KR102092213B1 - 임피던스 매칭 시스템, 임피던스 매칭 방법 및 반도체 공정장비 - Google Patents

임피던스 매칭 시스템, 임피던스 매칭 방법 및 반도체 공정장비 Download PDF

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Abstract

임피던스 매칭 시스템(20), 방법 및 반도체 공정장비에 있어서, 상기 임피던스 매칭 시스템(20)은 임피던스 매칭기(21), 선택 스위치(22) 및 부하 회로, 제어부(24)를 포함하고, 상기 임피던스 매칭기(21)는 RF 전원(10) 및 반응 챔버(60)에 각각 연결되도록 RF 전원(10)과 반응 챔버(60) 사이에 설치되어, RF 전원(10)의 출력 임피던스 및 임피던스 매칭기(21)의 입력 임피던스에 대해 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고, 상기 선택 스위치(22)는 RF 전원(10)을 반응 챔버(60) 또는 부하 회로에 선택적으로 연결시키고, 상기 제어부(24)는 RF 전원(10)이 반응 챔버(60)에 연결되거나 RF 전원(10)이 부하 회로에 연결되도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 선택 스위치(22)를 제어하여, RF 전원(10)의 연속파 출력을 펄스 출력으로 전환시켜 반응 챔버(60)에 제공한다. 상기 임피던스 매칭 시스템, 방법 및 반도체 공정장비는, 연속파RF 전원(10)이 펄스파 모드를 시뮬레이트 할 수 있게 하여, 시스템 및 장치 비용을 감소시키고, 경제적 효과를 향상시키고, 펄스 RF 전력 신호가 반응 챔버(60)에 로드될 때 오버슈트 현상이 발생하는 것을 방지한다.

Description

임피던스 매칭 시스템, 임피던스 매칭 방법 및 반도체 공정장비
본 발명은 마이크로 일렉트로닉스 프로세싱 기술 분야에 속하며, 구체적으로 임피던스 매칭 시스템, 임피던스 매칭 방법 및 반도체 공정장비에 관한 것이다.
플라즈마 처리 시스템에서, RF(Radio frequency) 전원은 RF 에너지를 반응 챔버로 전송하여, 반응 챔버 내의 반응 가스를 여기시켜 다량의 활성 입자를 함유하는 플라즈마를 형성하고, 플라즈마는 웨이퍼와 상호 작용하여, 에칭 또는 증착 등 공정 과정을 완료한다. RF 에너지의 전송 과정에서 RF 전원의 출력 임피던스는 일반적으로 50 옴이며, 반응 챔버의 입력 임피던스는 50 옴이 아니므로 RF 에너지가 반응 챔버로 직접 전송되면 전송 경로의 임피던스가 일치하지 않아 RF 에너지의 반사가 일어나면서, 반응 챔버 내의 반응 가스를 정상적으로 여기시켜 플라즈마를 형성할 수 없다. 따라서, RF 에너지가 정상적으로 전송되도록 보장하기 위해 RF 전원과 반응 챔버 사이에 매칭 장치를 연결해야 한다.
도 1은 종래의 매칭 장치의 원리도이다. 도 1을 참조하면, RF 시스템은 반응 챔버(60)에 RF 에너지를 제공하고, RF 전원(10) 및 매칭 장치(30)를 포함한다. RF 전원(10)은 펄스 기능을 갖는다. 매칭 장치(30)는 RF 전원(10)과 반응 챔버(60) 사이에 연결되고 자동 매칭 기능 및 매칭 위치 유지 기능이 구비되고, 구체적인 구조는 검출부(1), 임피던스 조정부(2), 제어부(3) 및 2개의 제어모터(4, 5)를 포함한다. 검출부(1)는 임피던스 조정부(2)의 선단의 전송 라인 상의 신호를 검출하여 제어부(3)에 보낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 임피던스 조정 유닛(2)의 내부 구조는 2개의 가변 커패시터(C2, C3), 고정 커패시터(C1), 고정 인덕터(L1, L2)를 갖는다. 2개의 제어모터(4, 5)는 제어부(3)의 제어 하에서, 2개의 가변 커패시터(C2, C3)를 각각 조정한다. 공정이 시작되면, RF 전원(10)은 먼저 연속파 모드로 전환되어, 연속파 전력을 출력하고, 동시에 검출부(1)는 실시간으로 검출된 입력신호 및 반사 전력 값을 제어부(3)에 보낸다. 제어부(3)는 설정된 알고리즘에 따라 가변 커패시터(C2, C3)의 조정량을 얻고, 2개의 제어모터(4, 5)를 제어하여 2개의 가변 커패시터(C2, C3)를 각각 조정한다. 조정을 진행하는 동안, 제어부(3)는 검출부(1)에서 발송된 반사 전력 값이 작은 임계 값 범위 내에 있는지 여부를 판단하고, 작은 임계 값 범위 내에 있을 경우, RF 전원(10)의 출력 임피던스가 매칭 장치(30)의 입력 임피던스와 매칭되는 것으로 판단하고, 플라즈마가 안정을 유지한 후에, 임피던스 조정부(2)를 유지(hold) 모드(즉, 2개의 가변 커패시터(C2, C3)의 커패시턴스 값 및 기타 각 파라미터가 변하지 않게 유지)로 제어하고, 이와 동시에, 제어부(3)는 RF 전원(10)을 펄스파 모드로 전환하여 공정을 진행하고, 제어부(3)는 공정이 소정의 단계까지 진행된 후, 다음 공정 단계로 전환해야 할지 여부를 판단하고, No인 경우, 상기 공정이 종료될 때까지 계속하여 진행하고, Yes인 경우, 모든 공정 조건이 변했으므로 RF 전원(10)을 연속파 모드로 다시 전환해야 하고, 매칭 장치(30)는 매칭 작업을 다시 진행해야 한다. 매칭이 완료되면, 임피던스 조정부(2)는 다시 유지 모드가 되고, 동시에 RF 전원(10)은 펄스파 모드로 전환되어 새로운 공정을 진행한다. 이와 같이, 전체 공정과정이 종료될 때까지 진행한다.
상기 매칭 장치(30)는 실제 응용에 있어서 필연적으로 아래와 같은 문제점이 존재한다:
첫째, 상기 RF 전원(10)은 펄스 전력을 출력할 때 오버슈트(overshoot) 현상이 발생하여, RF 시스템의 임피던스가 급격하게 변할 수 있고, 임피던스 조정부(2)는 RF 전원(10)이 펄스파 모드일 때 유지 상태이므로, 임피던스의 급격한 변화에 바로 대응할 수 없기 때문에, 지속적인 임피던스 매칭을 실현할 수 없게 되어, 공정 결과에 영향을 미친다.
둘째, RF 전원(10)이 연속파 모드일 때의 임피던스 조정부(2)의 매칭 위치와 RF 전원(10)이 펄스파 모드일 때의 임피던스 조정부(2)의 매칭 위치는 동일하게 기본 설정된다. 그러나 실제 응용에 있어서, 동일한 공정 조건에서, 상기 2개의 모드에서의 RF 시스템의 임피던스는 차이가 존재하므로 2개의 모드에서의 매칭 위치가 동일하게 설정될 경우, RF 전원(10)의 출력 임피던스와 매칭 장치(30)의 입력 임피던스의 매칭 정확도에 영향을 미치고, 심지어 양자가 매칭되지 않아, 매칭이 불안정하고 반복적이지 않은 문제가 발생하여 공정 결과에 영향을 미친다.
본 발명은 종래 기술에 존재하는 기술적 문제점들 중 적어도 하나를 해결하기 위한 것으로, 연속파 RF 전원이 펄스파 모드(pulse wave mode)를 시뮬레이트 할 수 있도록 하여, 시스템 비용을 줄이고, 경제적 효과를 향상시키며, 또한 반응 챔버에 펄스 RF 전력 신호가 로딩될 때 오버슈트 현상을 방지하는 임피던스 매칭 시스템, 임피던스 매칭 방법 및 반도체 공정장비를 제공한다.
상술한 문제점 중 하나를 해결하기 위하여, 본 발명은 임피던스 매칭기, 선택 스위치 및 부하 회로, 제어부를 포함하고, 상기 임피던스 매칭기는 RF 전원과 반응 챔버에 각각 연결되도록 RF 전원과 반응 챔버 사이에 설치되어, 상기 RF 전원의 출력 임피던스 및 상기 임피던스 매칭기의 입력 임피던스에 대해 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고, 상기 선택 스위치는 상기 RF 전원을 상기 반응 챔버 또는 상기 부하 회로에 선택적으로 연결시킬 수 있고, 상기 제어부는 상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결되거나 또는 상기 RF 전원이 상기 부하 회로에 연결되도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 선택 스위치를 제어하여, 상기 임피던스 매칭기를 통해 상기 RF 전원의 연속파 출력을 펄스 출력으로 전환시켜 상기 반응 챔버에 제공하는, 임피던스 매칭 시스템을 제공한다.
상기 부하 회로에는 조정 가능한 부하가 설치되어 있다. 또한, 상기 제어부는 상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결되거나, 상기 RF 전원이 상기 부하 회로에 연결될 수 있도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 선택 스위치를 제어하는 스위치 제어모듈; 상기 선택 스위치가 상기 RF 전원을 상기 부하 회로에 연결시킬 경우, 상기 조정 가능한 부하의 임피던스를 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 반응 챔버의 입력 임피던스인 소정의 임피던스로 조정하는 부하 제어모듈;을 포함한다.
상기 조정 가능한 부하는 상기 반응 챔버와 병렬로 연결된 후 상기 선택 스위치에 의해 상기 임피던스 매칭기의 후단에 연결된다.
상기 부하 회로 상에는 고정 부하만 설치되어 있고, 상기 제어부는 상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결되거나 또는 상기 RF 전원이 상기 부하 회로에 연결될 수 있도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 선택 스위치를 제어하는 스위치 제어모듈을 포함한다.
상기 임피던스 매칭기는 상기 반응 챔버와 직렬로 연결된 후 상기 고정 부하와 병렬로 연결되고, 또한 상기 선택 스위치에 의해 상기 RF 전원의 후단에 연결된다.
상기 제어부는 또한, 상기 선택 스위치가 상기 RF 전원을 상기 반응 챔버에 연결시킬 경우, 상기 임피던스 매칭기의 초기 매칭 위치를 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 한다.
추가적으로, 상기 임피던스 매칭 시스템은 검출부를 더 포함하고, 상기 제어부는 매칭 제어모듈을 더 포함하고, 상기 임피던스 매칭기는 임피던스 조정부 및 실행부를 포함한다. 상기 임피던스 조정부는 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버 사이의 전송 라인 상에 설치되고, 상기 검출부는 상기 임피던스 조정부 선단의 상기 전송라인 상의 신호를 검출하여 상기 매칭 제어모듈에 전달하고, 상기 매칭 제어모듈은 상기 검출부에서 발송된 신호에 따라 제어 신호를 얻어 상기 실행부에 전달하고, 상기 실행부는 상기 제어 신호에 따라 상기 임피던스 조정부의 임피던스를 조정하여, 임피던스 매칭을 진행한다.
상기 선택 스위치의 초기 상태는 상기 RF 전원을 상기 반응 챔버에 연결시키도록 미리 설정되고, 상기 매칭 제어모듈은 또한, 상기 선택 스위치가 초기 상태인 조건에서 상기 검출부에서 발송된 신호에 따라 현재의 매칭 성공 여부를 실시간으로 판단하고, Yes 인 경우, 상기 스위치 제어모듈에 시동명령을 보내고, No 인 경우, 계속하여 임피던스 매칭을 진행한다.
상기 임피던스 조정부는 조정 가능한 커패시터를 포함하고, 상기 실행부는 회로에 접속된 상기 조정 가능한 커패시터의 커패시턴스 값을 조정하는 구동모터를 포함한다.
상기 선택 스위치는 상기 반응 챔버와 상기 RF 전원 사이의 회로 및 상기 부하 회로와 상기 RF 전원 사이의 회로에 각각 연결되는 2개의 독립적인 스위치를 포함하고, 상기 스위치 제어모듈은 상기 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 2개의 독립적인 스위치의 턴온 및 턴오프를 선택적으로 제어한다.
상기 독립적인 스위치는 릴레이, 다이오드 또는 RF 스위치이다.
상기 선택 스위치는 적어도 하나의 가동 접점 및 2개의 고정 접점을 포함하는 전환 스위치를 포함하고, 상기 가동 접점은 상기 RF 전원에 연결되고, 고정 접점 중 하나는 상기 반응 챔버와 연결하기 위한 회로에 연결되고, 다른 하나는 상기 부하 회로에 연결된다.
다른 기술방안으로서, 본 발명은 RF 전원의 출력 임피던스와 임피던스 매칭기의 입력 임피던스에 대해 임피던스 매칭을 진행하는 임피던스 매칭 방법을 더 제공한다. 상기 임피던스 매칭 방법은, 반응 챔버로부터 독립된 부하 회로를 설치하는 단계; 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 RF 전원이 선택적으로 상기 반응 챔버에 연결되거나 또는 부하 회로에 연결될 수 있도록 하여, 상기 RF 전원의 연속파 출력을 펄스 출력으로 전환시켜 상기 반응 챔버에 제공하는 단계; 또한 상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결될 경우, 상기 RF 전원의 출력 임피던스와 상기 임피던스 매칭기의 입력 임피던스에 대해 자동으로 임피던스 매칭을 진행하는 단계;를 포함한다.
상기 부하 회로에 조정 가능한 부하가 설치되어 있는 경우, 상기 RF 전원이 상기 부하 회로에 연결되면, 상기 조정 가능한 부하의 임피던스를 소정의 임피던스로 조정하고, 상기 소정의 임피던스는 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 반응 챔버의 입력 임피던스이다.
상기 부하 회로에 고정 부하만 설치되어 있는 경우, 상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결되면, 상기 임피던스 매칭기의 초기 매칭 위치를 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 한다.
또 다른 기술방안으로서, 본 발명은 임피던스 매칭 시스템, RF 전원 및 반응 챔버를 포함하고, 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버 사이에 설치되는 반도체 공정장비를 더 제공하며, 상기 임피던스 매칭 시스템은 본 발명의 상술한 방안 중 어느 하나에 따른 임피던스 매칭 시스템을 사용한다.
본 발명은 아래와 같은 유익한 효과를 갖는다:
본 발명에 따른 임피던스 매칭 시스템 및 방법에 있어서, RF 전원은 항상 연속파 모드로 작동하고, RF 전원을 제어하여 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 반응 챔버와의 연결 및 부하 회로와의 연결 사이에서 전환되도록 하여, 반응 챔버가 실제로 얻는 전력 신호를 펄스 변조 RF 전력 신호(즉, 펄스 RF 전력 신호)로 한다. 즉, 본 발명에 따른 임피던스 매칭 시스템 및 방법은 연속파 RF 전원을 사용할 경우 펄스 RF 전원의 작동 모드를 시뮬레이트 할 수 있고, 이는 종래 기술과 비교했을 때, 펄스 RF 전원을 사용하지 않기 때문에, 시스템 비용을 줄일 수 있고, 경제적 효과를 향상시키고, 동시에, 펄스 RF 전력 신호가 반응 챔버에 로딩될 때 오버슈트 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한, RF 전원이 반응 챔버에 연결되도록 전환될 때 임피던스 매칭기는 임피던스 매칭을 자동으로 진행할 수 있으므로, 매칭 속도, 매칭 정확도 및 매칭 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 공정장비는, 본 발명의 상술한 기술방안에 따른 임피던스 매칭 시스템을 사용했으므로, 연속파 RF 전원을 사용할 경우 펄스 RF 전원의 작동 모드를 시뮬레이트 할 수 있고, 이는 종래 기술과 비교했을 때, 마찬가지로 펄스 RF 전원을 사용하지 않기 때문에, 장치 비용이 감소될 수 있고, 동시에 펄스 RF 전력 신호가 반응 챔버에 로딩될 때 오버슈트 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한, RF 전원이 반응 챔버에 연결되도록 전환될 때 임피던스 매칭기는 자동으로 임피던스 매칭을 진행할 수 있으므로, 매칭 속도, 매칭 정확도 및 매칭 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 매칭 장치의 원리도이다.
도 2는 임피던스 조정부의 내부 구조 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 임피던스 매칭 시스템의 원리도이다.
도 4는 도 3의 RF 전원의 출력 신호, 펄스 변조 신호, 소정의 타이밍 시퀀스 신호 및 반응 챔버의 실제 입력 신호의 타이밍 시퀀스의 비교도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 매칭 시스템의 작업 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 임피던스 매칭 시스템의 원리도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 임피던스 매칭 시스템의 원리도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 4에 따른 임피던스 매칭 시스템의 작업 타이밍도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 임피던스 매칭 시스템의 원리도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 매칭 방법의 작업 흐름도이다.
당업자가 본 발명의 기술방안을 보다 쉽게 이해할 수 있도록, 이하에서는 도면을 결합하여 본 발명에서 제공한 임피던스 매칭 시스템 및 방법, 반도체 공정장비에 대해 상세히 설명할 것이다.
본 발명의 실시예 1에 따른 임피던스 매칭 시스템은, 임피던스 매칭기, 선택 스위치, 부하 회로 및 제어부를 포함한다. 임피던스 매칭기는 RF 전원 및 반응 챔버에 각각 연결되어, RF 전원의 출력 임피던스 및 임피던스 매칭기의 입력 임피던스에 대해 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고, 부하 회로는 RF 전원의 반응 챔버를 제외한 다른 하나의 부하를 제공하고, 선택 스위치는 RF 전원을 반응 챔버 또는 부하 회로에 선택적으로 연결시키고, 제어부는 RF 전원이 반응 챔버에 연결되거나 또는 RF 전원이 부하 회로에 연결되도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 선택 스위치를 제어하여, 반응 챔버에 로드되는 전기 신호가 펄스파의 형태로 되게 한다(즉, 반응 챔버가 펄스파 모드에서 작동되게 한다). 따라서, RF 전원이 항상 연속파 모드에서 작동하는 경우에도, 반응 챔버에 로드되는 전기 신호가 펄스파의 형태로 되게 할 수 있다.
상술한 소정의 타이밍 시퀀스는, 공정에 필요한 펄스 RF 신호의 펄스 주파수 및 듀티 사이클에 따라 RF 전원과 반응 챔버가 연결되는 주파수 및 시간, 및 RF 전원과 부하 회로가 연결되는 주파수 및 시간을 각각 계산하는 방식으로 설정될 수 있다. 상기 소정의 타이밍 시퀀스는 펄스 변조 신호와 유사하다.
본 발명의 실시예에 따른 임피던스 매칭 시스템에 있어서, RF 전원은 항상 연속파 모드로 작동하고, RF 전원을 제어하여 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 반응 챔버와의 연결 및 부하 회로와의 연결 사이에서 전환되도록 하여, 반응 챔버가 실제로 얻는 실제 전력 신호를 펄스 변조 RF 전력 신호(즉, 펄스 RF 전력 신호)로 한다. 즉, 본 실시예에 따른 임피던스 매칭 시스템은 연속파 RF 전원에 의해 펄스파 RF 전원의 작동 모드를 얻을 수 있고, 이는 종래 기술과 비교했을 때, 펄스 RF 전원을 사용하지 않기 때문에, 시스템 비용을 줄일 수 있고, 경제적 효과를 향상시키고, 동시에 펄스 RF 전력 신호가 반응 챔버에 로딩될 때 오버슈트 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한, RF 전원이 반응 챔버에 연결되도록 전환될 때 임피던스 매칭기는 자동으로 임피던스 매칭을 진행할 수 있으므로, 매칭 속도, 매칭 정확도 및 매칭 안정성이 향상될 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 도 3을 결합하여 본 발명의 실시예 2에 따른 임피던스 매칭 시스템에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시예에 따른 임피던스 매칭 시스템은 상술한 실시예 1의 임피던스 매칭 시스템에 따른 바람직한 실시방식이다. 본 실시예에서, 선택 스위치는 적어도 하나의 가동 접점 및 2개의 고정 접점을 포함하는 전환 스위치이고, 제어부는 또한 이번에 RF 전원과 반응 챔버가 연결되는 초기 순간의 임피던스 매칭기의 매칭 위치를 RF 전원과 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 설정한다. 이러한 방식으로, RF 전원이 반응 챔버에 연결될 때마다, 임피던스 매칭기는 신속하게 매칭을 실현할 수 있어, 펄스 모드에서의 임피던스 매칭 속도 및 매칭 안정성 및 반복성을 향상시킨다.
도 3을 참조하면, 상기 임피던스 매칭 시스템(20)은 임피던스 매칭기(21), 전환 스위치(22), 부하 회로 및 제어부(24)를 포함한다. 임피던스 매칭기(21)는 RF 전원(10) 및 반응 챔버(60) 사이에 설치되어, 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고, 전환 스위치(22)는 하나의 가동 접점 및 2개의 고정 접점을 포함하고, 가동 접점은 RF 전원(10)과 연결되고, 고정 접점 중 하나는 반응 챔버(60)와 연결하기 위한 회로에 연결되고, 다른 하나는 부하 회로에 연결되어, RF 전원(10)이 반응 챔버(60) 또는 부하 회로에 선택적으로 연결될 수 있도록 한다.
부하 회로 상에는 조정 가능한 부하(23)가 설치되어 있고, 조정 가능한 부하(23)는 반응 챔버(60)와 병렬로 연결된 후 전환 스위치(22)에 의해 임피던스 매칭기(21)의 후단에 연결되고, 후단이라고 함은, 회로에서의 전력의 전송방향에 기초한 것으로, 전력의 전송방향을 따라 임피던스 매칭기(21)의 출력단에 위치한다. 제어부(24)는 RF 전원(10)이 반응 챔버(60)에 연결된 상태 및 RF 전원(10)이 부하 회로에 연결된 상태 사이에서 전환되도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 전환 스위치(22)를 제어하는 스위치 제어모듈(241); 전환 스위치(22)가 RF 전원(10)과 부하 회로를 연결시키는 상태로 전환되면, 조정 가능한 부하(23)의 임피던스를 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 반응 챔버(60)의 입력 임피던스인 소정의 임피던스로 조정하는 부하 제어모듈(242);을 포함한다.
소정의 타이밍 시퀀스는 공정에 필요한 펄스 변조 신호와 동일하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 펄스 변조 신호가 하이 레벨일 때, 스위치 제어모듈(241)은 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)를 연결시키는 상태로 전환하도록 전환 스위치(22)를 제어하고, 이때, 반응 챔버(60)는 RF 전력 신호를 얻을 수 있고, 또한, 펄스 변조 신호가 로우 레벨일 때, 스위치 제어모듈(241)은 RF 전원(10)과 조정 가능한 부하(23)를 연결시키는 상태로 전환되도록 전환 스위치(22)를 제어하고, 이때, 반응 챔버(60)는 RF 전력 신호를 수신할 수 없으므로, 반응 챔버(60)의 실제 입력 신호는 도 4에 도시된 바와 같고, 즉, 반응 챔버(60)가 얻는 실제 신호는 펄스 변조 RF 전력 신호이다. 물론, 실제 응용에서, 스위치 제어모듈(241)은 로우 레벨일 때 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)를 연결시키는 상태로 전환되도록 전환 스위치(22)를 제어하고, 하이 레벨일 때 RF 전원(10)과 조정 가능한 부하(23)를 연결시키는 상태로 전환되도록 전환 스위치(22)를 제어하도록 설치될 수도 있다.
임피던스 매칭 시스템(20)은 검출부(29)를 포함하고, 제어부(24)는 매칭 제어모듈(243)을 더 포함하고, 임피던스 매칭기(21)는 임피던스 조정부 및 실행부를 포함한다. 임피던스 조정부는 RF 전원(10)과 반응 챔버(60) 사이의 전송라인 상에 설치되고, 검출부(29)는 임피던스 조정부 선단의 전송라인 상의 신호(예를 들면, 전압 및 전류)를 검출하여 매칭 제어모듈(243)에 전달하고, 매칭 제어모듈(243)은 검출부(29)에서 발송된 신호에 따라 제어 신호를 얻어 실행부에 전달하고, 구체적으로, 검출부(29)에서 발송된 전압 신호 및 전류 신호에 따라 임피던스 매칭을 진행하여 RF 전원(10)의 현재 부하 임피던스를 계산하고, 상기 현재 부하 임피던스 값과 RF 전원(10)의 특징 임피던스(일반적으로 50Ω이다)를 서로 비교하여 제어 신호를 얻고, 실행부는 제어 신호에 따라 임피던스 조정부의 임피던스를 조정하여, 임피던스 매칭을 실현한다.
바람직하게는, 임피던스 조정부는 조정 가능한 커패시터(C1, C2)를 포함하고, 실행부는 회로에 접속된 조정 가능한 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스 값을 각각 조정하는 구동모터(M1, M2)를 포함한다.
본 실시예에서, 반응 챔버(60)의 입력 임피던스는 아래와 같은 방식으로 획득한다: 매칭 제어모듈(243)은 획득한 RF 전원(10)의 부하 임피던스 및 임피던스 조정부의 임피던스에 따라 반응 챔버(60)의 입력 임피던스를 산출한다.
또한, 본 실시예에서, 전환 스위치(22)의 초기 상태는 전환 스위치(22)가 반응 챔버(60)에 연결된 상태로 미리 설정되고, 매칭 제어모듈(243)은 또한 전환 스위치(22)가 초기 상태인 조건에서 검출부(211)에서 발송된 신호에 따라 현재의 매칭 성공 여부를 실시간으로 판단하고, Yes인 경우, 스위치 제어모듈(241)에 시동명령을 보내고, 스위치 제어모듈(241)은 상기 시동명령을 수신한 후 RF 전원(10)이 반응 챔버(60)에 연결된 상태 및 RF 전원(10)이 조정 가능한 부하(23)에 연결된 상태 사이에서 전환되도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 전환 스위치(22)를 제어하기 시작하고, No인 경우, 계속하여 임피던스 매칭을 진행한다.
이로부터 알 수 있듯이, 본 실시예는 연속파 모드에서 임피던스 매칭을 실현한 후 펄스 모드를 진행하며, 이 경우, 바람직하게는, 조정 가능한 부하(23)의 초기 임피던스는 전환 스위치(22)가 초기 상태인 조건에서 매칭을 실현할 때의 반응 챔버(60)의 입력 임피던스로 미리 설정한다. 상기 초기 임피던스는 매칭 시의 임피던스 조정부의 현재 임피던스 및 RF 전원(10)의 특성 임피던스에 따라 산출되는 방법, 또는 매칭 시의 상기 RF 전원(10)의 현재 부하 임피던스 및 임피던스 조정부의 현재 임피던스에 따라 산출되는 방법을 사용한다.
이하에서는 도 5를 결합하여 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 매칭 시스템이 어떻게 펄스 모드에서의 임피던스 매칭을 신속하게 실현하는지에 대해 상세하게 설명한다. 본 실시예에서 하이 레벨로 설정할 경우 전환 스위치(22)는 임피던스 매칭기(21)와 반응 챔버(60)를 연결시키고, 로우 레벨로 설정할 경우 전환 스위치(22)는 임피던스 매칭기(21)와 조정 가능한 부하(23)를 연결시키고, 또한 소정의 타이밍 시퀀스의 제1 순간은 하이 레벨로 설정한다. 또한, 임피던스 매칭기(21)의 임피던스는 MZ로 정의하고, 반응 챔버(60)의 임피던스는 CZ1으로 정의한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에서의 임피던스 매칭 과정은 주로 단계(S1), 단계(S2), 단계(S3), 단계(S4), 단계(S5), 단계(S6) 단계(S7)를 포함한다:
단계(S1)에서, 스위치 제어모듈(241)에 소정의 타이밍 시퀀스를 미리 설정하고(즉, 공정에 필요한 펄스 변조 신호의 주파수 및 듀티 사이클 등 파라미터를 스위치 제어모듈(241)에 미리 설정한다), 전환 스위치(22)의 초기 상태는 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)를 연결시키도록 미리 설정한다.
단계(S2)에서, RF 전원(10)을 턴온하면, 임피던스 매칭기(21)는 자동으로 임피던스 매칭을 진행한다.
단계(S3)에서, 매칭 제어모듈(243)은 현재 매칭 성공 여부를 판단하고, Yes인 경우, 스위치 제어모듈(241)에 시동명령을 보내고, 현재 임피던스 매칭기(21)의 임피던스는 MZ1로 정의하고, 현재 반응 챔버(60)의 임피던스는 CZ1로 정의하고 단계(S4)로 진입하며, No인 경우, 단계(S2)로 돌아간다.
단계(S4)에서, 스위치 제어모듈(241)은 상기 시동명령을 수신하면 작업을 시작하여, 전환 스위치(22)의 작업 모드를 제어하며, 구체적인 과정은 아래와 같다:
단계(S411)에서, 첫번째 펄스의 하이 레벨 기간에, 전환 스위치(22)는 임피던스 매칭기(21)와 반응 챔버(60)를 연결시키고, 임피던스 매칭기(21)는 MZ1부터 계속하여 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고, 상기 첫번째 펄스의 하이 레벨 기간의 마지막 순간에 대응하는 임피던스 매칭기(21)의 임피던스 및 반응 챔버(60)의 임피던스는 각각 MZ2 및 CZ2 로 정의된다.
단계(S411')에서, 첫번째 펄스의 로우 레벨 기간에, 임피던스 매칭기(21)와 조정 가능한 부하(23)를 연결시키도록 전환 스위치(22)를 제어하고, 상기 조정 가능한 부하(23)의 초기 임피던스는 CZ1이고, 부하 제어모듈(242)은 조정 가능한 부하(23)의 임피던스를 CZ1에서 CZ2로 조정하고, 임피던스 매칭기(21)는 MZ2부터 계속하여 임피던스 매칭을 진행하고, 상기 펄스의 로우 레벨 기간의 마지막 순간에서의 조정 가능한 부하(23)의 임피던스는 CZ2이므로 상기 펄스의 로우 레벨 기간의 마지막 순간에서의, 임피던스 매칭기(21)의 임피던스는 여전히 MZ2이다. 즉, 상기 펄스의 로우 레벨 기간을 거친 후에, 임피던스 매칭기(21)의 매칭 위치는 변하지 않는다.
단계(S412)에서, 두번째 펄스의 하이 레벨 기간에, 전환 스위치(22)는 RF 전원(10)와 반응 챔버(60)를 연결시키도록 전환되고, 즉, 매칭 대상이 반응 챔버(60)로 변경되고, RF 전원(10)은 계속하여 RF 전력 신호를 연속 출력하고, 임피던스 매칭기(21)는 계속하여 MZ2부터 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고, 상기 펄스의 하이 레벨 기간의 마지막 순간에서의 임피던스 매칭기(21)의 임피던스는 MZ3으로 정의하고 반응 챔버(60)의 임피던스는 CZ3으로 정의하고, 조정 가능한 부하(23)의 임피던스는 CZ2로 변하지 않고 유지된다.
단계(S412')에서, 두번째 펄스의 로우 레벨 기간에, 전환 스위치(22)는 RF 전원(10)와 조정 가능한 부하(23)를 연결시키도록 전환되고, RF 전원(10)은 계속하여 RF 전력 신호를 연속 출력하고, 부하 제어모듈(242)은 조정 가능한 부하(23)의 임피던스를 CZ2에서 CZ3로 조정하고, 임피던스 매칭기(21)는 MZ3부터 계속하여 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고, 상기 펄스의 로우 레벨 기간의 마지막 순간에서의 조정 가능한 부하(23)의 임피던스는 CZ3이므로, 상기 펄스의 로우 레벨 기간의 마지막 순간에서의 임피던스 매칭기(21)의 임피던스는 여전히 MZ3이다. 즉, 상기 펄스의 로우 레벨 기간을 거친 후에 임피던스 매칭기(21)의 매칭 위치는 변하지 않는다.
유사하게, 후속하는 N번째 펄스의 하이 레벨 기간에, RF 전원(10)은 계속하여 RF 전력 신호를 연속 출력하고, 전환 스위치(22)는 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)를 연결시키도록 전환되고, 임피던스 매칭기(21)는 MZN부터 계속하여 임피던스 매칭을 자동으로 진행하고, 상기 펄스의 하이 레벨 기간의 마지막 순간에서의 임피던스 매칭기(21)의 임피던스는 MZN+1으로 정의되고 반응 챔버(60)의 임피던스는 CZN+1로 정의되고, 조정 가능한 부하(23)의 임피던스는 CZN로 변하지 않고 유지된다.
N번째 펄스의 로우 레벨 기간에, RF 전원(10)은 RF 전력 신호를 계속하여 연속 출력하고, 전환 스위치(22)는 RF 전원(10)과 조정 가능한 부하(23)를 연결시키도록 전환되고, 동시에 부하 제어모듈(242)은 조정 가능한 부하(23)의 임피던스를 CZN에서 CZN+1으로 조정하고, 임피던스 매칭기(21)는 MZN+1부터 계속하여 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고, 마찬가지로, 상기 펄스의 로우 레벨 기간의 마지막 순간에서의 조정 가능한 부하(23)의 임피던스는 CZN+1이므로, 상기 펄스의 로우 레벨 기간의 마지막 순간에서의 임피던스 매칭기(21)의 임피던스는 여전히 MZN+1이다. 즉, 상기 펄스의 로우 레벨 기간을 거친 후에, 임피던스 매칭기(21)의 매칭 위치는 변하지 않는다.
단계(S5)에서, 제어부(24)는 공정 단계를 전환해야 할지 여부를 판단하고, Yes인 경우, 단계(S1)로 진입하고, No인 경우, 단계(S6)으로 진입한다.
단계(S6)에서, 제어부(24)는 현재 공정을 종료할지 여부를 판단하고, Yes인 경우, 단계(S7)로 진입하고, No인 경우, 단계(S4)로 돌아간다.
단계(S7)에서, 제어부(24)는 RF 전원(10)을 턴오프하고, 현재 공정을 종료한다.
설명할 것은, 상술한 단계(S4)는 펄스 모드의 첫번째 기간이 하이 레벨인 경우를 예를 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 실제 응용에 있어서, 상술한 단계(S4)에서, 펄스 모드의 첫번째 기간이 펄스의 로우 레벨 기간일 수도 있고, 이는 상술한 과정의 원리와 동일하므로, 설명을 생략한다.
더 설명드릴 것은, 본 실시예에서는 먼저 연속파 모드에서 임피던스 매칭을 실현한 다음 시뮬레이션 펄스파 모드로 진입하였고, 실제 응용에 있어서, 연속파 모드 및 펄스 모드에서 임피던스 매칭을 실현할 때의 반응 챔버(60)의 임피던스가 큰 차이가 없다면, 본 실시예와 마찬가지로, 조정 가능한 부하(23)의 초기 임피던스를 연속파 모드에서 임피던스 매칭을 실현할 때의 반응 챔버(60)의 임피던스로 설정하여, 펄스 모드에서 추가로 신속하게 매칭을 실현할 수 있다.
또한, 설명드릴 것은, 본 실시예에서, 선택 스위치는 적어도 하나의 가동 접점 및 2개의 고정 접점을 포함하는 전환 스위치(22)이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 실제 응용에 있어서, 선택 스위치는 반응 챔버(60)와 RF 전원(10) 사이의 회로 및 부하 회로와 RF 전원(10) 사이의 회로에 각각 연결되는 2개의 독립적인 스위치를 더 포함할 수 있고, 스위치 제어모듈(241)은 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 2개의 독립적인 스위치의 턴온 및 턴오프를 제어한다. 바람직하게는, 상술한 독립적인 스위치는 릴레이, 다이오드 또는 RF 스위치와 같은 전자 스위치 일 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예 3에 따른 임피던스 매칭 시스템의 원리도이다. 상기 임피던스 매칭 시스템(20)은 RF 전원(10)과 반응 챔버(60) 사이에 설치되고, 검출부(29), 임피던스 매칭기(21), 제어부(24) 및 고정 부하(28)를 포함한다. 검출부(29)는 RF 전원(10)의 출력 신호 및 반사 전력 값을 실시간으로 검출하여 제어부(24)에 전달하고, 임피던스 매칭기(21)는 RF 전원(10)의 출력 임피던스를 임피던스 매칭 시스템(20)의 입력 임피던스와 매칭시키고, 고정 부하(28)의 임피던스는 RF 전원(10)의 출력 임피던스와 동일하며, 예를 들면, RF 전원(10)의 출력 임피던스가 50옴이면, 임피던스가 50옴인 고정 부하(28)를 사용한다. 제어부(24)는 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 매칭 모드와 유지 모드 사이에서 전환을 진행한다. 즉, RF 전원(10)을 반응 챔버(60) 또는 고정 부하(28)에 선택적으로 연결시킨다. 본 발명의 실시예에서, 매칭 모드는 제어부(24)가 RF 전원(10)으로부터 출력된 연속파 전력이 임피던스 매칭기(21)를 통해 반응 챔버(60)에 로드되도록 제어하는 것이다. 유지 모드는 제어부(24)가 RF 전원(10)으로부터 출력된 연속파 전력이 고정 부하(28)에 로드되도록 제어하는 것이다.
현재 공정을 진행하는 과정에서, RF 전원(10)은 항상 연속파 전력을 출력하도록 하고, 동시에 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 RF 전원(10)의 연속파 출력을 반응 챔버(60) 및 고정 부하(28)에 각각 공급되는 펄스 시퀀스 출력으로 전환하고, 또한 RF 전원(10)이 반응 챔버(60)에 연결될 경우, 임피던스 매칭기(21)의 초기 매칭 위치를 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 설정하여, 자동 매칭을 진행하고, RF 전원이 고정 부하(28)에 연결될 경우, 임피던스 매칭기(21)는 현재 매칭 위치를 유지한다. 또는, 첫번째 매칭 모드에서 임피던스 매칭을 완료한 후, 임피던스 매칭기(21)는 항상 현재 매칭 위치를 유지한다. 따라서, 본 실시예에 따른 임피던스 매칭 시스템은 펄스 RF 전력 신호가 반응 챔버에 로딩될 때 오버슈트 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 매칭 속도, 매칭 정확도 및 매칭 안정성이 향상됨과 동시에 시스템 비용을 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예 4에 따른 임피던스 매칭 시스템의 원리도이다. 본 실시예는 상술한 실시예 3을 바탕으로, 임피던스 매칭 시스템(20)의 구조 및 기능을 추가로 세분화했고, 또한 본 실시예에서, 선택 스위치는 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)를 포함하고, 제어부(24), 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)에 의해, RF 전원(10)이 반응 챔버(60) 또는 고정 부하(28)에 선택적으로 연결되도록 한다. 구체적으로, 제1 스위치(221)는 RF 전원(10)과 임피던스 매칭기(21) 사이의 회로를 연결 또는 차단(즉, 제1 스위치(221)는 RF 전원(10)과 반응 챔버(60) 사이의 회로를 연결 또는 차단)하고, 제2 스위치(222)는 RF 전원(10)과 고정 부하(28) 사이의 회로를 연결 또는 차단하고, 제어부(24)는 RF 전원(10)이 반응 챔버(60) 또는 고정 부하(28)에 연결되도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)의 턴온 또는 턴오프를 제어하는 스위치 제어모듈(미도시)을 포함하고, 구체적으로, 매칭 모드로 전환될 때, 제1 스위치(221)를 턴온하고, 동시에 제2 스위치(222)를 턴오프하고, 이때 RF 전원(10)의 연속파 전력은 임피던스 매칭기(21)를 통해 반응 챔버(60)에 로드되고, 유지 모드로 전환될 때, 제2 스위치(222)를 턴온하고, 동시에 제1 스위치(221)를 턴오프하고, 이때 RF 전원(10)의 연속파 전력은 고정 부하(28)에 로드되고, 임피던스 매칭기(21) 및 반응 챔버(60)에는 모두 RF 에너지가 입력되지 않는다. 즉, 제어부(24)는 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)가 교대로 턴온되도록 제어하여, RF 전원(10)의 연속파 출력을 반응 챔버(60) 및 고정 부하(28)에 대한 펄스 시퀀스 출력으로 전환시킬 수 있어, 종래의 RF 전원의 펄스파 전력 출력을 대신할 수 있다. 즉, 연속파 전력 출력 기능을 갖는 RF 전원만 사용하면 되므로 RF 전원의 사용 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 공정이 시작되면, 제어부(24)는 먼저 매칭 모드로 전환되고, 임피던스 매칭기(21)를 통해 첫번째 매칭 모드에서 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고, 매칭이 완료된 후, 후속 RF 전원(10)이 반응 챔버(60)에 연결되면, 임피던스 매칭기(21)의 초기 매칭 위치를 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 설정하여, 자동으로 매칭을 진행하도록 하고, 후속 RF 전원(10)이 고정 부하(28)에 연결되면, 임피던스 매칭기는 현재 매칭 위치를 유지한다. 또는, 임의의 후속 매칭 모드 또는 유지 모드에서, 임피던스 매칭기(21)의 매칭 위치는 전체 공정이 종료될 때까지 모두 변하지 않고 유지된다. 실제 응용에 있어서, 상술한 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)는 릴레이, 다이오드 스위치 또는 RF 스위치 등과 같은 턴온 및 턴오프 스위치를 모두 사용할 수 있다.
본 실시예에서, 임피던스 매칭기(21)는 2개의 가변 커패시터(C1, C2) 및 2개의 제어모터(M1, M2)를 포함하고, 2개의 제어모터(M1, M2)는 2개의 가변 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스 값을 각각 대응하게 조정한다. 첫번째 매칭 모드에서, 제어부(24)는 검출부(29)에서 발송된 반사 전력 값 및 매칭 알고리즘에 기초하여 2개의 가변 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스 목표 값을 산출하고, 또한 2개의 제어모터(M1, M2)를 각각 제어하여 2개의 가변 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스 값이 커패시턴스 목표 값과 동일하도록 조정한다. 상기 커패시턴스 목표 값은 바로 가변 커패시터가 RF 전원(10)의 출력 임피던스와 임피던스 매칭 시스템(20)의 입력 임피던스의 매칭 조건을 만족시킬 때의 커패시턴스 값이다.
이하에서는 도 8에 도시된 작업 타이밍도를 결합하여 본 실시예에 따른 임피던스 매칭 시스템의 작업 방식에 대해 상세하게 설명할 것이며, 상기 작업 방식에서, RF 전원(10)이 반응 챔버(60)에 연결되면, 임피던스 매칭기(21)의 초기 매칭 위치는 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 설정할 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 제어부(24)의 소정의 타이밍 시퀀스를 미리 설정해야 하고, 상기 소정의 타이밍 시퀀스의 설정 방식은 구체적으로 아래와 같다: 공정에 필요한 펄스의 주파수 및 듀티 사이클(즉, 종래의 RF 전원 출력의 펄스파의 주파수 및 듀티 사이클에 해당)에 따라, 제1 스위치(221)가 RF 전원(10)과 임피던스 매칭기(21) 사이의 회로를 턴온하는 주파수 및 시간, 제2 스위치(222)가 RF 전원(10)과 고정 부하(28) 사이의 회로를 턴온하는 주파수 및 시간을 각각 계산하고, 계산된 주파수 및 시간을 제어부(24)의 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)에 대응하는 스위치 제어모듈에 기록하여, 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222) 각각의 턴온 및 턴오프를 제어할 수 있다. 예를 들면, 주파수가 1000Hz이고, 듀티 사이클은 70％인 펄스가 로드 되어야 할 경우, 1차 매칭 모드에서 제1 스위치(221)의 턴온 시간은 0.7ms이고, 해당 시간은 바로 제2 스위치(222)의 턴오프 시간이고, 유지 모드에서 제2 스위치(222)의 턴온 시간은 0.3ms이고, 해당 시간은 바로 제1 스위치(221)의 턴오프 시간이고, 동시에 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)의 턴온 및 턴오프 주파수는 모두 1000Hz이고, 공정 진행 과정에서, 제어부(24)는 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)의 상기 턴온 및 턴오프 시간 및 주파수에 따라 양자의 턴온 및 턴오프를 제어한다. 실제 응용에 있어서, 공정에 필요한 펄스의 주파수에 따라 구체적인 상황에 근거하여 400KHz, 2MHz, 13MHz, 27MHz, 40MHz, 60MHz 또는 다른 주파수로 설정할 수 있고, 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
공정이 시작되면, RF 전원(10)을 턴온하고, 상기 RF 전원(10)은 항상 연속파 전력을 출력하도록 유지된다. 동시에, 제어부(24)는 먼저 매칭 모드로 전환되고, 이때 제1 스위치(221)는 턴온되고, 동시에 제2 스위치(222)는 턴오프되고, 검출부(29)는 RF 전원(10)의 입력신호 및 반사 전력 값을 자동으로 검출하여 제어부(24)로 전달하고, 제어부(24)는 상기 입력신호 및 반사 전력 값을 수신하면, 상기 반사 전력 값 및 소정의 매칭 알고리즘에 따라 계산을 진행하고, 구체적으로, 2개의 가변 커패시터(C1, C2)의 커패시턴스 목표 값을 계산하여, 2개의 가변 커패시터(C1, C2)의 현재 커패시턴스 값과 각각 비교하고, 비교 결과에 따라 제어 신호를 2개의 제어모터(M1, M2)에 각각 전달하고, 상기 제어 신호에 따라 2개의 제어모터(M1, M2)는 커패시턴스 목표 값과 동일해질 때까지 2개의 가변 커패시터(C1, C2)의 각 커패시턴스 값을 조정하여, RF 전원(10)의 출력 임피던스와 임피던스 매칭 시스템(20)의 입력 임피던스의 매칭을 완료한다. 즉, 임피던스 매칭기(21)는 임피던스 매칭 작업을 완료한다.
임피던스 매칭기(21)가 임피던스 매칭 작업을 완료한 후에, 제어부(24)는 유지 모드로 전환되고, 이때 제2 스위치(222)는 턴온되고, 동시에 상기 제1 스위치(221)는 턴오프되고, RF 전원(10)의 연속파 전력은 고정 부하(28)에 로드되고, 임피던스 매칭기(21) 및 반응 챔버(60)에는 RF 에너지가 입력되지 않는다. 후속과정에서, 도 8에 도시한 바와 같이, RF 전원(10)은 여전히 연속파 전력을 출력하고, 또한 제1 스위치(221)는 턴온 상태이고, 제2 스위치(222)는 턴오프 상태인 경우, 즉, RF 전원(10)이 반응 챔버(60)에 연결될 때, 임피던스 매칭기(21)의 초기 매칭 위치는 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치이고, 제1 스위치(221)는 턴오프 상태이고, 제2 스위치(222)는 턴온 상태인 경우, 현재의 매칭 위치를 유지하도록 임피던스 매칭기(21)를 제어한다. 제어부(24)는 현재 공정이 종료될 때까지 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)를 교대로 턴온하여, RF 전원(10)의 연속파 출력을 임피던스 매칭기(21) 및 반응 챔버(60)에 대한 펄스 시퀀스 출력으로 각각 전환시킬 수 있다. 공정단계를 전환해야 할 경우, RF 전원(10)을 턴오프하고, 전체 펄스 시퀀스 출력을 다시 시작해야 하고, 임피던스 매칭기(21)는 다시 임피던스 매칭을 진행한다.
실제 응용에 있어서, 제1 차 매칭 모드 진행 시, 제1 스위치(221)의 턴온 시간이 임피던스 매칭기(21)가 임피던스 매칭 작업을 완료하기에 불충분한 경우, 즉, 제1 스위치(221)의 턴온 시간 내에 임피던스 매칭기(21)가 매칭 상태에 도달하지 못할 경우, 임피던스 매칭기(21)가 임피던스 매칭 작업을 완료할 때까지 제1 스위치(221)의 턴온 시간을 적절하게 연장한 후, 제1 스위치(221)를 턴오프하고, 동시에 제2 스위치(222)를 턴온할 수 있다.
설명드릴 것은, 본 실시예에서, 임피던스 매칭기(21)는 "L"자형 매칭 네트워크 구조를 사용하고, 즉 2개의 가변 커패시터(C1, C2) 및 2개의 제어모터(M1, M2)를 사용하여 임피던스 매칭을 실현한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 실제 응용에 있어서, 매칭기는 구체적인 상황에 따라 "역L"자형, "T"자형, "ð"자형 또는 임의의 다른 형상을 갖는 매칭 네트워크 구조를 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 임피던스 매칭 시스템의 원리도이다. 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 임피던스 매칭 시스템은 상술한 실시예 4와 비교했을 때, 상기 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222) 대신에 전환 스위치(22)를 사용한다는 점에서 상이하다. 본 실시예에서 RF 전원(10)은 제어부(24) 및 전환 스위치(22)에 의해, 반응 챔버(60) 및 고정 부하(28)에 선택적으로 연결된다. 구체적으로, 전환 스위치(22)는 RF 전원(10)과 임피던스 매칭기(21) 사이의 회로 또는 RF 전원(10)과 고정 부하(28) 사이의 회로를 선택적으로 연결시킨다. 제어부(24)는 매칭 모드에서, RF 전원(10)과 임피던스 매칭기(21) 사이의 회로를 연결시키도록 전환 스위치(22)를 제어하고, 유지 모드에서, RF 전원(10)과 고정 부하(28) 사이의 회로를 연결시키도록 전환 스위치(22)를 제어한다.
상술한 실시예 4의 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)의 턴온 시간 및 주파수의 설정 방법과 유사하게, 제어부(24)의 소정의 타이밍 시퀀스의 설정방식은, 공정에 필요한 펄스의 주파수 및 듀티 사이클에 따라, 전환 스위치(22)가 RF 전원(10)과 임피던스 매칭기(21) 사이의 회로를 연결시키는 주파수 및 시간 및 RF 전원(10)과 고정 부하(28) 사이의 회로를 연결시키는 주파수 및 시간을 각각 계산하는 방식이다.
설명드릴 것은, 상술한 실시예 3 내지 실시예 5에서, 부하 회로에는 고정 부하(28)만 설치하고, 또한, 임피던스 매칭기(21)는 반응 챔버(60)와 직렬로 연결한 다음 상기 고정 부하(28)와 병렬로 연결하고, 이후 선택 스위치에 의해 RF 전원(10)의 후단에 연결되고, 후단이라고 함은, 회로에서의 전력의 전송방향에 기초한 것으로, 전력의 전송방향을 따라 RF 전원(10)의 출력단에 위치한다.
더 설명드릴 것은, 상술한 실시예 3 내지 실시예 5에서, 제어부(24)는 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)의 주파수 및 시간을 기록하는 판독/기록 기능; 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)의 턴온 및 턴오프를 제어하는 기능; 및 임피던스 매칭기(21)의 매칭 작업을 계산 및 제어하거나 매칭 위치가 변하지 않도록 유지시키는 기능;을 포함한다. 실제 응용에 있어서, 첫번째 매칭 성공 이후의 각 매칭 모드 및 유지 모드에서, 임피던스 매칭기(21)는 항상 첫번째 매칭 성공 시의 매칭 위치에 있도록 유지할 수 있고; RF 전원(10)이 반응 챔버(60)에 연결되면, 임피던스 매칭기(21)의 초기 매칭 위치는 RF 전원(10)과 반응 챔버(60)의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 설정할 수도 있고, 이에 따라 공정 과정에서 실시간으로 매칭을 진행할 수 있어, 매칭 속도 및 정확도가 더 향상된다.
다른 하나의 기술방안으로서, 본 발명의 실시예는 RF 전원, 반응 챔버 및 RF 전원과 반응 챔버 사이에 설치된 임피던스 매칭 시스템을 포함하는 반도체 공정장비를 더 제공하며, 상기 임피던스 매칭 시스템은 본 발명의 상술한 실시예들에 따른 임피던스 매칭 시스템을 사용할 수 있다.
실제 응용에 있어서, 반도체 공정장비는 유도 결합 플라즈마 처리 장치 또는 용량 결합 플라즈마 처리 장치일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 공정장비에 있어서, 본 발명의 상술한 실시예에 따른 임피던스 매칭 시스템을 사용하므로, RF 전원은 항상 연속파 모드로 작동하고, RF 전원을 제어하여 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 반응 챔버와의 연결 및 부하 회로와의 연결 사이에서 전환되도록 하여, 반응 챔버가 실제로 얻는 실제 전력신호를 펄스 RF 전력 신호로 전환시켜, 별도의 펄스 RF 전원이 없이도, 반응 챔버가 펄스 RF 전력 신호를 얻을 수 있도록 하여, 시스템 비용을 줄일 수 있고, 동시에 펄스 RF 전력 신호가 반응 챔버에 로딩될 때, 펄스 RF 전원으로부터 직접 전달된 펄스 RF 전력 신호를 로딩함으로 인해 발생하는 종래기술에서와 같은 오버슈트 현상을 방지할 수 있고, 또한, 임피던스 매칭기는 RF 전원이 반응 챔버에 연결되도록 전환될 때 자동으로 임피던스 매칭을 진행할 수 있어 매칭 안정성 및 매칭 정확도가 향상될 수 있다.
또 다른 하나의 기술방안으로서, 본 발명의 실시예는 임피던스 매칭기를 포함하는 임피던스 매칭 시스템이 적용된 임피던스 매칭 방법을 더 제공하며, 임피던스 매칭기는 RF 전원 및 반응 챔버에 각각 연결되어, RF 전원의 출력 임피던스와 임피던스 매칭기의 입력 임피던스에 대해 임피던스 매칭을 진행하고, 상기 임피던스 매칭 방법은, 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 RF 전원을 제어하여 선택적으로 반응 챔버에 연결되거나 부하 회로에 연결되도록 하여, 임피던스 매칭기를 통해 RF 전원의 연속파 출력을 펄스 출력으로 전환한 후 반응 챔버에 로드하는 단계, 여기서 부하 회로는 RF 전원의 반응 챔버를 제외한 다른 하나의 부하임; RF 전원이 반응 챔버에 연결될 경우, 임피던스 매칭기가 자동으로 임피던스 매칭을 수행하는 단계;를 포함한다.
실제 응용에 있어서, 바람직하게는, 임피던스 매칭 방법은 공정을 전환할지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, Yes인 경우, RF 전원을 턴오프하고, 전체 펄스 시퀀스 출력을 다시 시작해야 하고, 임피던스 매칭기는 임피던스 매칭을 다시 진행하며, No인 경우, 공정 종료 여부를 판단하고, 공정이 종료되지 않은 것으로 판단되면, 계속하여 상술한 임피던스 매칭 방법을 수행하며, 공정이 종료된 것으로 판단되면, RF 전원을 턴오프하고 공정 과정을 종료한다.
실제 응용에 있어서, 부하 회로에 조정 가능한 부하가 설치되어 있는 경우, RF 전원이 부하 회로에 연결되면, 조정 가능한 부하의 임피던스를 소정의 임피던스로 조정하고, 소정의 임피던스는 RF 전원과 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 반응 챔버의 입력 임피던스이다.
실제 응용에 있어서, 부하 회로에 고정 부하만 설치되어 있는 경우, RF 전원이 반응 챔버에 연결되면, 임피던스 매칭기의 초기 매칭 위치를 RF 전원과 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 설정할 수 있고, 또한 첫번째 매칭 성공 이후의 각 매칭 모드 및 유지 모드에서, 임피던스 매칭기가 항상 첫번째 매칭 성공 시의 매칭 위치로 유지되도록 할 수도 있다.
이하에서는 상술한 실시예 4에 따른 임피던스 매칭 시스템을 사용하여 임피던스 매칭을 진행하는 경우를 예로 들어, 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 매칭 방법에 대해 상세하게 설명할 것이다. 본 실시예에서, 상기 임피던스 매칭 시스템은 도 8에 도시된 방식과 다른 작업방식을 사용했고, 즉, 첫번째 매칭 성공 이후의 각 매칭 모드 및 유지 모드에서, 임피던스 매칭기(21)는 항상 첫번째 매칭 성공 시의 매칭 위치로 유지되도록 한다. 도 10을 참조하면, 공정이 시작되기 전에, 공정에 필요한 펄스의 주파수 및 듀티 사이클에 따라, 제1 스위치(221)가 RF 전원(10)과 임피던스 매칭기(21) 사이의 회로를 턴온하는 주파수 및 시간을 미리 계산한다. 또한, RF 전원(10)은 턴오프 상태이고, 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)는 모두 턴오프 상태이고, 임피던스 매칭기(21)는 자동 매칭 모드이다. 그 다음, 현재 공정을 시작하는 동안, 아래와 같은 조작을 순차적으로 진행한다.
제1 단계에서, RF 전원(10)을 턴온하고, 상기 RF 전원(10)은 항상 연속파 전력을 출력하도록 유지된다. 제1 스위치(221)를 턴온하고, 동시에 제2 스위치(222)는 턴오프하고, 임피던스 매칭기(21)는 자동 매칭 모드이고, 즉, 임피던스 매칭 작업을 진행한다. 그 다음, RF 전원(10)의 출력 임피던스와 임피던스 매칭기(21)의 입력 임피던스가 완전히 매칭되는지 여부를 판단하고, Yes인 경우, 아래의 제2 단계로 진입하고, No인 경우, 다시 제1 단계를 진행한다.
제2 단계에서, 제어부(24)는 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 홀드 모드와 매칭 모드 사이에서 전환을 수행한다. 즉, 제1 스위치(221) 및 제2 스위치(222)를 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 교대로 턴온되도록 제어하여, RF 전원(10)의 연속파 출력을 임피던스 매칭기(21) 및 반응 챔버(60) 각각에 대한 펄스 시퀀스 출력으로 전환한다. 동시에, 상기 RF 전원(10)은 항상 연속파 전력을 출력하도록 유지되고, 임피던스 매칭기(21)는 현재 공정이 완료될 때까지 현재의 매칭 위치가 변하지 않고 유지되도록 제어된다.
제3 단계에서, 공정을 전환해야 할지 여부를 판단하고, Yes인 경우, RF 전원(10)을 턴오프하고, 전체 펄스 시퀀스 출력을 다시 시작해야 하고, 임피던스 매칭기(21)는 다시 임피던스 매칭을 진행하며, 즉 상술한 제1 단계의 작업 과정을 반복하며, No인 경우, 공정 종료 여부를 판단하고, 공정이 종료되지 않은 경우, 상술한 제2 단계의 작업과정으로 진입하고, 공정이 종료된 경우, RF 전원(10)을 턴오프한다.
본 발명의 실시예에 따른 임피던스 매칭 방법은, 종래 기술과 비교했을 때, RF 전원을 사용하지 않고 펄스 RF 전력 신호를 직접 출력하므로, 펄스 RF 전력 신호가 반응 챔버에 로딩될 때, 펄스 RF 전원으로부터 직접 전달된 펄스 RF 전력 신호를 로드함으로 인해 발생하는 종래기술에서와 같은 오버슈트 현상을 방지할 수 있다. 또한, 임피던스 매칭기는 RF 전원이 반응 챔버에 연결되도록 전환되면 임피던스 매칭을 자동으로 진행하므로 시뮬레이션 펄스 모드에서, 매칭이 불안정하고 반복되지 않는 현상을 개선할 수 있어 매칭 정확도 및 속도를 보장할 수 있다. 또한, 펄스 모드 기능을 갖는 고가의 RF 전원이 필요하지 않으므로, 비용을 줄일 수 있고, 경제적 효과가 향상된다.
이해할 수 있는 것은, 본 발명에서, 자동 매칭이라 함은, 임피던스 매칭기의 조정 가능한 임피던스의 매칭 위치가 변하지 않고 매칭을 실현하는 경우, 또는, 임피던스 매칭기의 조정 가능한 임피던스의 매칭 위치를 변경하는 것을 통해 매칭을 실현하는 경우를 포함해야 한다. 즉, 본 발명에서는 RF 전원의 출력 임피던스와 임피던스 매칭기의 입력 임피던스를 매칭시키는 목적을 달성할 수 있는 한, 임피던스 매칭기의 조정 가능한 임피던스의 매칭 위치를 조정해야 할지 여부에 관계없이, RF 전원의 출력 임피던스 및 임피던스 매칭기의 입력 임피던스에 대한 임피던스 매칭을 자동으로 진행하는 것으로 간주할 수 있다.
이해해야 할 것은, 이상의 실시 형태는 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위한 예시적 실시 형태이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다는 것이다. 본 분야의 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신 및 실질적 내용을 벗어나지 않으면서 다양하게 변형 및 개량할 수 있으며, 이러한 변형 및 개량도 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 임피던스 매칭기, 선택 스위치 및 부하 회로, 제어부를 포함하고,
    상기 임피던스 매칭기는 RF 전원과 반응 챔버 사이에 설치되어 RF 전원 및 반응 챔버에 각각 연결될 수 있고, 상기 RF 전원의 출력 임피던스 및 상기 임피던스 매칭기의 입력 임피던스에 대해 자동으로 임피던스 매칭을 진행하고;
    상기 선택 스위치는 상기 RF 전원을 상기 반응 챔버 또는 상기 부하 회로에 선택적으로 연결시킬 수 있고;
    상기 제어부는 상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결되거나 또는 상기 RF 전원이 상기 부하 회로에 연결되도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 선택 스위치를 제어하여, 상기 임피던스 매칭기를 통해 상기 RF 전원의 연속파 출력을 펄스 출력으로 전환시켜 상기 반응 챔버에 제공하는, 임피던스 매칭 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 회로에는 조정 가능한 부하가 설치되어 있고, 또한
    상기 제어부는,
    상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결되거나 또는 상기 RF 전원이 상기 부하 회로에 연결되도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 선택 스위치를 제어하는 스위치 제어모듈;
    상기 선택 스위치가 상기 RF 전원을 상기 부하 회로에 연결시킬 경우, 상기 조정 가능한 부하의 임피던스를 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 반응 챔버의 입력 임피던스인 소정의 임피던스로 조정하는 부하 제어모듈;을 포함하는, 임피던스 매칭 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 조정 가능한 부하는 상기 반응 챔버와 병렬로 연결된 후 상기 선택 스위치에 의해 상기 임피던스 매칭기의 후단에 연결되는, 임피던스 매칭 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부하 회로에는 고정 부하만 설치되어 있고, 또한
    상기 제어부는 상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결되거나 또는 상기 RF 전원이 상기 부하 회로에 연결되도록 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 선택 스위치를 제어하는 스위치 제어모듈을 포함하는, 임피던스 매칭 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 임피던스 매칭기는 상기 반응 챔버와 직렬로 연결된 후 상기 고정 부하와 병렬로 연결되고, 또한 상기 선택 스위치에 의해 상기 RF 전원의 후단에 연결되는, 임피던스 매칭 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 또한, 상기 선택 스위치가 상기 RF 전원을 상기 반응 챔버에 연결시킬 경우, 상기 임피던스 매칭기의 초기 매칭 위치를 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 설정하는, 임피던스 매칭 시스템.
  7. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    검출부를 포함하고, 또한 상기 제어부는 매칭 제어모듈을 더 포함하고, 상기 임피던스 매칭기는 임피던스 조정부 및 실행부를 포함하고,
    상기 임피던스 조정부는 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버 사이의 전송 라인 상에 설치되고,
    상기 검출부는 상기 임피던스 조정부 선단의 상기 전송 라인 상의 신호를 검출하여 상기 매칭 제어모듈에 전달하고;
    상기 매칭 제어모듈은 상기 검출부에서 발송된 신호에 따라 제어 신호를 얻어 상기 실행부에 전달하고;
    상기 실행부는 상기 제어 신호에 따라 상기 임피던스 조정부의 임피던스를 조정하여, 임피던스 매칭을 진행하는, 임피던스 매칭 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 선택 스위치의 초기 상태는 상기 RF 전원을 상기 반응 챔버에 연결시키도록 미리 설정되고,
    상기 매칭 제어모듈은 또한 상기 선택 스위치가 초기 상태인 조건에서 상기 검출부에서 발송된 신호에 따라 현재 매칭 성공 여부를 실시간으로 판단하고, Yes 인 경우, 상기 스위치 제어모듈에 시동명령을 보내고, No 인 경우, 계속하여 임피던스 매칭을 진행하는, 임피던스 매칭 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 임피던스 조정부는 조정 가능한 커패시터를 포함하고,
    상기 실행부는 회로에 접속된 상기 조정 가능한 커패시터의 커패시턴스 값을 조정하는 구동모터를 포함하는, 임피던스 매칭 시스템.
  10. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 선택 스위치는,
    상기 반응 챔버와 상기 RF 전원 사이의 회로 및 상기 부하 회로와 상기 RF 전원 사이의 회로에 각각 연결되는 2개의 독립적인 스위치;를 포함하고
    상기 스위치 제어모듈은 상기 소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 2개의 독립적인 스위치의 턴온 및 턴오프를 선택적으로 제어하는, 임피던스 매칭 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 독립적인 스위치는 릴레이, 다이오드 또는 RF 스위치인, 임피던스 매칭 시스템.
  12. 제2항 또는 제4항에 있어서
    상기 선택 스위치는 적어도 하나의 가동 접점 및 2개의 고정 접점을 포함하는 전환 스위치를 포함하고, 상기 가동 접점은 상기 RF 전원과 연결되고, 고정 접점 중 하나는 상기 반응 챔버와 연결하기 위한 회로에 연결되고, 다른 하나는 상기 부하 회로에 연결되는, 임피던스 매칭 시스템.
  13. RF 전원의 출력 임피던스와 임피던스 매칭기의 입력 임피던스에 대해 임피던스 매칭을 진행하는 임피던스 매칭 방법에 있어서,
    반응 챔버로부터 독립된 부하 회로를 설치하는 단계;
    소정의 타이밍 시퀀스에 따라 상기 RF 전원이 선택적으로 상기 반응 챔버에 연결되거나 또는 부하 회로에 연결되도록 하여, 상기 RF 전원의 연속파 출력을 펄스 출력으로 전환시켜 상기 반응 챔버에 제공하는 단계; 또한
    상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결될 경우, 상기 RF 전원의 출력 임피던스와 상기 임피던스 매칭기의 입력 임피던스에 대해 자동으로 임피던스 매칭을 진행하는 단계를 포함하는, 임피던스 매칭 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 부하 회로에 조정 가능한 부하가 설치되어 있는 경우, 상기 RF 전원이 상기 부하 회로에 연결되면, 상기 조정 가능한 부하의 임피던스를 소정의 임피던스로 조정하고, 상기 소정의 임피던스는 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 반응 챔버의 입력 임피던스인, 임피던스 매칭 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 부하 회로에 고정 부하만 설치되어 있는 경우, 상기 RF 전원이 상기 반응 챔버에 연결되면, 상기 임피던스 매칭기의 초기 매칭 위치를 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버의 지난번 연결 시의 마지막 순간의 매칭 위치로 설정하는, 임피던스 매칭 방법.
  16. 임피던스 매칭 시스템, RF 전원 및 반응 챔버를 포함하고 상기 임피던스 매칭 시스템은 상기 RF 전원과 상기 반응 챔버 사이에 설치되는 반도체 공정장비에 있어서,
    상기 임피던스 매칭 시스템은 제1항에 따른 임피던스 매칭 시스템인, 반도체 공정장비.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018204585A1 (de) * 2017-03-31 2018-10-04 centrotherm international AG Plasmagenerator, Plasma-Behandlungsvorrichtung und Verfahren zum gepulsten Bereitstellen von elektrischer Leistung
CN107968042B (zh) * 2017-11-28 2020-07-17 北京北方华创微电子装备有限公司 一种不同反应腔室之间工艺结果的匹配方法和装置
CN110648888B (zh) * 2018-06-27 2020-10-13 北京北方华创微电子装备有限公司 射频脉冲匹配方法及其装置、脉冲等离子体产生系统
CN109450391A (zh) * 2018-09-30 2019-03-08 深圳市安芯物联科技有限公司 射频阻抗匹配方法、控制装置和匹配器、以及射频设备
US10910197B2 (en) * 2018-10-19 2021-02-02 Mks Instruments, Inc. Impedance matching network model based correction scheme and performance repeatability
JP7253415B2 (ja) * 2019-03-22 2023-04-06 株式会社ダイヘン インピーダンス整合装置及びインピーダンス整合方法
JP7423233B2 (ja) 2019-09-26 2024-01-29 株式会社ダイヘン 高周波電源装置及び高周波電力の出力方法
KR102077512B1 (ko) * 2019-10-18 2020-04-07 (주)에이에스엔지니어링 멀티 채널 rf 전원 공급장치
KR20220015764A (ko) * 2020-07-31 2022-02-08 삼성전기주식회사 Rf 스위치 시스템, rf 스위치 보호 회로, 그리고 이의 보호 방법
CN112363973B (zh) * 2020-10-30 2024-04-26 科华数据股份有限公司 机器并联系统
KR20230171330A (ko) * 2022-06-13 2023-12-20 전북대학교산학협력단 임피던스 조정 회로
CN116087598B (zh) * 2023-04-07 2023-07-21 深圳市广能达半导体科技有限公司 射频匹配电压检测方法、检测装置、电子设备及存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1942045A (zh) * 2005-09-30 2007-04-04 联华电子股份有限公司 等离子体制程稳定系统

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8516537D0 (en) * 1985-06-29 1985-07-31 Standard Telephones Cables Ltd Pulsed plasma apparatus
JPH0982496A (ja) * 1995-09-12 1997-03-28 Jeol Ltd 高周波装置
US20040262146A1 (en) * 2000-10-02 2004-12-30 Platt Robert C. Sterilization system plasma generation control
US9255329B2 (en) * 2000-12-06 2016-02-09 Novellus Systems, Inc. Modulated ion-induced atomic layer deposition (MII-ALD)
US7100532B2 (en) * 2001-10-09 2006-09-05 Plasma Control Systems, Llc Plasma production device and method and RF driver circuit with adjustable duty cycle
TWI256372B (en) 2001-12-27 2006-06-11 Tokyo Electron Ltd Carrier system of polishing processing body and conveying method of polishing processing body
JP4982260B2 (ja) * 2006-06-20 2012-07-25 パナソニック株式会社 パルス変調回路
KR100895689B1 (ko) * 2007-11-14 2009-04-30 주식회사 플라즈마트 임피던스 매칭 방법 및 이 방법을 위한 전기 장치
CN101459098B (zh) 2007-12-14 2012-07-04 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种晶片优化调度的方法和装置
US8383001B2 (en) 2009-02-20 2013-02-26 Tokyo Electron Limited Plasma etching method, plasma etching apparatus and storage medium
US7985188B2 (en) * 2009-05-13 2011-07-26 Cv Holdings Llc Vessel, coating, inspection and processing apparatus
US9065426B2 (en) * 2011-11-03 2015-06-23 Advanced Energy Industries, Inc. High frequency solid state switching for impedance matching
US9878101B2 (en) * 2010-11-12 2018-01-30 Sio2 Medical Products, Inc. Cyclic olefin polymer vessels and vessel coating methods
TWI455172B (zh) * 2010-12-30 2014-10-01 Semes Co Ltd 基板處理設備、電漿阻抗匹配裝置及可變電容器
US8416008B2 (en) * 2011-01-20 2013-04-09 Advanced Energy Industries, Inc. Impedance-matching network using BJT switches in variable-reactance circuits
US9581668B2 (en) * 2011-06-13 2017-02-28 Vanderbilt University Multiple resonance NMR spectroscopy using a single transmitter
JP5977509B2 (ja) * 2011-12-09 2016-08-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP5808012B2 (ja) * 2011-12-27 2015-11-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US9881772B2 (en) 2012-03-28 2018-01-30 Lam Research Corporation Multi-radiofrequency impedance control for plasma uniformity tuning
US9673069B2 (en) * 2012-07-20 2017-06-06 Applied Materials, Inc. High frequency filter for improved RF bias signal stability
CN102831494A (zh) 2012-07-23 2012-12-19 北京星网锐捷网络技术有限公司 调度方法、设备及系统
CN103730316B (zh) * 2012-10-16 2016-04-06 中微半导体设备(上海)有限公司 一种等离子处理方法及等离子处理装置
US9337000B2 (en) * 2013-10-01 2016-05-10 Lam Research Corporation Control of impedance of RF return path
JP6224958B2 (ja) 2013-02-20 2017-11-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN104349567A (zh) 2013-07-29 2015-02-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 射频电源系统和利用射频电源系统进行阻抗匹配的方法
JP6374647B2 (ja) * 2013-11-05 2018-08-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
CN107006113A (zh) * 2014-12-12 2017-08-01 株式会社达谊恒 高频电源
CN105826154B (zh) * 2015-01-06 2017-12-19 北京北方华创微电子装备有限公司 针对脉冲射频电源的阻抗匹配方法及装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1942045A (zh) * 2005-09-30 2007-04-04 联华电子股份有限公司 等离子体制程稳定系统

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