KR20070006217A

KR20070006217A - 알에프 매칭 장치 및 그것을 포함한 반도체 제조 설비

Info

Publication number: KR20070006217A
Application number: KR1020050061347A
Authority: KR
Inventors: 박해균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-11

Abstract

본 발명에 따른 알에프 매칭 장치는 알에프 파워에 대한 임피던스 정합수행하여 정합된 알에프 파워를 발생하며, 상기 알에프 파워를 입력받는 입력단과 접지 사이에 연결된 가변 커패시터와; 상기 입력단에 연결된 일단 및 타단을 갖는 인덕터와; 그리고 상기 인덕터의 타단과 상기 정합된 알에프 파워를 출력하는 출력단 사이에 연결되며, 용량이 변경되도록 탭 기능을 갖는 수동 커패시터를 포함한다.

Description

알에프 매칭 장치 및 그것을 포함한 반도체 제조 설비{RF MATCHING DEVICE AND SEMICONDUCTOR FABRICATION EQUIPMENT HAVING THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조 설비용 알에프 매칭 장치를 보여주는 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조 설비용 알에프 매칭 장치를 보여주는 블록도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 반도체 제조 설비 120 : 공정 챔버

140 : 알에프 발생 장치 160 : 알에프 매칭 장치

162 : 가변 커패시터 164 : 인덕터

166 : 고정 커패시터 168 : 계측기

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 알에프 매칭 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공정 챔버의 가스 방전은 알에프 파워(Radio Frequency power, 이하 RF 파워라 칭함)를 공정 챔버에 공급함으로써 이루어진다. 가스 방전에 의해서 플라즈마가 공정 챔버 내에 형성된다. 공정 챔버 내에 형성된 플라즈마는 에싱(ashing), 에칭(etching), 등의 다양한 단위 공정들에서부터 매우 정밀한 공정까지 수행 가능하게 한다. 따라서, 그러한 기술은 디자인룰의 미세화 추세와 더불어 널리 사용되고 있다.

플라즈마를 형성시키기 위한 RF 파워는 RF 발생 장치에서 생성되어 공정 챔버로 공급된다. 이때, 공정 챔버로 공급되는 RF 파워의 주파수 범위는 다양한 원인들로 인해서 변화될 수 있다. 그러한 주파수 변화로 인해 공정 챔버에서 가스를 방전시키기 위한 최대 전력이 공정 챔버로 전달되지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 RF 발생 장치에 발생된 RF 파워가 손실없이 공정 챔버에 전달되도록 하는 RF 매칭 장치가 사용되고 있다.

다양한 RF 매칭 장치들이 대한민국특허공개번호 제2003-86673호에 "반도체 제조설비용 알에프 매칭 시스템"라는 제목으로, 대한민국특허공개번호 제2002-29208호에 "플라즈마 장치의 고주파 매칭 유닛"라는 제목으로, 대한민국특허공개번호 제2004-52180호에 "알-에프 파우어 매칭 유닛"라는 제목으로, 대한민국특허공개번호 제2002-39592호에 "알에프 매칭 유닛"라는 제목으로, 그리고 대한민국특허공개번호 제2004-52179호에 "알-에프 파우어 매칭 유닛"라는 제목으로 각각 게재되어 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 제조 설비용 RF 매칭 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 반도체 제조 설비는 웨이퍼의 제조 공정이 수행되는 공정 챔버(20)와 공정 챔버(20)에서 가스 방전이 일어나기에 적합한 RF 파워를 발생하는 RF 발생 장치(40)를 포함한다. 공정 챔버(20)와 RF 발생 장치(40) 사이에는 RF 매칭 장치(60)가 연결되어 있고, RF 매칭 장치(60)는 RF 발생 장치(40)에서 발생된 RF 파워를 손실없이 공정 챔버(20)로 전달하도록 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, RF 매칭 장치(60)는 가변 커패시터(variable capacitor)(62), 인턱터(inductor)(64), 그리고 고정 커패시터(fix capacitor)(66)로 구성되며, 도면에 도시된 바와 같이 연결되어 있다.

일반적으로, 챔버 시스템에서 가장 이상적인 RF 파워의 정합은 RF 파워의 내부 임피던스와 공정 챔버(20)의 내부 임피던스가 동일하게 될 때 이루어진다. 좀 더 구체적으로 설명하면, RF 파워 인가시 RF 정합 과정에서 가변 커패시터(62)의 용량은 스텝핑 모터(미도시됨)의 구동에 의해 가변되며, 용량 가변에 따라 임피던스 값이 가변된다. 이러한 과정을 통해 임피던스 정합이 이루어진다. 만약 정합 임피던스가 가변 커패시터(62)의 가변 범위를 벗어나면, 정상적인 RF 정합이 이루어지지 않는다. 이때, 고정 커패시터(66)의 용량을 인위적으로 변경하여 정합 범위를 가변시키는 것이 가능하다.

하지만, 고정 커패시터를 인위적으로 가변하기 위해서는 엔지니어가 직접 개입되어야 한다. 또한, 고정 커패시터의 가변을 얼마나 어떻게 진행하게 되었는 지의 관리가 어려울 뿐만 아니라 정확한 정합 포인트를 잡는 것 역시 어렵다.

본 발명의 목적은 손실없이 알에프 파워를 공정 챔버로 공급할 수 있는 알에프 매칭 장치 및 그것을 포함한 반도체 제조 설비를 제공하는 것이다.

상술한 제반 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 알에프 파워에 대한 임피던스 정합수행하여 정합된 알에프 파워를 발생하는 알에프 매칭 장치가 제공된다. 알에프 매칭 장치는 상기 알에프 파워를 입력받는 입력단과 접지 사이에 연결된 가변 커패시터와; 상기 입력단에 연결된 일단 및 타단을 갖는 인덕터와; 그리고 상기 인덕터의 타단과 상기 정합된 알에프 파워를 출력하는 출력단 사이에 연결되며, 용량이 변경되도록 탭 기능을 갖는 수동 커패시터를 포함한다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 수동 커패시터의 용량을 측정하도록 상기 수동 커패시터의 양단에 연결된 계측기가 더 제공된다.

예시적인 실시예에 있어서, 상기 수동 커패시터의 용량은 정합 임피던스가 상기 가변 커패시터의 가변 범위를 벗어났을 때 변경된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 반도체 제조 설비는 공정 챔버와; 상기 공정 챔버에 공급될 알에프 파워를 발생하는 알에프 발생 장치와; 그리고 상기 공정 챔버와 알에프 발생 장치 사이에 설치된 알에프 매칭 장치를 포함하며, 상기 알에프 매칭 장치는 상기 알에프 파워를 입력받는 입력단과 접지 사이에 연결된 가변 커패시터와; 상기 입력단에 연결된 일단 및 타단을 갖는 인덕터와; 상기 인덕터의 타단과 상기 공정 챔버 사이에 연결되며, 용량이 변경되도록 탭 기능을 갖는 수동 커패시터와; 그리고 상기 수동 커패시터의 용량을 측정하도록 상기 수동 커패시터의 양 단에 연결된 계측기를 포함한다.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다.

참조 부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.

아래에서, 반도체 제조 설비가 본 발명의 특징 및 기능을 설명하기 위한 한 예로서 사용된다. 하지만, 이 기술 분야에 정통한 사람은 여기에 기재된 내용에 따라 본 발명의 다른 이점들 및 성능을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시 예들을 통해 또한, 구현되거나 적용될 수 있을 것이다. 게다가, 상세한 설명은 본 발명의 범위, 기술적 사상 그리고 다른 목적으로부터 상당히 벗어나지 않고 관점 및 응용에 따라 수정되거나 변경될 수 있다.

도 2를 참조하면, 플라즈마가 형성되고 공정이 진행되는 공정 챔버(120)는 일측에 구비되며, 이 공정 챔버(120)에 플라즈마가 형성되도록 적정 RF 파워를 공급하여 가스를 방전시키는 RF 발생 장치(140)는 공정 챔버(120)의 타측에 구비된다.

RF 발생 장치(140)에서 발생된 RF 파워를 손실없이 공정 챔버(120)에 전달될 수 있도록 하는 RF 매칭 장치(160)는 공정 챔버(120)와 RF 발생 장치(140) 사이에 설치되며, RF 발생 장치(140), RF 매칭 장치(160), 그리고 공정 챔버(120)는 RF 케이블을 통해 연결된다. RF 매칭 장치(160)는 RF 발생 장치(140)에서 발생된 RF 파워가 손실없이 공정 챔버(120)에 전달될 수 있도록 RF 파워를 정합시키는 역할을 수행한다. 이때, 챔버 시스템에서 가장 이상적인 RF 파워의 정합은 RF 파워의 내부 임피던스와 공정 챔버(120)의 내부 임피던스가 동일하게 될 때 행해지며, RF 매칭 장치(160)는 RF 발생 장치(140)와 공정 챔버(120) 사이에 설치되어 공정 챔버(120)의 내부 임피던스를 측정한 다음 이 공정 챔버(120)의 내부 임피던스에 맞게 RF 발생 장치(140)로부터 전달된 RF 파워의 내부 임피던스를 매칭시켜 공정 챔버(120)로 전달하는 역할을 하게 된다.

즉, 일예로 공정 챔버(120)의 내부 임피던스가 50오옴일 경우, RF 발생 장치(140)는 공정 챔버(120)의 내부 임피던스와 동일한 임피던스를 갖는 RF 파워를 발생시켜 공정 챔버(120)로 전달하게 된다. 이때, RF 발생 장치(140)에서 발생되어 공정 챔버(120)로 전달되는 RF 파워는 전달되는 동안 내부 환경 및 제반 조건에 의해 그 임피던스가 변동될 수 있다. RF 매칭 장치(160)는 RF 파워가 전달되는 동안 변동된 임피던스를 다시 50오옴으로 보상해주는 역할을 수행한다.

계속해서 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 RF 매칭 장치(160)는 가변 커패시터(162), 인덕터(164), 수동 커패시터(166), 그리고 계측기(168)를 포함한다. 가변 커패시터(162)의 일단은 RF 발생 장치(140)의 출력에 연결되고, 그것의 타단은 접지된다. 인덕터(164)의 일단은 RF 발생 장치(140)의 출력에 연결되고 그것의 타단은 수동 커패시터(166)에 연결되어 있다. 수동 커패시터(166)는 인덕터(164)와 공정 챔버(120) 사이에 연결되어 있다. 마지막으로, 계측기(168)는 수동 커패시터(166)의 용량을 측정하도록 수동 커패시터(166)의 양단에 연결되어 있다. 여기서, 수동 커패시터(166)는 수동으로 용량 변경이 가능하도록 구성된 탭 기능을 갖는 커패시터이다. 하지만, 수동 커패시터(166)가 여기에 게재된 것에 국한되지 않음은 이 분야의 통상적인 지식을 습득한 자들에게 자명하다.

가변 커패시터(162)의 용량은 스텝핑 모터(미도시됨)의 구동에 의해 가변되며, 용량 가변에 따라 임피던스 값이 가변된다. RF 파워 인가시 이러한 과정을 통해 임피던스 정합이 이루어진다. 만약 정합 임피던스가 가변 커패시터(162)의 가변 범위를 벗어나 임피던스 정합이 이루어지지 않으면, 종래 기술과 달리, 수동 커패시터(166)의 용량을 탭 기능을 이용하여 가변시킴으로써 공정 챔버(120)의 임피던스에 정합시키는 것이 가능하다. 이때, 수동 커패시터(166)의 용량 변화는 계측기(168)에 의해서 측정된 값에 의해서 행해진다.

이상의 설명에서 알 수 있듯이, 기존의 고정 커패시터에 가변 탭 기능을 적용하고 탭 변경에 따라 고정 커패시터의 용량이 일정 비율로 가변될 수 있게 하고 또한 고정 커패시터의 양단에 고정 커패시터의 용량을 측정할 수 있는 계측기를 설치함으로써 가변 커패시터의 정합 영역 내에서 정합이 이루어지지 않은 경우 가변 커패시터의 탭을 변경 정합 영역을 확장 또는 쉬프트시킬 수 있다. 따라서, 종래 기술에 따른 정합 체계에 비해 확장된 정합 영역에서 RF 매칭이 가능해진다.

본 발명의 범위 또는 기술적 사상을 벗어나지 않고 본 발명의 구조가 다양하게 수정되거나 변경될 수 있음은 이 분야에 숙련된 자들에게 자명하다. 상술한 내용을 고려하여 볼 때, 만약 본 발명의 수정 및 변경이 아래의 청구항들 및 동등물의 범주 내에 속한다면, 본 발명이 이 발명의 변경 및 수정을 포함하는 것으로 여겨진다.

상술한 바와 같이, 탭 기능을 갖는 고정 커패시터를 설치함으로써 가변 커패시터의 정합 영역 내에서 정합이 이루어지지 않더라도 수동 커패시터의 교체작업없이 손쉽게 재정합하는 것이 가능하다. 또한, 고정 커패시터의 양단에 고정 커패시터의 용량을 측정할 수 있는 계측기를 설치함으로써 보다 정확하게 용량 변경이 가능하다.

Claims

알에프 파워에 대한 임피던스 정합수행하여 정합된 알에프 파워를 발생하는 알에프 매칭 장치에 있어서:

상기 알에프 파워를 입력받는 입력단과 접지 사이에 연결된 가변 커패시터와;

상기 입력단에 연결된 일단 및 타단을 갖는 인덕터와; 그리고

상기 인덕터의 타단과 상기 정합된 알에프 파워를 출력하는 출력단 사이에 연결되며, 용량이 변경되도록 탭 기능을 갖는 수동 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프 매칭 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 수동 커패시터의 용량을 측정하도록 상기 수동 커패시터의 양단에 연결된 계측기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알에프 매칭 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 수동 커패시터의 용량은 정합 임피던스가 상기 가변 커패시터의 가변 범위를 벗어났을 때 변경되는 것을 특징으로 하는 알에프 매칭 장치.
공정 챔버와;

상기 공정 챔버에 공급될 알에프 파워를 발생하는 알에프 발생 장치와; 그리고

상기 공정 챔버와 알에프 발생 장치 사이에 설치된 알에프 매칭 장치를 포함하며,

상기 알에프 매칭 장치는

상기 알에프 파워를 입력받는 입력단과 접지 사이에 연결된 가변 커패시터와;

상기 입력단에 연결된 일단 및 타단을 갖는 인덕터와;

상기 인덕터의 타단과 상기 공정 챔버 사이에 연결되며, 용량이 변경되도록 탭 기능을 갖는 수동 커패시터와; 그리고

상기 수동 커패시터의 용량을 측정하도록 상기 수동 커패시터의 양단에 연결된 계측기를 포함하는 반도체 제조 설비.
제 4 항에 있어서,

상기 수동 커패시터의 용량은 정합 임피던스가 상기 가변 커패시터의 가변 범위를 벗어났을 때 변경되는 반도체 제조 설비.