KR20040053966A - Plasma generating system having a divided rf power - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 발생 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 분리된 RF 파워를 사용하여 시스템의 유지 보수 및 동작 성능을 향상시키는 분리된 RF 파워를 갖는 플라즈마 발생 시스템에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma generation system, and more particularly, to a plasma generation system having separate RF power that uses separate RF power to improve the maintenance and operation performance of the system.
도 1은 종래의 플라즈마 발생 시스템의 일예를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 플라즈마 발생 시스템의 회로적 구성을 보여주는 도면이다.1 is a view showing an example of a conventional plasma generation system, Figure 2 is a view showing the circuit configuration of the plasma generation system of FIG.
도면을 참조하여, 플라즈마 발생 시스템은 크게 가스 공급원(10), 진공 펌프(14), RF 파워(20), 플라즈마 반응기(30) 및, 프로세스 챔버(40)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the plasma generation system is largely comprised of a gas source 10, a vacuum pump 14, RF power 20, plasma reactor 30, and a process chamber 40.
가스 공급원(10)으로부터 제공된 공정 가스는 플라즈마 반응기(30)로 공급되어 플라즈마 반응을 거처 프로세스 챔버(40)로 공급된다. RF 파워(20)는 상용 AC 전원(12)을 공급받아 동작하며, RF 신호를 발생하여 플라즈마 반응기(30)로 입력한다. 플라즈마 반응기(30)는 예를 들어, 인덕터 코일 및 코어(32)가 반응기 튜브(34)와 결합된 자기 유도 방식으로 구성될 수 있다. RF 파워(20)는 크게 정류부(24), 반 브릿지 회로(half bridge circuit)(22), 제어부(26)로 구성된다.The process gas provided from the gas source 10 is supplied to the plasma reactor 30 and subjected to a plasma reaction to the process chamber 40. The RF power 20 operates by receiving a commercial AC power supply 12, generates an RF signal, and inputs the RF signal to the plasma reactor 30. The plasma reactor 30 may be configured, for example, in a magnetic induction manner in which the inductor coil and core 32 are coupled with the reactor tube 34. The RF power 20 is largely composed of a rectifier 24, a half bridge circuit 22, and a controller 26.
프로세스 챔버(40)의 내부에는 서브스트레이트(42)가 구성되고 그 위에 공정이 진행을 위한 웨이퍼(44)가 놓여진다. 프로세스 챔버(40)의 내부는 진공 펌프(14)에 의해 일정 수순의 진공 상태가 유지되며, 반응이 이루어진 공정 가스는외부로 배출되어 진다.Within the process chamber 40 a substrate 42 is constructed, on which a wafer 44 is placed for the process to proceed. The inside of the process chamber 40 is maintained by a vacuum pump 14 in a certain order of vacuum state, the process gas is reacted is discharged to the outside.
그런데, 이와 같은 종래의 플라즈마 발생 시스템의 RF 파워(20)는 스위칭 방식이 반 브릿지 방식으로 전류 소비량이 많은 단점이 있으며, 별도의 필터가 구비되어 있지 않아 노이즈가 포함된 구형파를 플라즈마 반응기(30)의 인덕터 코일(32)로 공급하는 문제점이 있다. 또한, 프로세스 챔버(40)의 상부에 플라즈마 반응기(30)와 RF 파워(20)를 결합 구성되어 있어 간편한 사용이 가능하나 이러한 방식의 3kw 이하의 소형에서만 가능하고 그 이상의 대형에서는 RF 파워(20)의 무게와 부피 때문에 프로세스 챔버(40) 상부에 구성하기가 어려우며, 이들의 유지보수가 어려운 문제점이 있다.However, the RF power 20 of the conventional plasma generation system has a disadvantage in that the switching method is a half-bridge method, which consumes a large amount of current, and does not include a separate filter so that a square wave containing noise is included in the plasma reactor 30. There is a problem of supplying the inductor coil 32. In addition, since the plasma reactor 30 and the RF power 20 are coupled to the upper portion of the process chamber 40, they can be easily used. However, the RF power 20 can be used only in a small size of 3kw or less. Due to the weight and volume of the process chamber 40 is difficult to configure, there is a problem that their maintenance is difficult.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 대형 플라즈마 발생 시스템을 구성하기에 적합한 RF 파워를 구비하는 플라즈마 발생 시스템을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma generation system having an RF power suitable for constructing a large-scale plasma generation system as proposed to solve the above-mentioned problems.
도 1은 종래의 플라즈마 발생 시스템의 일예를 보여주는 도면;1 shows an example of a conventional plasma generation system;
도 2는 도 1의 플라즈마 발생 시스템의 회로적 구성을 보여주는 도면;2 shows a circuit configuration of the plasma generation system of FIG.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 발생 시스템의 구성을 보여주는 도면; 그리고3 shows a configuration of a plasma generation system according to a preferred embodiment of the present invention; And
도 4는 도 3의 플라즈마 발생 시스템의 회로적 구성을 보여주는 도면이다.4 is a diagram illustrating a circuit configuration of the plasma generation system of FIG. 3.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 가스 공급원 12: AC 전원10: gas source 12: AC power source
14: 진공 펌프 20, 50: RF 파워14: vacuum pump 20, 50: RF power
22, 53: 반 브릿지 회로 24, 54: 정류부22, 53: half bridge circuit 24, 54: rectifier
26, 56: 제어부 30: 플라즈마 반응기26, 56: control unit 30: plasma reactor
32: 인덕터 코일 및 코어 34: 반응기 튜브32: inductor coil and core 34: reactor tube
40: 프로세스 챔버 42: 서브스트레이트40: process chamber 42: substrate
44: 웨이퍼 58: 저역필터44: wafer 58: low pass filter
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 플라즈마 발생 시스템은 플라즈마 가스를 공급받아 웨이퍼를 가공하기 위한 소정의 공정을 진행하는 프로세스 챔버; 플라즈마 반응을 위한 공정 가스를 제공하는 가스 공급원; 프로세스 챔버와 연결되어 프로세스 챔버를 진공 상태로 유지시킴과함께 공정 진행이 완료된 공정 가스를 외부로 배출 시키는 진공 펌프; 프로세스 챔버의 상부에 설치되고, 가스 공급원으로부터 공정 가스를 제공받아 플라즈마를 발생시켜 프로세스 챔버로 공급하는 플라즈마 반응기 및; 플라즈마 반응기와 기구적으로 분리되어 구성되고, 프로세스 챔버로 RF 신호를 발생하여 플라즈마 반응기로 공급하는 RF 파워를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, the plasma generation system is supplied with a plasma gas to perform a predetermined process for processing a wafer; A gas source providing a process gas for the plasma reaction; A vacuum pump connected to the process chamber to maintain the process chamber in a vacuum state and to discharge the process gas which has been processed in progress to the outside; A plasma reactor installed at an upper portion of the process chamber and configured to receive a process gas from a gas source and generate a plasma and supply the plasma to the process chamber; It is configured to be mechanically separated from the plasma reactor, and includes RF power for generating an RF signal to the process chamber and supplying it to the plasma reactor.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 RF 파워는 AC 전원을 입력받아 정류하는 정류기; 정류기로부터 출력되는 정류된 전원을 받아들여 RF 신호를 발생하여 출력하는 전 브릿지 회로(full bridge circuit) 및; 전 브릿지 회로에서 발생된 RF 신호에 포함된 노이즈를 제거하여 플라즈마 반응기로 제공하는 저역통과필터를 포함한다.In a preferred embodiment of the present invention, the RF power is rectifier for receiving AC power; A full bridge circuit for receiving the rectified power output from the rectifier to generate and output an RF signal; It includes a low-pass filter to remove the noise contained in the RF signal generated in the entire bridge circuit to provide a plasma reactor.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to explain more clearly the present invention to those skilled in the art.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 발생 시스템을 첨부된 도 3 및 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 도면에 있어서 동일한 기능의 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.Hereinafter, a plasma generating system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. In the drawings, the same reference numerals are given to the components of the same function.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 발생 시스템의 구성을 보여주는 도면이고 도 4는 도 3의 플라즈마 발생 시스템의 회로적 구성을 보여주는도면이다.3 is a view showing the configuration of a plasma generation system according to a preferred embodiment of the present invention and FIG. 4 is a view showing the circuit configuration of the plasma generation system of FIG.
도면을 참조하여, 본 발명의 플라즈마 발생 시스템은 크게 가스 공급원(10), 진공 펌프(14), RF 파워(50), 플라즈마 반응기(30) 및, 프로세스 챔버(40)를 포함하여 구성된다. 프로세스 챔버(40)는 플라즈마 가스를 공급받아 서브스트레이트(42)상에 위치한 웨이퍼(44)를 가공하기 위한 소정의 공정을 진행한다. 플라즈마 반응기(30)는 예를 들어, 인덕터 코일 및 코어(32)가 반응기 튜브(34)와 결합된 자기 유도 방식으로 구성될 수 있다.Referring to the drawings, the plasma generation system of the present invention comprises a gas source 10, a vacuum pump 14, RF power 50, a plasma reactor 30, and a process chamber 40. The process chamber 40 receives a plasma gas and performs a predetermined process for processing the wafer 44 positioned on the substrate 42. The plasma reactor 30 may be configured, for example, in a magnetic induction manner in which the inductor coil and core 32 are coupled with the reactor tube 34.
플라즈마 반응기(30)는 가스 공급원(10)으로부터 제공되는 공정 가스를 플라즈마 반응시켜 프로세스 챔버(40)로 공급한다. 이때, RF 파워(50)는 상용 AC 전원(12)을 공급받아 RF 신호를 발생하여 플라즈마 반응기(30)로 입력한다. 프로세스 챔버(40)의 내부에는 서브스트레이트(42)가 구성되고 그 위에 공정 진행을 위한 웨이퍼(44)가 놓여진다. 프로세스 챔버(40)의 내부는 진공 펌프(14)에 의해 일정 수순의 진공 상태가 유지되며, 반응이 이루어진 공정 가스는 외부로 배출되어 진다.The plasma reactor 30 plasma-processes the process gas provided from the gas source 10 and supplies it to the process chamber 40. At this time, the RF power 50 receives a commercial AC power source 12 to generate an RF signal and input it to the plasma reactor 30. Within the process chamber 40 a substrate 42 is constructed, on which a wafer 44 is placed for process progress. The interior of the process chamber 40 is maintained by a vacuum pump 14 in a certain order of vacuum state, the process gas is reacted is discharged to the outside.
RF 파워(50)는 크게 정류부(54), 전 브릿지 회로(full bridge circuit)(52), 저역통과필터(low pass filter)(58) 및, 제어부(56)로 구성된다. 정류부(54)와 전 브릿지 회로(52) 사이에는 평활용 콘덴서(C20)가 구성된다. 전 브릿지 회로(52)는 다수개의 트랜지스터들(Q20, Q22, Q24, Q26)과 트랜스(T20)로 구성된다. 저역 통과 필터(58)는 두 개의 인덕터(L20, L22)와 콘데서(C22)로 구성된다.The RF power 50 is largely comprised of a rectifier 54, a full bridge circuit 52, a low pass filter 58, and a controller 56. A smoothing capacitor C20 is configured between the rectifier 54 and the full bridge circuit 52. The entire bridge circuit 52 is composed of a plurality of transistors Q20, Q22, Q24, Q26 and a transformer T20. The low pass filter 58 is composed of two inductors L20 and L22 and a capacitor C22.
본 발명의 RF 파워(50)는 전 브리지 회로(52)를 사용함으로서 전류 처리 용량이 적어 각 부품에 걸리는 부하가 낮아 부품 손상을 방지할 수 있다. 그리고 저역통과필터(58)를 사용함으로서 플라즈마 반응기(30)로 RF 신호의 입력시 노이즈가 유입되는 것을 막는다.The RF power 50 of the present invention uses the full bridge circuit 52, so that the current processing capacity is small, so that the load on each component is low, thereby preventing component damage. By using the low pass filter 58, noise is prevented from entering the RF signal into the plasma reactor 30.
또한, RF 파워(50)는 종래와 달리 플라즈마 반응기(30)와 기구적으로 분리되고, 플라즈마 반응기(30)만이 프로세스 챔버(40) 상단에 부착됨으로 프로세스 챔버(40)의 유지 보수가 매우 간편해진다. 또한 플라즈마 반응기(30)와 RF 파워(40)가 분리되어 있어 그 중 어느 하나가 고장시 해당 부분만 교체하면 됨으로 유지 보수성이 높다.In addition, unlike the conventional RF power 50 is mechanically separated from the plasma reactor 30, only the plasma reactor 30 is attached to the top of the process chamber 40, the maintenance of the process chamber 40 becomes very simple. . In addition, since the plasma reactor 30 and the RF power 40 are separated, when any one of them is broken, only a corresponding part needs to be replaced, thereby maintaining high maintainability.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 인덕터의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.Although the configuration and operation of the inductively coupled plasma inductor according to the preferred embodiment of the present invention as described above have been shown in accordance with the above description and drawings, this is merely an example and is within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications are possible in the art.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 플라즈마 발생 시스템은 플라즈마 반응기와 RF 파워가 분리되어 있음으로서 유지 보수성이 높으며, RF 파워를 전 브릿지 회로를 사용함으로서 회로 부품이 손상되는 것을 최대한 방지할 수 있다. 그리고 저역통과필터를 사용함으로서 노이즈 발생을 최대한 감소할 수 있어 공정 수율을 높일 수 있다.According to the present invention as described above, the plasma generating system has high maintenance by separating the plasma reactor and the RF power, it is possible to prevent the damage to the circuit components to the maximum by using the entire bridge circuit RF power. By using a low pass filter, noise can be reduced as much as possible, thereby increasing process yield.
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WO2007123347A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-11-01 | New Power Plasma Co., Ltd. | Plasma processing system and a method of controlling the same |
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2002
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WO2007123347A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-11-01 | New Power Plasma Co., Ltd. | Plasma processing system and a method of controlling the same |
KR100799175B1 (en) * | 2006-04-21 | 2008-02-01 | 주식회사 뉴파워 프라즈마 | Plasma processing system and control method therefor |
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