측 끝단부를 수직으로 절곡시킨 고정부(42)가 긴밀하게 면밀착되면서 커버(20)와 고정부(42)간 탈장착이 가능하게 체결 수단(50)에 의해서 체결되도록 커버(20)의 안쪽면을 따라 상향 또는 하향으로 절곡되도록 한 것이다.

이렇게 브라켓(40)을 커버(20)의 내부에서 견고하게 고정되게 한 상태에서 브라켓(40)에 미니 매치(30)를 스크류 결합시키게 되면 미니 매치(30)의 상단으로 돌출되게 형성한 복수의 전극봉(31)들은 공정 챔버(10)에 수직으로 정확하게 연결되면서 공정 챔버(10)의 캐소드와 정전 척으로 고주파 파워가 안정되게 전달되도록 한다.

고주파 파워를 일정 시간 매칭시켜 공정 챔버(10)에 전달하다보면 미니 매치(30)에서는 고장 또는 사용 수명을 다하는 부품이 있어 미니 매치(30)를 전체적으로 교체하기도 하고, 고장 또는 사용 수명이 다한 부품들만을 교체하기 위해서는 반드시 브라켓(40)으로부터 미니 매치(30)를 분리시켜야만 한다.

이러한 미니 매치(30)를 분리 시 브라켓(40)의 체결부(41)가 미니 매치(30)의 하중에 의해 미세하게 하향 쳐지는 변형아 초래될 수가 있는데 이를 그대로 방치하게 되면 전극봉(31)의 공정 챔버(10)와의 조립 상태가 불량해지게 된다.

따라서 브라켓(40)의 체결부(41) 변형 정도를 체크하여 공정 챔버(10)로의 고주파 파워 인가에 불량이 발생할 정도로 전극봉(31)이 형성되었다고 판단되면 브라켓(40)도 동시에 교체될 수 있도록 한다.

브라켓(40)의 변형 상태에 따라 브라켓(40)도 교체시키게 되면 이 브라켓(40)에 고정되는 미니 매치(30)도 항상 일정하게 결합된 상태를 유지하게 되므로 미니 매치(30)의 전극봉(31) 또한 공정 챔버(10)로 정확한 연결 상태를 유지하면서 고주파 파워를 안정되게 인가할 수가 있다.

또한 본 발명에 따라 커버(20)에 밀착되는 부위를 보다 확장시키게 됨으로써 브라켓(40)에 가해지는 하중 충격으로 인한 커버(20)의 손상을 예방하게 되어 커버(20) 자체를 교체할 필요가 없는 편리함이 있다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 미니 매치(30)를 지지하는 브라켓(40)의 형상과 커버(20)에의 결합 구조를 간단히 개선하는 구성에 의해 미니 매치(30)의 전극봉(31)을 통한 공정 챔버(10)로의 고주파 파워 인가가 항상 안정적으로 이루어지게 함으로써 공정 수행의 효율성을 향상시키면서 고주파 파워의 노이즈를 저감시켜 정확한 파워 인가가 가능토록 하여 안정된 공정 수행을 제공하게 되고, 특히 커버(20)의 손상이 방지되도록 하여 경제적인 유지 관리가 용이한 장점이 있다.

Claims (5)

1. 공정 챔버의 저부에 구비되고, 커버 내부에서 브라켓에 의해 미니 매치를 스크류 체결시켜 상기 미니 매치의 전극봉을 통해 매칭된 고주파 파워를 상기 공정 챔버로 인가하는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치에 있어서,

   상기 브라켓은 상기 미니 매치가 체결되는 체결부와, 상기 체결부의 커버측 단부를 수직으로 절곡시켜 상기 커버의 일측면으로 면접촉되게 고정부를 형성하며, 상기 고정부는 상기 커버의 일측면에 체결 수단에 의해서 체해결이 가능하게 결합되도록 하는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 체결부에는 상기 미니 매치를 장스크류에 의해 결합되도록 하는 하나 이상의 체결홀을 형성하는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부는 상기 체결부의 일단을 상향 절곡시킨 형상으로 구비하는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부는 상기 체결부의 일단을 하향 절곡시킨 형상으로 구비하는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 고정부를 상기 커버에 결합시키는 체결 수단은 볼트와 너트로서 이루어지는 반도체 제조 설비용 고주파 파워 매칭 장치.

Images