KR20000039511A - Matching unit for rf power - Google Patents

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KR20000039511A
KR20000039511A KR1019980054864A KR19980054864A KR20000039511A KR 20000039511 A KR20000039511 A KR 20000039511A KR 1019980054864 A KR1019980054864 A KR 1019980054864A KR 19980054864 A KR19980054864 A KR 19980054864A KR 20000039511 A KR20000039511 A KR 20000039511A
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정선균
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윤종용
삼성전자 주식회사
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    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
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    • H03H7/38Impedance-matching networks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183Matching circuits

Abstract

PURPOSE: A matching unit for an RF power is provided to accurately transfer the RF power to a chamber. CONSTITUTION: A matching unit for an RF power comprises a phase/amplitude detector(1), a serial capacitor(C1), an inductive coupling resonator(R), a servo card(3), first and second position sensors(9a,9b) and a variable resistor(5). The phase/amplitude detector(1) senses the phase/amplitude of RF power to output the sensed value. The capacitor(C1) and the inductive coupling resonator(R) are connected to the output end of the detector(1). The servo card(3) controls the capacitances of the serial capacitor and a parallel capacitor. The position sensors(9a,9b) sense the capacitances of the serial and parallel capacitors to set first and second home positions, respectively.

Description

라디오주파수 전력 정합부Radio Frequency Power Matching Unit

본 발명은 반도체소자를 제조하는 데 사용되는 장비에 관한 것으로, 특히 반도체기판 상에 형성된 물질막을 식각하기 위한 반도체소자의 제조장비의 라디오주파수 전력(RF power) 정합부에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to equipment used to fabricate semiconductor devices, and more particularly, to RF power matching of semiconductor device manufacturing equipment for etching material films formed on semiconductor substrates.

반도체소자를 제조하는 데 있어서, 식각공정은 필수적으로 요구된다. 식각 공정은 습식 식각공정과 건식 식각공정으로 분류되며, 미세한 패턴이 요구되는 고집적 반도체소자의 식각공정에는 건식 식각공정이 널리 사용된다. 건식 식각공정은 밀폐된 챔버 내에서 실시되며, 상기 밀폐된 챔버 내의 전극에 라디오주파수 전력을 공급함과 아울러 식각 가스를 주입함으로써 플라즈마 상태에서 상기 식각 가스와 반도체기판 상의 물질막을 서로 반응시킨다.In manufacturing a semiconductor device, an etching process is essential. The etching process is classified into a wet etching process and a dry etching process, and a dry etching process is widely used for etching a highly integrated semiconductor device requiring a fine pattern. The dry etching process is performed in a hermetically sealed chamber, and supplies the radiofrequency power to the electrode in the hermetically sealed chamber and injects an etching gas to react the etching gas with the material film on the semiconductor substrate in a plasma state.

일반적인 건식 식각장비는 챔버와, 챔버 내의 전극에 인가하기 위한 라디오주파수 전력을 발생시키는 라디오주파수 전력 발생기와, 상기 챔버 및 상기 라디오주파수 전력 발생기 사이에 라디오주파수 전력 정합부를 구비한다. 상기 리다오주파수 전력 정합부는 라디오주파수 전력 발생기로부터 발생된 라디오주파수 전력을 챔버에 정확히 전달시키기 위한 기능을 갖는다.A general dry etching apparatus includes a chamber, a radio frequency power generator for generating radio frequency power for application to electrodes in the chamber, and a radio frequency power matching unit between the chamber and the radio frequency power generator. The lidao frequency power matching unit has a function for accurately delivering the radio frequency power generated from the radio frequency power generator to the chamber.

도 1은 종래의 라디오주파수 전력 정합부의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a conventional radio frequency power matching unit.

도 1을 참조하면, 라디오주파수 전력 발생기(도시하지 않음)와 위상/진폭 검출기(1)가 접속되고, 상기 위상/진폭 검출기(1)는 라디오주파수 전력 발생기로부터 발생된 라디오주파수 전력의 위상과 진폭의 크기를 검출한다. 상기 위상/진폭 검출기(1)의 출력은 직렬 커패시터(C1) 및 유도결합 공진기(R)와 연결된다. 상기 유도결합 공진기(R)는 직렬연결된 병렬 커패시터(C2) 및 제2 유도코일(L2)와 상기 병렬 커패시터(C2) 및 제2 유도코일(L2)과 병렬로 연결된 커패시터(C)로 구성된다. 또한, 상기 직렬 커패시터(C1)은 제1 유도코일(L1)과 연결되고, 상기 제1 유도코일(L1)은 챔버(도시하지 않음) 내의 전극과 접속된다. 상기 위상/진폭 검출기(1)는 라디오주파수 전력 발생기로부터 발생된 라디오주파수 전력의 위상 및 진폭을 감지하여 이를 서보카드(3)로 궤환시키고 상기 서보카드(3)는 상기 감지된 위상 및 진폭을 보상하여 제1 및 제2 모터(7a, 7b)를 통하여 상기 직렬 커패시터(C1) 및 병렬 커패시터(C2)의 용량을 조절한다. 그리고, 상기 직렬 커패시터(C1) 및 병렬 커패시터(C2)의 용량으로부터 라디오주파수의 정합시 위치를 감지하는 제1 및 제2 위치감지기(9a, 9b)는 상기 서보카드(3)로 피드백시킨다.1, a radio frequency power generator (not shown) and a phase / amplitude detector 1 are connected, and the phase / amplitude detector 1 is a phase and amplitude of radio frequency power generated from a radio frequency power generator. Detects the size of The output of the phase / amplitude detector 1 is connected with a series capacitor C1 and an inductively coupled resonator R. The inductive coupling resonator R includes a parallel capacitor C2 and a second induction coil L2 connected in series, and a capacitor C connected in parallel with the parallel capacitor C2 and the second induction coil L2. In addition, the series capacitor C1 is connected to a first induction coil L1, and the first induction coil L1 is connected to an electrode in a chamber (not shown). The phase / amplitude detector 1 senses the phase and amplitude of the radio frequency power generated from the radio frequency power generator and feeds it back to the servo card 3, and the servo card 3 compensates for the detected phase and amplitude. To adjust the capacitance of the series capacitor C1 and the parallel capacitor C2 through the first and second motors 7a and 7b. The first and second position detectors 9a and 9b for detecting a position at the time of matching the radio frequency from the capacitors of the series capacitor C1 and the parallel capacitor C2 feed back to the servo card 3.

상술한 종래의 라디오주파수 전력 정합부는 라디오주파수 전력이 인가되면 초기의 직렬 커패시터의 용량 및 병렬 커패시터의 용량이 일정한 값으로 설정되어 있으므로 챔버에 라디오주파수의 전력이 정확하게 전달되기가 어렵다. 이에 따라, 공정불량이 초래됨은 물론, 라디오주파수 정합부에 손상이 가해진다.The above-described conventional radio frequency power matching unit is difficult to accurately transmit radio frequency power to the chamber because the capacity of the initial series capacitor and the capacity of the parallel capacitor are set to constant values when the radio frequency power is applied. As a result, process defects are caused, as well as damage to the radio frequency matching unit.

본 발명의 목적은 챔버에 라디오주파수 전력을 정확하게 전달시킬 수 있는 라디오주파수 전력 정합부를 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a radio frequency power matching unit capable of accurately delivering radio frequency power to a chamber.

도 1은 종래의 라디오주파수 전력 정합부의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a conventional radio frequency power matching unit.

도 2는 본 발명에 따른 라디오주파수 전력 정합부의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a radio frequency power matching unit according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 라디오주파수 전력의 위상/진폭의 크기를 감지하여 그 결과를 출력시키는 위상/진폭 검출기와, 상기 위상/진폭 검출기의 출력단과 접속된 직렬 커패시터와, 상기 위상/진폭 검출기의 출력단과 접속된 유도결합 공진기와, 상기 위상/진폭 검출기로부터 감지된 위상차를 입력으로하여 상기 직렬 커패시터의 용량 및 상기 유도결합 공진기를 구성하는 병렬 커패시터의 용량을 조절하는 서보카드와, 상기 직렬 커패시터의 용량을 감지하여 제1 홈 위치(home position)를 설정하고 상기 설정된 제1 홈 위치를 상기 서보카드로 피드백시키는 제1 위치감지기와, 상기 병렬 커패시터의 용량을 감지하여 제2 홈 위치를 설정하고 상기 설정된 제2 홈 위치를 상기 서보카드로 피드백시키는 제2 위치감지기와, 상기 직렬 커패시터 및 상기 병렬 커패시터의 용량을 가변시킬 수 있는 가변저항을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a phase / amplitude detector for sensing a phase / amplitude of radio frequency power and outputting a result, a series capacitor connected to an output terminal of the phase / amplitude detector, and the phase / amplitude A servo card for adjusting the capacitance of the series capacitor and the parallel capacitor constituting the inductively coupled resonator by inputting an inductively coupled resonator connected to an output terminal of the detector and a phase difference sensed from the phase / amplitude detector; A first position sensor configured to sense a capacitance of the capacitor to set a first home position and to feed back the set first home position to the servo card, and set a second home position by sensing the capacitance of the parallel capacitor A second position sensor for feeding back the set second home position to the servo card; And a variable resistor capable of varying the capacity of the parallel capacitor.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 라디오주파수 전력 정합부의 회로도이다. 여기서, 도 1의 참조부호와 동일한 부호로 표시한 부분은 동일부재를 나타낸다.2 is a circuit diagram of a radio frequency power matching unit according to the present invention. Here, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members.

도 2를 참조하면, 라디오주파수 전력 발생기(도시하지 않음)로부터 발생된 라디오주파수 전력의 위상 및 진폭을 감지하고 상기 감지된 결과를 출력시키는 위상/진폭 검출기(1)의 출력단은 직렬 커패시터(C1)와 접속된다. 상기 직렬 커패시터(C1)는 제1 유도코일(L1)과 접속되고 상기 제1 유도코일(L1)은 반도체 제조장비, 즉 식각 장비의 챔버(도시하지 않음) 내에 설치된 전극과 접속된다. 또한, 상기 위상/진폭 검출기(1)의 출력단은 유도결합 공진기(R)와 접속된다. 상기 유도결합 공진기(R)는 병렬 커패시터(C2)와 직렬 연결된 제2 유도코일(L2)과 상기 직렬 연결된 병렬 커패시터(C2) 및 상기 제2 유도코일(L2)의 양 단에 병렬 연결된 커패시터(C)로 구성된다. 상기 위상/진폭 검출기(1)로부터 감지된 위상차는 서보카드(3)로 전달되고 상기 서보카드(3)는 상기 위상차를 보상하여 제1 및 제2 모터(7a, 7b)를 통하여 상기 직렬 커패시터(C1) 및 상기 병렬 커패시터(C2)의 용량을 조절한다. 이때, 상기 직렬 커패시터(C1) 및 상기 병렬 커패시터(C2)는 일정값 이하의 용량을 갖도록 초기화되어 최대용량이 제한된다. 상기 직렬 커패시터(C1) 및 병렬 커패시터(C2)의 용량을 감지하고, 상기 감지된 용량으로부터 라디오주파수의 정합시 홈 위치(home position)을 설정하는 제1 및 제2 위치감지기(9a, 9b)는 상기 설정된 홈 위치를 상기 서보카드(3)로 피드백시킨다. 이때, 상기 직렬 커패시터(C1) 및 병렬 커패시터(C2)의 용량이 제한된 값 이상으로 가변되지 않으므로 라디오주파수 전력 발생기로부터 발생된 라디오주파수 전력이 챔버 내의 전극에 정확하게 전달되지 않을 수도 있다. 따라서, 상기 직렬 커패시터(C1) 및 병렬 커패시터(C2)의 용량을 가변시킬 수 있는 가변저항(5)을 추가로 설치함으로써, 챔버 내의 전극에 라디오주파수 전력을 정확하게 전달시킬 수 있다. 상기 가변저항(5)은 상기 서보카드(3) 내에 장착하는 것이 바람직하고, 상기 가변저항(5)을 조절할 수 있는 가변저항 조절기(11)는 작업자가 외부에서 조작할 수 있도록 식각 장비의 외부에 설치하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, an output terminal of the phase / amplitude detector 1 which detects the phase and amplitude of radio frequency power generated from a radio frequency power generator (not shown) and outputs the detected result is a series capacitor C1. Connected with. The series capacitor C1 is connected to a first induction coil L1, and the first induction coil L1 is connected to an electrode installed in a chamber (not shown) of a semiconductor manufacturing equipment, that is, an etching equipment. Also, the output terminal of the phase / amplitude detector 1 is connected to the inductively coupled resonator R. The inductively coupled resonator R may include a second induction coil L2 connected in series with a parallel capacitor C2, a parallel capacitor C2 connected in series, and a capacitor C connected in parallel to both ends of the second induction coil L2. It consists of The phase difference sensed by the phase / amplitude detector 1 is transmitted to the servo card 3, and the servo card 3 compensates for the phase difference so that the series capacitor (1) through the first and second motors 7a and 7b can be used. The capacity of C1) and the parallel capacitor C2 is adjusted. In this case, the series capacitor C1 and the parallel capacitor C2 are initialized to have a capacity of a predetermined value or less, so that the maximum capacity is limited. The first and second position detectors 9a and 9b for sensing the capacitance of the series capacitor C1 and the parallel capacitor C2 and setting the home position in matching radio frequencies from the sensed capacitance are The set home position is fed back to the servo card 3. In this case, since the capacitance of the series capacitor C1 and the parallel capacitor C2 does not vary above a limited value, the radio frequency power generated from the radio frequency power generator may not be accurately transmitted to the electrode in the chamber. Therefore, by additionally providing a variable resistor (5) that can vary the capacitance of the series capacitor (C1) and parallel capacitor (C2), it is possible to accurately transmit radio frequency power to the electrode in the chamber. The variable resistor (5) is preferably mounted in the servo card (3), the variable resistance regulator 11 that can adjust the variable resistor (5) to the outside of the etching equipment so that the operator can operate from the outside. It is preferable to install.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 직렬 커패시터 및 병렬 커패시터의 용량을 가변시킬 수 있는 가변저항을 설치함으로써, 라디로주파수 전력 발생기로부터 발생된 라디오주파수 전력을 챔버 내의 전극에 정확하게 전달시킬 수 있다.According to the present invention as described above, by providing a variable resistor capable of varying the capacity of the series capacitor and the parallel capacitor, it is possible to accurately transmit the radio frequency power generated from the radio frequency power generator to the electrode in the chamber.

Claims (1)

라디오주파수 전력의 위상/진폭의 크기를 감지하여 그 결과를 출력시키는 위상/진폭 검출기;A phase / amplitude detector which senses the magnitude of the phase / amplitude of the radio frequency power and outputs the result; 상기 위상/진폭 검출기의 출력단과 접속된 직렬 커패시터;A series capacitor connected to the output terminal of the phase / amplitude detector; 상기 위상/진폭 검출기의 출력단과 접속된 유도결합 공진기;An inductively coupled resonator connected to an output of the phase / amplitude detector; 상기 위상/진폭 검출기로부터 감지된 위상차를 입력으로하여 상기 직렬 커패시터의 용량 및 상기 유도결합 공진기를 구성하는 병렬 커패시터의 용량을 조절하는 서보카드;A servo card that adjusts the capacitance of the series capacitor and the capacitance of a parallel capacitor constituting the inductively coupled resonator by inputting a phase difference sensed from the phase / amplitude detector; 상기 직렬 커패시터의 용량을 감지하여 제1 홈 위치(home position)를 설정하고 상기 설정된 제1 홈 위치를 상기 서보카드로 피드백시키는 제1 위치감지기;A first position sensor for sensing a capacitance of the series capacitor to set a first home position and to feed back the set first home position to the servo card; 상기 병렬 커패시터의 용량을 감지하여 제2 홈 위치를 설정하고 상기 설정된 제2 홈 위치를 상기 서보카드로 피드백시키는 제2 위치감지기; 및A second position sensor for sensing a capacitance of the parallel capacitor to set a second home position and to feed back the set second home position to the servo card; And 상기 직렬 커패시터 및 상기 병렬 커패시터의 용량을 가변시킬 수 있는 가변저항을 포함하는 라디오주파수 전력 정합부.And a variable resistor capable of varying the capacitance of the series capacitor and the parallel capacitor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100782224B1 (en) * 2002-03-04 2007-12-05 에스티마이크로일렉트로닉스 엔.브이. Resornant power converter for radio frequency transmission and method

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