KR100750203B1 - 반도체/디스플레이 제조장비의 ｒｆ 플라즈마 임피던스검출기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체/디스플레이 제조장비의 반사전력 검출기에 관한 것으로, 반도체/디스플레이 제조장비에 플라즈마 발생을 위한 RF임피던스정합기를 정확하게 제어하도록 반사전력의 위상 및 크기를 검출할 수 있는 반도체/디스플레이 제조장비의 RF 플라즈마 임피던스 검출기에 관한 것이다.

본 발명은 RF전원발생기(2)와 챔버(6)의 사이에 연결되어, 상기 전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원을 정합하여 정합된 임피던스를 챔버(6)에 공급하는 RF임피던스정합기(1)의 내부에 구비되는 RF검출기(10)에 있어서, 상기 RF검출기(10)는 RC회로를 통해 상기 RF전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원의 반사전력을 복조하고 특정주파수 영역을 선별하여 위상을 검파하는 위상검파부(11)와; 상기 RF전원과 상기 챔버(6)로부터 반사되는 반사전력을 추출하는 검출부(13)와; RC회로를 통해 상기 RF전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원의 반사전력을 복조하고 특정레벨영역을 선별하여 크기를 검파하는 크기검파부(15)와; 상기 위상검파부(11)에서 검파된 위상신호를 필터링하여 기준위상신호를 출력하는 위상오차검출부(17)와; 상기 크기검파부(15)에서 검파된 크기신호를 필터링하여 기준크기신호를 출력하는 크기오차검출부(19)를 포함한다.

본 발명에 의하면, RF전원의 위상 및 크기를 검출하여 복잡한 회로구성에 의해 발생되는 노이즈의 유입경로를 차단 할 수 있고, 고전력에도 견딜 수 있으며, 공정조건으로 자기장이 사용될 때 발생되는 초기 과도상태를 제거할 수 있는 이점 이 있다.

플라즈마(plasma), 임피던스(impedance), 위상(phasor), 크기(magnitude), 다이렉트커플러(direct coupler), 고주파, ripple, spurious

Description

반도체/디스플레이 제조장비의 ＲＦ 플라즈마 임피던스 검출기 {RF Plaza Impedance Detector in Semiconductor/LCD Manufacturing Equipment}

도 1은 본 발명이 적용된 RF임피던스정합기의 블록도,

도 2는 도 1의 RF임피던스정합기에 설치된 RF검출기의 블록도,

도 3은 도 2의 RF검출기의 상세도,

도 4는 RF검출기의 동작순서를 보인 순서도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : RF검출기 11 : 위상검파부

13 : 검출부 15 : 크기검파부

17 : 위상오차검출부 19 : 크기오차검출부

본 발명은 반도체/디스플레이 제조장비의 반사전력 검출기에 관한 것으로, 반도체/디스플레이 제조장비를 정확하게 제어하도록 반사전력의 위상 및 크기를 검출할 수 있는 반도체/디스플레이 제조장비의 RF 플라즈마 임피던스 검출기에 관한 것이다.

일반적으로 반도체/디스플레이 제조공정을 위한 RF 플라즈마(plasma)를 사용하는 공정에는 식각(etching), 증착(deposition) 등의 공정 등이 있다. 이러한 공정에는 크게 RF전원발생기, RF임피던스(impedance)정합기, 챔버로 3가지의 모듈로 나눌 수 있다.

여기서, 반도체 및 디스플레이를 가공하는 챔버는 공정압력, 가스, 전력의 크기 등에 따라 임피던스가 변하는데, 최대 전력 전송을 위해서는 챔버의 능동 임피던스를 특성 임피던스로 정합을 해야 한다.

임피던스정합기는 챔버의 능동 임피던스 정합을 위한 제어 신호를 조정하는 제어단과, 제어신호를 받아 임피던스 정합소자를 구동시키는 기어단과, 특성임피던스로 정합시키기 위한 정합단과, 임피던스의 오차를 검출하기 위한 RF신호검출기로 구성된다.

그러나, 이와 같은 종래의 임피던스정합기는 고전력의 사용으로 임피던스정합기의 소자의 수명이 줄어들고, 공정조건으로 과도한 자기장의 사용으로 노이즈가 발생하여 초기임피던스 정합시에 과도정합시간이 발생하여 초기 플라즈마의 불안정으로 인한 웨이퍼 및 유리기판의 평판도의 변화 및 등방성의 가공으로 문제가 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 플라즈마 점등을 위한 임피던스 정합과정에서 발생하는 전원발생기와 가공용 챔버와의 임피던스 차에 의해 발생하는 RF반사전력의 위상 및 크기를 검출하여 복잡한 회로구성에 의해 발생되는 노이즈의 유입경로를 차단 할 수 있고, 고전력에도 견딜 수 있는 반도체/디스플레이 제조장비의 RF 플라즈마 임피던스 검출기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 공정조건으로 자기장이 사용될 때 발생되는 초기 과도상태를 제거할 수 있는 반도체/디스플레이 제조장비의 RF 플라즈마 임피던스 검출기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적을 구현하기 위한 본 발명은 RF전원발생기와 챔버의 사이에 연결되어, 상기 전원발생기에서 공급되는 RF전원을 정합하여 정합된 임피던스를 챔버에 공급하는 RF임피던스정합기의 내부에 구비되는 RF검출기에 있어서, 상기 RF검출기는 RC회로를 통해 상기 RF전원발생기에서 공급되는 RF전원의 반사전력을 복조하고 특정주파수 영역을 선별하여 위상을 검파하는 위상검파부와; 상기 RF전원과 상기 챔버로부터 반사되는 반사전력을 추출하는 검출부와; RC회로를 통해 상기 RF전원발생기에서 공급되는 RF전원의 반사전력을 복조하고 특정레벨영역을 선별하여 크기를 검파하는 크기검파부와; 상기 위상검파부에서 검파된 위상신호를 필터링하 여 기준위상신호를 출력하는 위상오차검출부와; 상기 크기검파부에서 검파된 크기신호를 필터링하여 기준크기신호를 출력하는 크기오차검출부를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 근거로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 적용된 RF임피던스정합기의 블록도이고, 도 2는 도 1의 RF임피던스정합기에 설치된 RF검출기의 블록도이며, 도 3은 도 2의 RF검출기의 상세도이고, 도 4는 RF검출기의 동작순서를 보인 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 RF전원을 발생시키는 RF전원발생기(2)가 구비되고, 이 RF전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원을 공급받아 정합하는 RF임피던스정합기(1)가 RF전원발생기(2)에 연결되게 설치되며, RF임피던스정합기(1)에서 정합된 임피던스에 의해 반도체 및 디스플레이를 제조하는 챔버(6)가 RF임피던스정합기(1)에 연결되게 설치된다.

여기서, RF임피던스정합기(1)는 RF전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원에서 임피던스의 오차에 의한 신호의 위상 및 크기를 검출하는 RF검출기(10)와, RF검출기(10)에서 검출되고 조정된 신호를 근거로 제어신호를 제어하는 신호제어부(3)와, 신호제어부(3)의 제어신호를 받아 임피던스 정합소자를 구동시키는 기어단(4) 및 특성임피던스로 정합시켜주기 위한 정합단(5)을 포함하여 구성된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, RF검출기(10)는 RF전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원의 위상을 검파하는 위상검파부(11)와, RF전원과 챔버(6)로부터 반사 되는 반사전력을 추출하는 검출부(13)와, RF전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원의 크기를 검파하는 크기검파부(15)와, 위상검파부(11)에서 검파된 위상신호를 필터링하여 기준위상신호를 출력하는 위상오차검출부(17)와, 크기검파부(15)에서 검파된 크기신호를 필터링하여 기준크기신호를 출력하는 크기오차검출부(19)를 포함하여 구성된다.

여기서, 검출부(13)는 마그네틱과 마그네틱 코어에 구리선을 감은 다이렉트커플러(direct coupler)를 사용하는 것이 바람직하다. 이 검출부(13)는 RF전원이 전송되는 선로의 신호를 추출하고, 마그네틱과 마그네틱 코어의 구리선에 의한 자계효과와 전계효과에 의해 개패시턴스와 인덕턴스 작용을 하여 추출된 신호를 샘플링한다.

그리고, 위상검파부(11)와, 크기검파부(15)와, 위상오차검출부(17)와, 크기오차검출부(19)는 각각 노이즈를 필터링하기 위해 직/병렬로 연결된 저항과 캐패시터로 이루어진 노이즈감소부(100)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 신호제어부(3)는 수신받은 위상 및 크기신호를 가변캐패시터(7)와 가변인덕터(8)로 전송하면 가변캐패시터(7)와 가변인덕터(8)는 직류모터(9)를 정/역회전시켜 정확한 위치에 위치시킨다. 직류모터(9)의 정/역회전에 의해 챔버(6)는 정확하게 동작하게 된다.

이와 같이 본 발명은 다음과 같이 동작한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 RF전원발생기(2)에서 RF전원이 RF_입력단을 통해 RF임피던스정합기(1)에 공급되면, RF임피던스정합기(1)에서 정합된 임피던스가 RF검출기(10)를 통해 반사전력의 크기 및 위상차를 검출한다.

그리고, 검출된 반사전력의 크기 및 위상차를 신호제어부(3)에 전송하면 신호제어부(3)는 이를 근거로 정합단(5)을 구동하는 기어단(4) 및 직류모터를 변화시켜 RF임피던스정합기(1)에서 임피던스 정합을 수행한다. 즉, RF임피던스정합기(1)의 RF검출기(10)가 가변캐패시터(7)를 제어할 수 있는 위상신호가 위상출력단을 통해 출력되고, 가변인덕터(8)를 제어할 수 있는 크기신호가 크기출력단을 통해 출력되면, 신호제어부(3)는 이에 의해 가변캐패시터(7)와 가변인덕터(8)를 제어하고, 가변캐패시터(7)와 가변인덕터(8)는 직류모터(9)를 제어한다.

이때, RF검출기(10)에서 노이즈가 감소된 특정주파수가 RF_출력단을 통해 챔버(6)는 능동 임피던스를 특성 임피던스인 50옴으로 정합한다.

이와 같이, 본 발명의 RF임피던스검출기는 입력되는 RF전원의 크기 및 위상차를 검출하고, 이를 비교하며, 노이즈를 감소시켜 특정주파수(13.56[MHzl])를 포함한 그 이하 주파수는 통과시키고, 그 외의 고주파 ripple 및 spurious를 필터링 한다. 이에 의해 챔버는 정확한 공정을 수행할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 청구범위에 기재된 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 설계변경하여 실시하는 경우에는 본 발명의 범주로 간주한다.

본 발명에 의하면, RF전원의 위상 및 크기를 검출하여 복잡한 회로구성에 의해 발생되는 노이즈의 유입경로를 차단 할 수 있고, 고전력에도 견딜 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 공정조건으로 자기장이 사용될 때 발생되는 초기 과도상태를 제거할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. RF전원발생기(2)와 챔버(6)의 사이에 연결되어, 상기 전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원을 정합하여 정합된 임피던스를 챔버(6)에 공급하는 RF임피던스정합기(1)의 내부에 구비되는 RF검출기(10)에 있어서,

   상기 RF검출기(10)는 RC회로를 통해 상기 RF전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원의 반사전력을 복조하고 특정주파수 영역을 선별하여 위상을 검파하는 위상검파부(11)와;

   상기 RF전원과 상기 챔버(6)로부터 반사되는 반사전력을 추출하는 검출부(13)와;

   RC회로를 통해 상기 RF전원발생기(2)에서 공급되는 RF전원의 반사전력을 복조하고 특정레벨영역을 선별하여 크기를 검파하는 크기검파부(15)와;

   상기 위상검파부(11)에서 검파된 위상신호를 필터링하여 기준위상신호를 출력하는 위상오차검출부(17)와;

   상기 크기검파부(15)에서 검파된 크기신호를 필터링하여 기준크기신호를 출력하는 크기오차검출부(19)를 포함하는 반도체/디스플레이 제조장비의 RF 플라즈마 임피던스 검출기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 검출부(13)는 마그네틱과 마그네틱 코어에 구리선을 감은 다이렉트커플러인 것을 특징으로 하는 반도체/디스플레이 제조장비의 RF 플라즈마 임피던스 검출기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 위상오차검출부(17)와, 크기오차검출부(19)는 각각 노이즈를 필터링하기 위해 노이즈감소부(100)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체/디스플레이 제조장비의 RF 플라즈마 임피던스 검출기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 노이즈감소부(100)는 RC회로인 것을 특징으로 하는 반도체/디스플레이 제조장비의 RF 플라즈마 임피던스 검출기.

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