KR20140059422A - 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치는 챔버, 상기 챔버 상부의 유전체 창 외측에 구비되는 소스 코일, 상기 소스 코일에 연결되어 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치, 상기 외부 엔코더에서 출력되는 외부 엔코더 출력값과 상기 모터에 입력되는 모터 동작 입력값을 비교하여 상기 가변 커패시터의 동작 이상을 판단하는 제어부를 구비하는 것으로, 이러한 본 발명에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 그 제어방법은 복수개의 소스 코일에 대한 임피던스 제어가 효과적으로 이루어지도록 각각의 소스 코일에 연결되어 임피던스 조절을 수행하는 가변 커패시터들의 동작을 모터로 정밀하게 제어하고, 또한 복수개의 가변 커패시터들에 대한 정밀한 자동 제어가 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 그 제어방법{INDUCTIVELY COUPLED PLASMA PROCESSING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 임피던스 제어가 자동으로 이루어지도록 하는 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
유도 결합 플라즈마 처리 장치는 반도체 및 디스플레이 제조 공정 중에서 에칭 공정 또는 증착 공정에 사용되는 장치이다. 에칭 공정에 사용되는 유도 결합 플라즈마 처리장치는 반응성 이온 에칭 장치 또는 축전 결합형 플라즈마 에칭 장치에 비하여 금속에 대한 식각 효율이 상대적으로 매우 뛰어나다.
그러나 유도 결합 플라즈마 처리장치는 대면적의 기판에 대한 에칭에는 사용상의 어려움이 있다. 통상적으로 안테나가 유도 결합 플라즈마 처리장치의 진공 챔버 상부에 설치된다. 대면적의 기판에 대한 효과적인 에칭이 가능하기 위해서는 안테나의 배치와 임피던스 제어가 매우 중요한 기술적 요소이다.
또한, 아무리 효과적으로 안테나를 배치하더라도 복잡하고 길이가 긴 안테나의 구조로 인하여 임피던스 제어가 효과적으로 이루어지기가 매우 어렵다. 더욱이 대면적의 기판 에칭이 가능하기 위해서는 안테나를 영역별로 구분하여 설치할 필요가 있다.
그리고 보다 대면적의 기판 처리를 위하여 이러한 나선형의 안테나를 복수개의 서로 다른 영역에 별도로 배치하여 사용할 수 있는데, 이와 같은 안테나의 구조와 대면적의 기판 처리를 위한 임피던스 제어에는 더욱 큰 어려움이 있다.
한국공개특허번호 제 10-2010-0053253 호, "유도결합 플라즈마 안테나"
본 발명의 목적은 가변 커패시터를 모터로 동작시켜 복수개의 가변 커패시터들에 대한 임피던스 제어가 동시에 정밀하게 이루어지도록 하는 유도 결합 플라즈마 처리장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 유도 결합형 플라즈마 처리 장치는 챔버, 상기 챔버 상부의 유전체 창 외측에 구비되는 소스 코일, 상기 소스 코일에 연결되어 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치, 상기 외부 엔코더에서 출력되는 외부 엔코더 출력값과 상기 모터에 입력되는 모터 동작 입력값을 비교하여 상기 가변 커패시터의 동작 이상을 판단하는 제어부를 구비한다.
상기 제어부에는 상기 가변 커패시터의 동작 기준값이 기록되고, 상기 제어부는 상기 가변 커패시터에서 동작 이상이 발생하였다고 감지하면 상기 모터를 구동시켜 상기 가변 커패시터가 상기 동작 기준값으로 셋팅되도록 할 수 있다. 상기 동작 이상은 상기 모터의 탈조일 수 있다.
상기 유전체 창 상측에는 복수개의 영역이 구비되고, 상기 복수개의 영역 각각에는 상기 소스 코일이 설치될 수 있다.
상기 소스 코일은 복수개로 구비되고, 상기 복수개의 소스 코일 각각에는 상기 가변 커패시터 제어장치가 각각 구비되고, 상기 가변 커패시터 제어장치들을 제어하는 슬레이브 제어부가 구비되고, 상기 슬레이브 제어부는 호스트 컴퓨터에 네트워크로 연결될 수 있다.
상기 호스트 컴퓨터에는 입출력부가 연결되고, 상기 입출력부에는 상기 가변 커패시터에 대한 동작 설정값을 입력하는 설정값 입력부와 상기 동작 기준값을 입력하는 동작 기준값 입력부와 상기 동작 설정값과, 상기 동작 기준값과, 상기 모터 동작 입력값과 상기 외부 엔코더 출력값을 표시할 수 있다.
상기 가변 커패시터 제어장치에는 상기 가변 커패시터의 용량을 감지하는 용량 감지센서가 설치되고, 상기 출력부는 상기 용량 감지센서에서 감지한 상기 가변 커패시터의 용량을 표시할 수 있다. 상기 동작 기준값은 상기 가변 커패시터의 최소 정전용량일 수 있다.
본 발명에 따른 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법은 챔버 상부의 유전체 창 외측에 구비되는 소스 코일과 상기 소스 코일에 연결되어 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치와 상기 가변 커패시터 제어장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법에 있어서, 상기 외부 엔코더에서 출력되는 외부 엔코더 출력값과 상기 모터에 입력되는 모터 동작 입력값을 비교하여 상기 가변 커패시터의 동작 이상을 판단한다. 상기 동작 이상은 상기 모터의 탈조일 수 있다.
상기 제어부는 상기 동작 이상이 발생하였다고 감지하면 상기 모터를 구동시켜 상기 가변 커패시터가 동작 기준값으로 셋팅되도록 할 수 있다.
상기 동작 기준값은 상기 가변 커패시터의 최소 용량일 수 있다.
상기 유전체 창 상측에는 복수개의 영역이 구비되고, 상기 복수개의 영역 각각에는 상기 소스 코일이 설치되고, 상기 가변 커패시터 제어장치는 상기 소스 코일 각각에 설치되어 각각의 소스 코일들에 대한 임피던스 제어가 이루어지도록 할 수 있다.
복수개의 상기 가변 커패시터 제어장치들을 동시에 제어하는 슬레이브 제어부가 구비되고, 상기 슬레이브 제어부는 호스트 컴퓨터에 네트워크로 연결되어 상기 가변 커패시터 제어장치에서 전송된 데이터를 상기 호스트 컴퓨터로 전송하고, 상기 호스트 컴퓨터는 복수개의 가변 커패시터 제어장치를 동시 제어하기 위한 신호를 상기 슬레이브 제어부에 전송할 수 있다.
상기 호스트 컴퓨터에 연결에는 복수개의 상기 슬레이브 제어부가 네트워크로로 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 그 제어방법은 복수개의 소스 코일에 대한 임피던스 제어가 효과적으로 이루어지도록 각각의 소스 코일에 연결되어 임피던스 조절을 수행하는 가변 커패시터들의 동작을 모터로 정밀하게 제어하고, 또한 복수개의 가변 커패시터들에 대한 정밀한 자동 제어가 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 소스 코일의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 하나의 영역에 설치된 가변 커패시터 제어 장치들의 설치 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 가변 커패시터 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 가변 커패시터 제어를 위한 네트워크 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치에 대한 실시예를 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치는 게이트(14)를 구비하며 공정 공간 내부가 진공 펌핑되도록 배기홀(11)이 형성된 챔버(10)를 구비한다. 챔버(10) 내부에는 기판(웨이퍼 또는 다양한 크기의 투명 기판)이 안착되는 스테이지(12)가 구비된다. 스테이지(12)의 상부에는 기판을 척킹하기 위한 정전척(13)이 설치된다.
챔버(10)의 상부에는 유전체 창(15)이 설치된다. 유전체 창(15)의 상부에는 RF 안테나인 소스 코일(20)이 설치된다. 소스 코일(20)은 별도의 공간으로 구획된 소스 코일 설치부(16)에 설치된다. 그리고 소스 코일 설치부(16) 상부에는 RF 전원과 같은 전기 제어장치가 마련된 전장부(17)가 구비된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 소스 코일의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 소스 코일 설치부(16)는 각각에 소스 코일(20)이 설치된 9개의 분할된 영역(A1 ~ A9)을 형성한다. 그 중에서 모서리 부분의 4개의 영역(A1 ~ A4)에 위치하는 소스 코일(20)들은 제 1고주파 전원(30)과 연결된다. 그리고 나머지 5개의 영역(A5 ~ A9)에 위치하는 소스 코일(20)들은 제 2고주파 전원(31)과 연결된다. 제 1고주파 전원(30)과 제 2고주파 전원(31)은 각각이 13.56 MHz의 고주파를 발진한다.
그리고 각각의 영역(A1 ~ A9)에 구비되는 소스 코일(20)은 4개의 제 1 ~ 제 4소스 코일(21)(22)(23)(24)까지 4개로 분기되어 동일한 방향으로 감겨 있다. 그리고 각각의 소스 코일(21)(22)(23)(24)의 단부에는 가변 커패시터 제어장치(100)가 설치된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 하나의 영역에 설치된 가변 커패시터 제어 장치들의 설치 상태를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 가변 커패시터 제어장치(100)들은 각각의 영역에 설치된 소스 코일들(21)(22)(23)(24)의 끝단에 설치된다. 가변 커패시터 제어장치(100)는 소스 코일들(21)(22)(23)(24)의 중간 부분에 별도로 설치될 수 있다. 또한 이 가변 커패시터 제어장치(100)들은 각각의 영역(A1 ~ A9)을 구획하는 격벽(16a)에 고정 장착된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 가변 커패시터 제어 장치를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이 가변 커패시터 제어장치(100)는 모터(110)와 모터(110)에서 연장된 회전축에 설치된 외부 엔코더(120)와 외부 엔코더(120)를 거쳐서 연장된 절연 프랜지(130)와 절연 프렌지(130)에서 연장되어 구동축이 절연 프렌지(130)와 연결된 가변 커패시터(VVC: Vacuum Variable Capacitor)(140)와 가변 커패시터(140)의 단부에 설치된 냉각 유닛(150)을 포함한다.
모터(110)는 스탭 모터(110)로 구비되고, 외부 엔코더(120)는 총 50개의 감지홀(121a)이 7.2도 마다 원주를 따라 형성된 원형판(121)과 이 원형판(121)의 원형홀(121a)을 감지하도록 원형판(121)의 외주 상부와 하부에 각각 발광부와 수광부가 위치하도록 된 감지센서(122)를 포함한다. 그리고 가변 커패시터(140)에는 Z-스캔 센서(미도시)가 함께 구비된다.
이와 같이 구성된 가변 커패시터 제어장치(100)는 도 3에서와 같이 하나의 영역에 위치한 각각의 소스 코일들(21)(22)(23)(24)에 개별적으로 설치된다. 따라서 대면적 기판 처리를 위하여 안테나를 배치하는 경우 수십개의 가변 커패시터 제어장치(100)가 사용될 수 있다. 본 발명에서는 총 36개의 가변 커패시터 제어장치(100)가 사용되는 것을 실시예로 하고 있다.
모든 가변 커패시터 제어장치(100)는 가변 커패시터(140)를 개별적으로 제어하여 플라즈마 균일도를 유지하기 위한 임피던스 제어를 위해 동작한다. 따라서 각각의 가변 커패시터(140)는 개별적으로 그리고 상호간의 관련 동작이 효과적으로 이루어지도록 제어되어야 하는데, 이들 가변 커패시터(140)들을 사용자가 일일이 수작업으로 조절하여 임피던스를 조절하는 것은 매우 비효율적이다.
따라서 본 발명에서는 모든 가변 커패시터(140)들을 동시에 자동으로 제어할 수 있도록 유도 결합 플라즈마 처리장치 내에 가변 커패시터 제어를 위한 네트워크로 디바이스넷(Devicenet)(200)을 구축하여 사용한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 가변 커패시터 제어를 위한 네트워크 구성을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 각각의 영역에 위치하는 제 1 ~ 제 4 가변 커패시터 제어장치(100)들은 제 1슬레이브 제어부(slave controller)(211)에 연결되고, 제 n-3 ~ 제 n 가변 커패시터 제어장치(100)는 제 M슬레이브 제어부(212)에 연결된 것을 도시하고 있다. 여기서 M과 n은 자연수이다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 가변 커패시터 제어장치(100)는 소스 코일(20)의 숫자에 따라 가변 커패시터 제어장치(100)를 다량 설치할 수 있고, 이 가변 커패시터 제어장치(100)들의 제어에 필요한 범위까지 네트워크를 확장할 수 있다.
한편, 슬레이브 제어부(211)(212)는 외부 엔코더(120)와 Z-스캔 센서에서 감지한 감지값을 호스트 컴퓨터(220)에 전송하기 위한 통신선로를 확보한다. 그리고 각각의 슬레이브 제어부(211)(212)는 각각의 스탭 모터(110)를 제어하기 위한 스탭 모터 제어부와 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 구비하고, FPGA와 연결되며 호스트 컴퓨터(220)와 디바이스넷(200)으로 연결된 ARM(Advanced RISC Machines) 프로세서를 구비할 수 있다.
그리고 호스트 컴퓨터(220)에는 입출력부(230)인 터치패드가 결합된 디스플레이가 연결될 수 있다. 입출력부(230)의 입력부에는 가변 커패시터(140)에 대한 동작 설정값을 입력하는 설정값 입력부와 동작 기준값을 입력하는 동작 기준값 입력부가 구비되고, 출력부에는 동작 설정값과, 동작 기준값과, 모터 동작 입력값과 외부 엔코더 출력값이 표시된다.
여기서 동작 설정값은 임피던스 제어를 위하여 가변 커패시터(140)의 용량이 사용자에 의하여 설정되는 값이고, 동작 기준값(또는 마이너스 리미트, "-limit")은 해당 가변 커패시터(140)의 최소 용량값이 될 수 있다. 이 동작 기준값의 설정 이유는 실제로 모든 가변 커패시터(140)가 10% 내외의 오차(Tolerance)를 가지기 때문이다.
즉 모든 가변 커패시터(140)의 최소 정전용량(capacitance)은 "0 pF(피코 패럿) "이 아니며, 수 ~ 수십 pF 등으로 다양한 최소 용량값을 가진다. 이에 따라 다수의 소스 코일(20)에 설치되는 모든 가변 커패시터(140)들의 최소 용량값이 모두 다를 수 밖에 없다. 따라서 이들 가변 커패시터(140)들의 최소 용량값을 모두 검출한 후 이 최소 용량값을 동작 기준값으로 셋팅하여 가변 커패시터(140) 조작을 위한 동작 기준으로 사용한다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법에 대하여 설명한다.
챔버(10) 내부로 기판이 반입되어 정전척(13) 상에 안착된다. 그리고 챔버(10) 내부로 공정 가스가 공급되고, 또한 배기 장치에 의하여 챔버(10) 내부는 설정된 압력으로 유지된다. 이후 고주파 전원이 온되어 플라즈마 생성용 고주파가 소정의 RF 파워로 출력되고, 이 RF 파워는 소스 코일(20)에 급전된다. 이에 따라 소스 코일(20)에서의 자력선이 유전체 창(15)을 관통하여 챔버(10) 내부의 처리 공간을 횡단하여 유도 전계를 발생시킨다. 이 유도 전계에 의하여 공정 가스는 분자 또는 원자로 해리되며 충돌을 일으켜 플라즈마를 생성한다. 이 플라즈마는 라디칼 또는 이온으로 공정 공간 내부에서 넓은 처리 공간으로 확산된다. 이때 라디칼은 등방적으로 기판에 입사되고, 이온은 직류 바이어스에 의하여 기판으로 진행하여 기판에 대한 에칭과 같은 처리를 수행한다.
한편, 이와 같은 플라즈마 처리 공정의 효과적인 처리를 위하여 플라즈마 밀도를 균일하게 형성하여야 한다. 플라즈마 밀도가 균일하게 형성되도록 하기 위해서는 소스 코일(20)들에 대한 임피던스 조절이 필요하다. 따라서 각각의 소스 코일(20)들에 대한 임피던스 조절은 각각의 소스 코일(20)에 설치된 가변 커패시터 제어장치(100)를 이용하여 수행된다.
예를 들어 도 2에서와 같이 총 9개의 영역(A1 ~ A9)에 소스 코일(20)들이 분할되어 설치된 경우 모든 영역에 설치된 소스 코일(20)에 동일한 고주파 전류가 흐르도록 한다고 플라즈마 밀도 또는 기판 처리 균일성이 확보되지는 않는다.
즉, 공정 환경에 따라 9개 영역(A1 ~ A9)에 설치된 소스 코일(20)마다 고유한 임피던스 조절이 필요할 수 있다. 이에 따라 각각의 영역(A1 ~ A9)에 적합한 임피던스가 확보되도록 각각의 소스 코일(20)에 대한 임피던스 조절을 가변 커패시터 제어장치(100)를 이용하여 수행한다.
한편, 본 발명의 실시예에서 가변 커패시터(140)의 조작 동작은 스탭 모터(110)에 의하여 수행된다. 그러나 예상할 수 없는 이유로 스탭 모터(110)에서 탈조(step out)가 발생하는 경우가 있다. 스탭 모터(110)에서 탈조가 발생하게 되면 가변 커패시터(140) 동작을 위하여 스탭 모터(110)에 소정의 입력값이 주어지더라도 실제 스탭 모터(110)는 그 입력값으로 동작을 하지 않게 된다. 이러한 상태가 되면 임피던스 제어가 이루어지지 않는 상태가 되기 때문에 원하는 플라즈마 균일도 조절이 이루어지지 않게 되어 효과적인 기판 처리가 이루어지지 못하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 스탭 모터(110) 동작을 위하여 입력되는 값을 펄스값으로 표시하고, 모터(110)의 실제 동작을 외부 엔코더(120)가 감지하여 모터(110)의 실제 출력값을 펄스값으로 표시한다. 그리고 스탭 모터(110) 동작을 위하여 입력된 펄스값과 외부 엔코더(120)에서 감지하여 출력한 출력값을 비교하여 이 두 값이 균등하다고 표시되지 않으면 탈조가 발생하였다고 판단할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 먼저 설치된 가변 커패시터(140)의 기준값(또는 최소 용량값)을 확인한다(S100). 기준값은 설치되는 가변 커패시터(140)들마다 다를 수 있지만 최초 확인하여 셋팅하면 가변 커패시터(140)를 교체하지 않는 이상 변경되지 않는 값이다.
이후 이 기준값을 동작 기준값으로 호스트 컴퓨터(220)에 입력한다(S110). 이러한 작업은 모드 가변 커패시터(140)들에 대하여 동일하게 수행하여 모든 가변 커패시터(140)들에 대한 동작 기준값을 확인하여 호스크 컴퓨터(220)에 입력한다.
동작 기준값이 입력된 후 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 동작을 진행한다. 플라즈마 발생 상태에 따라 최초 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 셋팅이 이루어지며 이때 가변 커패시터(140)에 대한 정전용량 조절이 이루어진다.
가변 커패시터(140)에 대한 정전용량의 조절을 위하여 모터(110)를 동작시킨다. 모터(110)의 동작을 위한 입력값인 입력 전류값이 입력되면 이 입력 전류값에 맞도록 스탭 모터(110)는 스탭핑 동작한다(S120).
그리고 스탭 모터(110)의 스탭핑 동작에 의하여 외부 엔코더(120)는 이를 감지하여 출력값인 출력 전류값을 발생시킨다(S130). 따라서 입력 전류값과 출력 전류값을 감지하여 이 두 값을 비교한다(S150). 입력 전류값과 출력 전류값이 같다면 스탭 모터(110)는 원하는 회전 각도로 회전을 한 것이다. 따라서 가변 커패시터(140) 또한 원하는 상태로 동작되었다고 판단할 수 있다.
반면에 입력 전류값과 출력 전류값이 다르면 스탭 모터(110)에서는 탈조가 발생하였다고 판단할 수 있다. 이때에는 탈조에 따른 에러를 발생시키고(S160), 이 에러 상태의 해소를 위하여 홈 구동을 수행한다(S170).
홈 구동은 전술한 동작 기준값으로 가변 커패시터(140)를 동작시키는 구성이다. 홈 구동 명령으로 스탭 모터(110)는 가변 커패시터(140)의 정전용량이 동작 기준값이 되도록 회전시킨다. 가변 커패시터(140)가 동작 기준값이 되면 스탭 모터(110)는 동작을 정지하여 가변 커패시터(140)가 임피던스 조절을 위한 준비 상태가 되도록 한다. 이후 다시 필요한 임피던스 조절을 스탭 모터(110)의 동작으로 진행될 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
20...소스 코일
100...가변 커패시터 제어장치
110...모터
120...외부 엔코더
140...가변 커패시터

Claims (15)

  1. 챔버;
    상기 챔버 상부의 유전체 창 외측에 구비되는 소스 코일;
    상기 소스 코일에 연결되어 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치;
    상기 외부 엔코더에서 출력되는 외부 엔코더 출력값과 상기 모터에 입력되는 모터 동작 입력값을 비교하여 상기 가변 커패시터의 동작 이상을 판단하는 제어부를 구비하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부에는 상기 가변 커패시터의 동작 기준값이 기록되고, 상기 제어부는 상기 가변 커패시터에서 동작 이상이 발생하였다고 감지하면 상기 모터를 구동시켜 상기 가변 커패시터가 상기 동작 기준값으로 셋팅되도록 하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 동작 이상은 상기 모터의 탈조인 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 유전체 창 상측에는 복수개의 영역이 구비되고, 상기 복수개의 영역 각각에는 상기 소스 코일이 설치되는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 소스 코일은 복수개로 구비되고, 상기 복수개의 소스 코일 각각에는 상기 가변 커패시터 제어장치가 각각 구비되고, 상기 가변 커패시터 제어장치들을 제어하는 슬레이브 제어부가 구비되고, 상기 슬레이브 제어부는 호스트 컴퓨터에 네트워크로로 연결되어 있는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 호스트 컴퓨터에는 입출력부가 연결되고, 상기 입출력부에는 상기 가변 커패시터에 대한 동작 설정값을 입력하는 설정값 입력부와 상기 동작 기준값을 입력하는 동작 기준값 입력부와 상기 동작 설정값과, 상기 동작 기준값과, 상기 모터 동작 입력값과 상기 외부 엔코더 출력값을 표시하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 가변 커패시터 제어장치에는 상기 가변 커패시터의 용량을 감지하는 용량 감지센서가 설치되고, 상기 출력부는 상기 용량 감지센서에서 감지한 상기 가변 커패시터의 용량을 표시하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 동작 기준값은 상기 가변 커패시터의 최소 정전용량인 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  9. 챔버 상부의 유전체 창 외측에 구비되는 소스 코일과 상기 소스 코일에 연결되어 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치와 상기 가변 커패시터 제어장치의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법에 있어서,
    상기 외부 엔코더에서 출력되는 외부 엔코더 출력값과 상기 모터에 입력되는 모터 동작 입력값을 비교하여 상기 가변 커패시터의 동작 이상을 판단하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 동작 이상은 상기 모터의 탈조인 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 제어부는 상기 동작 이상이 발생하였다고 감지하면 상기 모터를 구동시켜 상기 가변 커패시터가 동작 기준값으로 셋팅되도록 하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 동작 기준값은 상기 가변 커패시터의 최소 용량인 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 유전체 창 상측에는 복수개의 영역이 구비되고, 상기 복수개의 영역 각각에는 상기 소스 코일이 설치되고, 상기 가변 커패시터 제어장치는 상기 소스 코일 각각에 설치되어 각각의 소스 코일들에 대한 임피던스 제어가 이루어 지도록 하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  14. 제 13항에 있어서, 복수개의 상기 가변 커패시터 제어장치들을 동시에 제어하는 슬레이브 제어부가 구비되고, 상기 슬레이브 제어부는 호스트 컴퓨터에 네트워크로 연결되어 상기 가변 커패시터 제어장치에서 전송된 데이터를 상기 호스트 컴퓨터로 전송하고, 상기 호스트 컴퓨터는 복수개의 가변 커패시터 제어장치를 동시 제어하기 위한 신호를 상기 슬레이브 제어부에 전송하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 호스트 컴퓨터에 연결에는 복수개의 상기 슬레이브 제어부가 네트워크로 연결되는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105789009A (zh) * 2014-12-26 2016-07-20 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 用于等离子刻蚀设备的上盖和等离子刻蚀设备
WO2020214477A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 Lam Research Corporation Early warning systems and methods for determining capacitor failures

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109814006B (zh) * 2018-12-20 2020-08-21 北京北方华创微电子装备有限公司 一种蚀刻系统放电异常检测方法和装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030004738A (ko) * 2001-07-06 2003-01-15 주성엔지니어링(주) 플라즈마 공정장치
JP2003249454A (ja) * 2001-12-20 2003-09-05 Canon Inc プラズマ処理方法
JP2010093806A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 General Electric Co <Ge> モータ制御センター通信システム
JP2012129222A (ja) * 2010-12-13 2012-07-05 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
WO2012111090A1 (ja) * 2011-02-15 2012-08-23 富士電機株式会社 放射性物質を伴う樹脂減容処理装置およびその動作方法
JP2012185948A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置及びその制御方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001091543A (ja) * 1999-09-27 2001-04-06 Hitachi Ltd 半導体検査装置
DE10024883A1 (de) * 2000-05-19 2001-11-29 Bosch Gmbh Robert Plasmaätzanlage
TW200300649A (en) * 2001-11-27 2003-06-01 Alps Electric Co Ltd Plasma processing apparatus, its driving method, matching circuit design system, and plasma processing method
JP4216054B2 (ja) * 2001-11-27 2009-01-28 アルプス電気株式会社 プラズマ処理装置及びその運転方法
TWI239794B (en) * 2002-01-30 2005-09-11 Alps Electric Co Ltd Plasma processing apparatus and method
JP4370789B2 (ja) * 2002-07-12 2009-11-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び可変インピーダンス手段の校正方法
JP2008300322A (ja) * 2007-06-04 2008-12-11 Canon Anelva Corp プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、整合器、及び整合器の動作方法
CN201174575Y (zh) * 2008-03-03 2008-12-31 广东中玉科技有限公司 一种自动消弧线圈成套装置
JP5399151B2 (ja) * 2008-10-27 2014-01-29 東京エレクトロン株式会社 誘導結合プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び記憶媒体
KR101017101B1 (ko) * 2008-11-12 2011-02-25 세메스 주식회사 유도결합 플라즈마 안테나
JP5757710B2 (ja) * 2009-10-27 2015-07-29 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
JP5582823B2 (ja) * 2010-02-26 2014-09-03 東京エレクトロン株式会社 自動整合装置及びプラズマ処理装置
CN102271453B (zh) * 2010-06-01 2013-09-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 功率比例调节器和调节方法、电感耦合等离子体发生装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030004738A (ko) * 2001-07-06 2003-01-15 주성엔지니어링(주) 플라즈마 공정장치
JP2003249454A (ja) * 2001-12-20 2003-09-05 Canon Inc プラズマ処理方法
JP2010093806A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 General Electric Co <Ge> モータ制御センター通信システム
JP2012129222A (ja) * 2010-12-13 2012-07-05 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
WO2012111090A1 (ja) * 2011-02-15 2012-08-23 富士電機株式会社 放射性物質を伴う樹脂減容処理装置およびその動作方法
JP2012185948A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置及びその制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105789009A (zh) * 2014-12-26 2016-07-20 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 用于等离子刻蚀设备的上盖和等离子刻蚀设备
WO2020214477A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 Lam Research Corporation Early warning systems and methods for determining capacitor failures
CN114008735A (zh) * 2019-04-15 2022-02-01 朗姆研究公司 用于确定电容器故障的早期预警系统和方法

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