KR100754780B1

KR100754780B1 - 알에프 전송선로용 가변 임피던스 정합장치

Info

Publication number: KR100754780B1
Application number: KR1020070022354A
Authority: KR
Inventors: 김철호; 이완익
Original assignee: 위드텍(주)
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2007-09-03

Abstract

본 발명은 RF 전송로에서 부하측에서 되돌아오는 반사파에 따라 전송로의 임피던스를 가변시켜 전송로의 임피던스를 정합시킬 수 있도록 하는 RF 전송로용 가변 임피던스 정합장치에 관한 것이다. 본 발명은 RF전력발생기와 반도체 제조장비의 임피던스 정합기, 그리고 상기 RF전력발생기의 출력전력을 반도체 제조장비의 임피던스 정합기로 전송하도록 연결되는 RF전송로를 구비하고 있는 RF전송로용 임피던스 정합장치에서 상기 반도체 제조장비의 임피던스 정합기의 반사파를 검출하는 반사파 센서가 설치되고, 상기 RF전송로 상에는 상기 반사파 센서의 검출신호에 따라 임피던스가 가변되는 가변임피던스 정합기를 설치하여, 반사파의 크기에 따라 전송로 상의 임피던스를 가변시켜 양단의 장비간의 임피던스를 정합시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

RF전력 발생기, 전송로, 임피던스 정합, 임피던스 매칭, 가변 임피던스

Description

알에프 전송선로용 가변 임피던스 정합장치{Variable impedance matching device of RF transmission line}

도 1은 본 발명의 개략적인 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 가변임피던스 정합기의 상세구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 -- RF전력 발생기, 20 -- 전송로,

30 -- 반도체제조장비 임피던스 정합기, 40 -- 반도체 제조장비,

50 -- 가변임피던스 정합기, 51 -- 제1 임피던스,

52 -- 제2 임피던스, 53 -- 제3 임피던스,

56 -- 중앙처리부, 57 -- 표시부,

60 -- 제1 반사파센서, 61 -- 제2 반사파 센서.

본 발명은 RF 전송로용 가변 임피던스 정합장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부하측에서 되돌아오는 반사파에 따라 전송로의 임피던스를 가변시켜 전송로의 임피던스를 정합시킬 수 있도록 하는 RF 전송로용 가변 임피던스 정합장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정 중에는 프로세스 챔버 내부에 반도체 웨이퍼를 로딩하고 소정의 공정 개스를 주입한 다음, 소정 주파수의 고주파 전력을 인가시켜 주입된 가스를 반응시킴으로써 플라즈마를 형성시키는 공정이 있다. 이와 같이 플라즈마를 형성시키기 위해서는 프로세스 챔버 내에 상부 전극과 하부전극이 설치되어 있는데, 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 척이 이용되는 하부전극은 일반적으로 접지시키고, 상부전극에는 소정 주파수의 RF 전력을 공급한다. 이때 공급되는 RF 전력의 주파수는 진행하고자 하는 공정의 종류에 따라 달라진다.

이와 같은 RF 전력은 RF전력 발생기로 발생시켜 RF전송로를 통해 프로세스 챔버 즉 반도체 제조장치로 공급하고 있다.

통상 RF전력 발생기의 출력임피던스는 50 [Ohm]으로 고정되어 있으며, 반도체 제조장비의 입력측에는 반도체 제조장비와의 임피던스 정합 역할을 위해 임피던스 정합기(Impedance Matcher)를 설치하게 되며, 이러한 임피던스 정합기도 입력 임피던스가 50 [Ohm]으로 고정되어 있다.

그리하여 RF전력 발생기에서 출력되는 RF전력은 임피던스가 50 [Ohm]인 RF전송로를 통해 임피던스 정합기에 전송되어 반도체 제조장비에 인가되게 된다.

그러나 RF전력 발생기와 반도체 제조장비의 임피던스 정합기와의 거리가 멀 어질 때 전송선로의 분포정수, 선로 저항, 선로 인덕턴스 등으로 인해 임피던스가 변하게 되고, 이에 따라 입력 임피던스가 50 [Ohm]으로 고정되어 있는 반도체 제조장비 임피던스 정합기 측에서 본 RF전송로측과 임피던스 비정합이 이루어지게 된다.

이와 같이, 임피던스 비정합이 이루어지면 RF전력 발생기의 출력 전력은 많은 손실을 하고 반도체제조장비 임피던스 정합기 측에서 되돌아오는 반사파는 커지게 된다. 그리고 임피던스 비정합이 이루어지고 반사파가 많으면 RF전력 발생기는 발진을 하여 비정상적으로 동작을 할 수 있으며, 또한 입력 임피던스 비정합으로 인해 반도체 제조장비의 임피던스 정합기도 안정된 동작을 할 수 없게 되는 문제점이 있다.

그러나 종래의 방식에서는 RF전력 발생기와 반도체제조장비의 임피던스정합기 간의 거리에 관계없이 입출력 임피던스가 고정되어 있으므로 RF전력 발생기와 반도체제조장비의 임피던스정합기와의 거리가 멀 때에는 임피던스의 정합이 틀어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 발명한 것으로, RF전력 발생기와 반도체 제조장비의 임피던스 정합기 사이의 RF전송로 상에 가변임피던스 정합기를 설치함으로써 RF발생기와 반도체 제조장비간의 임피던스를 정합시켜 줄 수 있도록 하되, 반도체 제조장비의 임피던스 정합기에서 되돌아오는 반사파에 따라 RF전 송선로 상의 임피던스를 가변시켜 RF전력 발생기와 반도체 제조장비간에 임피던스를 정합시킬 수 있도록 하는 RF전송로용 가변 임피던스 정합장치를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 RF전송로용 가변 임피던스 정합장치는, RF전력발생기와 반도체 제조장비의 임피던스 정합기, 그리고 상기 RF전력발생기의 출력전력을 반도체 제조장비의 임피던스 정합기로 전송하도록 연결되는 RF전송로를 구비하고 있는 RF전송로용 임피던스 정합장치에 있어서, 상기 반도체 제조장비의 임피던스 정합기의 반사파를 검출하는 반사파 센서가 설치되고, 상기 RF전송로 상에는 상기 반사파 센서의 검출신호에 따라 임피던스가 가변되는 가변임피던스 정합기가 설치된 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 가변임피던스 정합기는 상기 전송로 상에 직렬로 연결되는 제1 임피던스, 상기 제1 임피던스의 전단에서 접지측으로 연결되어 임피던스 조정이 가능하도록 이루어진 제2 임피던스, 상기 제1 임피던스의 후단에서 접지측으로 연결되어 임피던스 조정이 가능하도록 이루어진 제3 임피던스, 상기 반사파 센서의 검출신호를 입력받아 상기 제2 임피던스 및 제3 임피던스의 임피던스를 가변시키도록 제어하는 중앙처리부를 포함하여 이루어져 있다.

상기에 있어서, 상기 중앙처리부에는 표시부가 추가로 연결됨을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 반사파 센서의 출력단은 버퍼를 매개로 중앙처리부에 연결됨을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 반사파 센서는 전송로 상에 설치되는 제1 반사파 센서와 반도체 제조장비의 임피던스 정합기 바로 전단에 설치되는 제2 반사파 센서로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예의 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 개략적인 구성도를 나타낸다.

RF전력 발생기(10)는 반도체 제조공정에 필요한 RF전력을 발생시키며, 전송로(20)를 통해 반도체제조장비 임피던스 정합기(30)로 RF전력을 전송하여 반도체 제조장비(40)에 공급하게 된다.

아울러, 상기 전송로(20) 상에는 임피던스 조정이 가능한 가변임피던스 정합기(50)가 설치되며, 반도체제조장비 임피던스 정합기(30)의 입력측에는 전송로(20)와의 임피던스 비정합에 따라 발생되는 반사파를 검출할 수 있는 제1 반사파센서(60)가 설치됨과 아울러 순방향 출력전력대비 반사파의 크기를 비교측정하기 위하여 반도체제조장비의 임피던스 정합기(30) 바로 전단에 제2 반사파 센서(61)가 설치된다.

상기 가변임피던스 정합기(50)는 상기 반사파센서(60)(61)에 의하여 검출되는 반사파의 크기에 따라 임피던스를 가변시켜 RF전력 발생기(10)와 반도체제조장비 임피던스 정합기(30)간의 임피던스를 정합시키게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 가변임피던스 정합기의 상세구성도를 나타내는 도면이다.

상기 가변임피던스 정합기(50)는 상기 전송로(20) 상에 제1 임피던스(51)가 직렬로 연결되고, 상기 제1 임피던스(51)의 전단 즉 RF전력 발생기(10)측으로는 제2 임피던스(52)가 연결되어 접지측으로 연결되며, 또한 상기 제1 임피던스(51)의 후단 반도체제조장비 임피던스 정합기(30)측으로는 제3 임피던스(53)가 연결되어 접지측으로 연결되어 있다.

상기 제1 임피던스(51)는 고정 임피던스로써 예컨대 인덕턴스가 사용될 수 있으며, 상기 제2, 제3 임피던스(52)(53)는 가변임피던스로써 예컨대 가변 콘덴서가 사용될 수 있는데, 후술되는 바와 같이 자동 가변용 가변콘덴서 또는 수동 가변용 가변콘덴서가 사용될 수 있다.

이러한 제1, 제2, 제3 임피던스(51)(52)(53)는 LC필터로써 파이형 임피던스 구조를 형성하여 RF전력 발생기(10)와 반도체제조장비 임피던스 정합기(30)간의 임피던스를 정합시키는 역할을 하게 된다.

한편, 전송로(20)측과의 임피던스 비정합에 따라 반도체제조장비 임피던스 정합기(30)로부터 되돌아오는 반사파를 측정하는 제1, 제2 반사파센서(60)(61)는 예컨대 전압, 전류 센서로서 전압과 전류를 같이 검출하거나, 혹은 전압이나 전류 중 하나만을 검출하여 반사파의 크기를 측정할 수도 있다.

상기 반사파센서(60)(61)는 각각 버퍼(54)(55)를 통해 중앙처리부(56)에 연결되어 측정한 반사파의 크기를 중앙처리부(56)로 입력시킨다.

중앙처리부(56)로 입력된 반사파의 크기는 사전에 설정된 바에 의거 내부처리를 통하여 중앙처리부(56)의 출력단에 연결되는 표시부(57)에 표시되어 사용자가 확인할 수 있도록 할 수 있다.

그리하여 중앙처리부(56)는 상기 반사파센서(60)(61)의 측정신호를 입력받아 사전에 설정된 정보에 따라 상기 제2 임피던스(52) 및 제3 임피던스(53)의 임피던스를 가변시키도록 제어한다. 앞서 설명된 바와 같이 전송로(20)의 임피던스 가변은 중앙처리부(56)가 제2, 제3 임피던스(52)(53)의 커패시턴스를 조정함으로써 가변시킬 수 있다.

상기 실시예에서는 중앙처리부(56)가 제2, 제3 임피던스(52)(53)의 커패시턴스를 조정하여 전송로(20)의 임피던스를 자동으로 가변시키는 것을 예로 설명하고 있으나, 사용자가 표시부(57)에 표시되는 반사파의 크기를 보고 제2, 제3 임피던스(52)(53)의 커패시턴스를 수동으로 조정할 수도 있다.

본 발명에 따른 실시예에서 중앙처리부(56)는 순방향 출력전력대비 반사파의 비가 10%이내에서는 자동 또는 수동으로 제2, 제3 임피던스(52)(53)를 조절하여 임피던스를 매칭시키게 된다. 수동 조절은 출력전력대비 반사파의 비가 10%를 넘어도 제2, 제3 임피던스(52)(53)를 조절하여 임피던스를 매칭시킬 수 있다.

이때 중앙처리부(56)는 선로의 중간에 있는 제1 반사파센서(60)에서 측정된 반사파 전력과 반도체제조장비의 임피던스정합기(30) 쪽에 있는 제2 반사파 센서(61)에서 측정된 전력의 비가 10% 이내에 들어가면 매칭이 완료된 상태로 간주하고, 제2, 제3 임피던스(52)(53)를 0에서 최대로 가변하면서 반사파 전력비가 10% 이내에서 최소가 되도록 조절한다.

또한 상기 실시예에서 전송로(20)에서 임피던스를 정합시키기 위한 가변임피던스 정합기(50)는 RF전력 발생기(10) 내에 일체형으로 제작할 수도 있다.

본 발명에 따른 가변임피던스 정합기(50)는 적용주파수가 1MHz 에서 100MHz 범위내에서 바람직하게 사용할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 RF전력 발생기에서 전송로를 통해 반도체제조장비의 임피던스 정합기로 전송된 RF전력이 전송로로 되돌아오는 반사파를 측정하여 반사파의 크기에 따라 전송로 상의 임피던스를 가변시켜 발명은 RF전력 발생기와 반도체제조장비의 임피던스 정합기간의 임피던스를 정합시킴으로써 전력손실을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

삭제
RF전력발생기와 반도체 제조장비의 임피던스 정합기, 그리고 상기 RF전력발생기의 출력전력을 반도체 제조장비의 임피던스 정합기로 전송하도록 연결되는 RF전송로를 구비하고 있는 RF전송로용 임피던스 정합장치에 있어서,

상기 반도체 제조장비의 임피던스 정합기의 반사파를 검출하는 반사파 센서가 설치되고, 상기 RF전송로 상에는 상기 반사파 센서의 검출신호에 따라 임피던스가 가변되는 가변임피던스 정합기가 설치되며, 상기 가변임피던스 정합기는 상기 전송로 상에 직렬로 연결되는 제1 임피던스, 상기 제1 임피던스의 전단에서 접지측으로 연결되어 임피던스 조정이 가능하도록 이루어진 제2 임피던스, 상기 제1 임피던스의 후단에서 접지측으로 연결되어 임피던스 조정이 가능하도록 이루어진 제3 임피던스, 상기 반사파 센서의 검출신호를 입력받아 상기 제2 임피던스 및 제3 임피던스의 임피던스를 가변시키도록 제어하는 중앙처리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF전송선로용 가변 임피던스 정합장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 임피던스는 고정형 인덕터, 상기 제2 임피던스 및 제3 임피던스는 가변형 캐패시터로 이루어진 것을 특징으로 하는 RF전송선로용 가변 임피던스 정합장치.
제2항에 있어서, 상기 중앙처리부에는 표시부가 추가로 연결됨을 특징으로 하는 RF전송선로용 가변 임피던스 정합장치.
RF전력발생기와 반도체 제조장비의 임피던스 정합기, 그리고 상기 RF전력발생기의 출력전력을 반도체 제조장비의 임피던스 정합기로 전송하도록 연결되는 RF전송로를 구비하고 있는 RF전송로용 임피던스 정합장치에 있어서,

상기 반도체 제조장비의 임피던스 정합기의 반사파를 검출하는 반사파 센서가 설치되고, 상기 RF전송로 상에는 상기 반사파 센서의 검출신호에 따라 임피던스가 가변되는 가변임피던스 정합기가 설치되며, 상기 반사파 센서의 출력단은 버퍼를 매개로 중앙처리부에 연결됨을 특징으로 하는 RF전송선로용 가변 임피던스 정합장치.
RF전력발생기와 반도체 제조장비의 임피던스 정합기, 그리고 상기 RF전력발생기의 출력전력을 반도체 제조장비의 임피던스 정합기로 전송하도록 연결되는 RF전송로를 구비하고 있는 RF전송로용 임피던스 정합장치에 있어서,

상기 반도체 제조장비의 임피던스 정합기의 반사파를 검출하는 반사파 센서가 설치되고, 상기 RF전송로 상에는 상기 반사파 센서의 검출신호에 따라 임피던스가 가변되는 가변임피던스 정합기가 설치되며, 상기 반사파 센서는 전송로 상에 설치되는 제1 반사파 센서와 반도체 제조장비의 임피던스 정합기 바로 전단에 설치되는 제2 반사파 센서로 이루어짐을 특징으로 하는 RF전송선로용 가변 임피던스 정합장치.