KR20030068615A - 반도체 제조설비의 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조설비에서 고주파 파워 공급 시 하이상태의 직류 바이어스전압을 감지하는 장치에 관한 것이다.

고주파 파워 공급 시 하이 상태의 직류 바이어스를 검출하여 설비의 인터록킹을 구현하도록 한다. AC전원을 입력하여 전압강하한 후 직류전압으로 변환 출력하는 파워공급부와, 상기 파워공급부로부터 공급되는 직류전압을 받아 소정의 모터구동 제어신호에 의해 정방향이나 역방향으로 회전구동 되는 제1 및 제2 모터와, 상기 제1 및 제2 모터의 구동을 제어하는 콘트롤보드와, 상기 모터의 회전 동력을 전달하기 위한 복수의 기어와, 상기 복수의 기어들을 통해 전달된 각 동력에 의해 조절노브가 회전됨에 따라 캐패시턴스를 가변시키는 제1 및 제2 가변 캐패시터와, 상기 제2가변캐패시터로 출력되는 고주파 파워의 직류성분을 제거하기 위한 인덕터와, 상기 인덕터에 연결되어 직류바이어스 전압을 검출하기 위한 직류 바이어스 전압 검출부와, 상기 인덕터를 통해 임피던스 정합된 고주파 파워의 피크 전압을 검출하는 피크전압 검출기를 구비한 반도체 제조설비의 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스 감지장치는, 상기 직류바이어스 전압검출부에 의해 검출된 직류바이어스 전압을 증폭출력하는 전압증폭기와, 상기 전압증폭기로부터 증폭된 직류 바이어스 전압이 설정된 전압이상의 하이전압이 인가될 시 인터록킹신호를 설비로 출력하는 인터록신호 발생부로 구성한다.

Description

반도체 제조설비의 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스 감지장치{EQUIPMENT FOR SENSING DIRECT CURRENT VOLTAGE BIAS BY SUPPLY RADIO FREQUENCY POWER OF SEMICONDUCTOR PRODUCT DEVICE}

본 발명은 반도체 제조설비의 직류 바이어스 전압 감지장치에 관한 것으로, 특히 반도체 제조설비에서 고주파 파워 공급 시 하이상태의 직류 바이어스전압을 감지하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에 이용되는 쳄버 내부의 전기적 임피던스는 쳄버 내부에 조성된 환경에 의해서 변경될 수 있는 요소를 갖고 있으며, 특히 고주파 파워소스가 가해지는 플라즈마 쳄버의 경우 변수적 요인이 크게 작용하게 된다. 예를 들면 증착 재료로 사용되는 타킷이 있는 스퍼터링 공정을 행하는 경우 타킷이 부식됨에 따라 쳄버 내부의 임피던스도 변화하게 되고, 에칭이나 애싱공정 등에 있어서는 피처리 기판의 사이즈 및 필요 식각율에 대한 쳄버 내부의 가스, 온도 등의 요건에 따라 달라지게 된다. 플라즈마 쳄버시스템에서 가장 이상적인 고주파 정합은 고주파 파워소스의 내부 임피던스와 쳄버의 내부 임피던스가 동일하게 되는 상태이다. 따라서 고주파 파워소스와 쳄버의 전극 사이의 임피던스 정합을 시키기 위해 고주파 매치박스를 사용하여 전력의 이용도를 높일 수 있다. 이러한 고주파 매치박스를 사용하여 전력의 이용도를 높일 수 있도록 임피던스 정합하는 기술이 대한민국 공개특허공보 93-003272호에 개시되어 있다. 이와 같은 매치박스를 이용하여 임피던스 정합하는 장치가 도 1에 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 쳄버(10)는 고주파매치박스(60)를 통해 정합된 고주파전력에 의해 가스를 이온화시켜 플라즈마가 발생되도록 하여 공정을 진행한다. 이때 전력검출부(40)는 쳄버(10)로 공급되는 RF전력레벨을 검출하여 튜닝컨트롤러(50)로 인가한다. 튜닝컨트롤러(50)는 전력검출부(50)로부터 피드백된 검출신호에 의해 쳄버(10) 내부에서 소모되는 고주파 전력을 모니터링하고, 이 모니터링한 값을 미리 설정된 알고리즘에 따라 처리하여 고주파 전력을 일정하게 유지시키고, 고주파 파워소스(20)와 쳄버(10)간의 임피던스를 정합하도록 제어한다. 고주파 파워소스(20)는 상기 튜닝컨트롤러(50)의 제어를 받아 고주파전력을 발생한다. 고주파 매치박스(60)는 상기 고주파 파워소스(20)와 쳄버(10) 간의 임피던스 정합을 조절한다.

그런데 고주파 파워소스(20)와 쳄버간의 임피던스 정합을 조절하는 고주파 매치박스(60)는 도 2와 같이 구성되어 있다.

도 2를 참조하면, AC전원을 입력하여 전압강하 하여 직류 24V의 전압을 출력하는 파워공급부(61)와, 상기 파워공급부(61)로부터 공급되는 직류전압을 받아 소정의 모터구동 제어신호에 의해 정방향이나 역방향으로 회전구동 되는 제1 및 제2 모터(M1, M2)와, 제1 및 제2 모터(M1, M2)의 구동 제어하는 콘트롤보드(63)와, 상기 모터(M1, M2)의 회전 동력을 전달하기 위한 복수의 기어(62)와, 상기 복수의 기어(62)들을 통해 전달된 각 동력에 의해 조절노브가 회전되는 조동(COARSE)조절용, 미세조절용 2개의 가변캐패시터(C1, C2)와, 상기 가변캐패시터(C2)로 출력되는 고주파파워의 직류성분을 제거하기 위한 인덕터(L1)와, 상기 인덕터(L1)에 연결되어 직류바이어스 전압을 검출하기 위한 저항(R1)과, 상기 인덕터(L1)를 통해 임피던스 정합된 고주파 파워의 피크 전압을 검출하는 피크전압 검출기(64)로 구성되어 있다.

상기와 같은 고주파 매치박스는 저항(R1)에 의해 검출되는 직류(DC) 바이어스 전압이 0V가 되어야 하나 0V보다 높은 하이(HIGH) 바이어스 전압이 검출되면 인터록이 구현되지 않아 공정불량을 유발시키는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 고주파 파워 매치박스에서 직류 바이어스 전압이 하이상태로 검출될 시 인터록을 걸어 웨이퍼 공정불량을 방지할 수 있는 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스 감지장치를 제공함에 있다.

도 1은 고주파 매치박스를 이용한 임피던스 정합장치의 구성도

도 2는 종래의 고주파 파워소스(20)와 쳄버간의 임피던스 정합을 조절하는 고주파 매치박스의 구성도

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 매치박스의 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 쳄버 20: 고주파 파워 소스

40: 전력검출부 50: 튜닝컨트롤러

60: 고주파 매치박스 61: 파워공급부

62: 다수의 기어 63: 콘트롤보드

64: 피크전압 검출기 65: 전압증폭기

66: 무접점 릴레이

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, AC전원을 입력하여 전압강하한 후 직류전압으로 변환 출력하는 파워공급부와, 상기 파워공급부로부터 공급되는 직류전압을 받아 소정의 모터구동 제어신호에 의해 정방향이나 역방향으로 회전구동 되는 제1 및 제2 모터와, 상기 제1 및 제2 모터의 구동을 제어하는 콘트롤보드와, 상기 모터의 회전 동력을 전달하기 위한 복수의 기어와, 상기 복수의 기어들을 통해 전달된 각 동력에 의해 조절노브가 회전됨에 따라 캐패시턴스를 가변시키는 제1 및 제2 가변 캐패시터와, 상기 제2가변캐패시터로 출력되는 고주파 파워의 직류성분을 제거하기 위한 인덕터와, 상기 인덕터에 연결되어 직류바이어스 전압을 검출하기 위한 직류 바이어스 전압 검출부와, 상기 인덕터를 통해 임피던스 정합된 고주파파워의 피크 전압을 검출하는 피크전압 검출기를 구비한 반도체 제조설비의 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스 감지장치에 있어서, 상기 직류바이어스 전압검출부에 의해 검출된 직류바이어스 전압을 증폭출력하는 전압증폭기와, 상기 전압증폭기로부터 증폭된 직류 바이어스 전압이 설정된 전압이상의 하이전압이 인가될 시 인터록킹신호를 설비로 출력하는 무접점릴레이로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고주파 매치박스의 구성도이다.

AC전원을 입력하여 전압강하 하여 직류 24V의 전압을 출력하는 파워공급부(61)와, 상기 파워공급부(61)로부터 공급되는 직류전압을 받아 소정의 모터구동 제어신호에 의해 정방향이나 역방향으로 회전구동 되는 제1 및 제2 모터(M1, M2)와, 제1 및 제2 모터(M1, M2)의 구동 제어하는 콘트롤보드(63)와, 상기 모터(M1, M2)의 회전 동력을 전달하기 위한 복수의 기어(62)와, 상기 복수의 기어(62)들을 통해 전달된 각 동력에 의해 조절노브가 회전되는 조동(COARSE)조절용, 미세조절용 2개의 가변캐패시터(C1, C2)와, 상기 가변캐패시터(C2)로 출력되는 고주파파워의 직류성분을 제거하기 위한 인덕터(L1)와, 상기 인덕터(L1)에 연결되어 직류바이어스 전압을 검출하기 위한 저항(R1)과, 상기 인덕터(L1)를 통해 임피던스 정합된 고주파 파워의 피크 전압을 검출하는 피크전압 검출기(64)와, 상기저항(R1)에 의해 검출된 직류바이어스 전압을 증폭출력하는 전압증폭기(24)와, 상기 전압증폭기(24)로부터 증폭된 직류 바이어스 전압이 설정된 전압이상의 하이전압이 인가될 시 갭실드오픈에러(GAP SHIELD OPEN ERROR)신호를 출력하여 인터록킹(Interocking)을 구현하도록 하는 무접점릴레이(SSR:Solid State Relay)(66)로 구성되어 있다.

상술한 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.

파워공급부(61)는 AC전원을 입력하여 전압강하 하여 24V의 직류전압을 출력한다. 상기 파원공급부(61)로부터 출력된 24V의 직류전압은 제1 및 제2 모터(M1, M2)에 공급된다. 이때 콘트롤보드(63)는 제1 및 제2 모터(M1, M2)의 구동을 제어하여 고주파 파워소스(20)와 쳄버(10)간의 임피던스를 정합하도록 가변캐패시터(C1, C2)의 캐패시턴스를 조절하도록 한다. 이렇게 하여 가변캐패시터(C1, C2)에 의해 캐패시턴스가 정합된 고주파 파워는 인덕터(L1)에 의해 직류성분을 제거된다. 그리고 피크전압 검출기(64)는 직류성분이 제거된 고주파파워의 피크-대-피크(peak-to-peak)전압을 검출하여 콘트롤보드(64)로 제공한다. 이때 저항(R1)은 인덕터(L1)로부터 직류성분이 제거된 전압을 검출하게 된다. 저항(R1)에 의해 검출되는 직류 바이어스 전압은 통상적으로 0V를 유지하고 있으나, 외부환경변화에 의해 0V보다 높은 하이상태의 직류바이어스 전압이 검출된다. 상기 하이상태의 직류 바이어스 전압은 전압증폭기(65)로 인가되어 24V의 전압으로 증폭되어 출력된다. 상기 전압증폭기(65)로부터 증폭된 24V의 직류 바이어스 전압은 무접점 릴레이(65)로 인가되어무점점 릴레이(65)를 구동시키게 된다. 상기 무접점 릴레이(65)가 구동되면 갭실드오픈 에러신호가 출력되어 인터록킹이 구현되도록 하여 설비의 동작을 정지시킨다. 따라서 플라즈마 쳄버에서 고주파 파워를 공급하여 공정을 진행할 시 직류 바이어스 전압을 검출하여 하이 상태의 직류 바이어스 전압이 검출될 시 설비에 인터록킹을 구현되도록 하여 웨이퍼의 공정불량 발생을 방지하여 대형사고를 막을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 플라즈마 쳄버에서 고주파 파워를 공급하여 공정을 진행할 시 직류 바이어스 전압을 검출하여 하이 상태의 직류 바이어스 전압이 검출될 시 설비에 인터록킹을 구현되도록 하여 웨이퍼의 공정불량 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (4)

1. AC전원을 입력하여 전압강하한 후 직류전압으로 변환 출력하는 파워공급부와, 상기 파워공급부로부터 공급되는 직류전압을 받아 소정의 모터구동 제어신호에 의해 정방향이나 역방향으로 회전구동 되는 제1 및 제2 모터와, 상기 제1 및 제2 모터의 구동을 제어하는 콘트롤보드와, 상기 모터의 회전 동력을 전달하기 위한 복수의 기어와, 상기 복수의 기어들을 통해 전달된 각 동력에 의해 조절노브가 회전됨에 따라 캐패시턴스를 가변시키는 제1 및 제2 가변 캐패시터와, 상기 제2가변캐패시터로 출력되는 고주파 파워의 직류성분을 제거하기 위한 인덕터와, 상기 인덕터에 연결되어 직류바이어스 전압을 검출하기 위한 직류 바이어스 전압 검출부와, 상기 인덕터를 통해 임피던스 정합된 고주파 파워의 피크 전압을 검출하는 피크전압 검출기를 구비한 반도체 제조설비의 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스 감지장치에 있어서,

   상기 직류바이어스 전압검출부에 의해 검출된 직류바이어스 전압을 증폭출력하는 전압증폭기와,

   상기 전압증폭기로부터 증폭된 직류 바이어스 전압이 설정된 전압이상의 하이전압이 인가될 시 인터록킹신호를 설비로 출력하는 인터록신호 발생부로 구성함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스 감지장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 직류 바이어스 전압 검출부는 저항으로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스 감지장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 인터록킹신호는 갭실드 오픈에러신호임을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스 감지장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 인터록신호 발생부는 무접점 릴레이로 구성함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 고주파 파워공급 시 직류전압 바이어스 감지장치.