KR20140066483A - 유도 결합 플라즈마 처리 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 유도 결합 플라즈마 처리 장치는 복수개의 소스 코일 각각에 구비되어 각각의 상기 소스 코일에서의 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치와, 각각의 상기 소스 코일에 설치된 각각의 상기 가변 커패시터 제어장치들을 그룹핑하여 그룹별로 제어하는 복수개의 슬레이브 제어부와, 상기 복수개의 슬레이브 제어부를 제어하도록 상기 슬레이브 제어부와 네트워크로 연결된 호스트 컴퓨터를 구비하여 각각의 상기 슬레이브 제어부는 그룹핑 된 상기 가변 커패시터에 대한 동작 최소값 또는 설정 최소값을 상기 호스트 컴퓨터로부터 수신하여 저장하고, 상기 슬레이브 제어부는 상기 호스트 컴퓨터에서 홈시퀀스 동작 명령을 수신하면 해당하는 상기 가변 커패시터를 동작 최소값 또는 설정 최소값으로 동작시킨 후 동작 세팅값이 되도록 상기 모터를 동작시키는 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 복수개의 소스 코일, 각각의 상기 소스 코일에 구비되어 각각의 상기 소스 코일에서의 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치, 각각의 상기 소스 코일에 설치된 각각의 상기 가변 커패시터 제어장치들을 그룹핑하여 그룹별로 제어하는 복수개의 슬레이브 제어부와 상기 복수개의 슬레이브 제어부를 제어하도록 상기 슬레이브 제어부와 네트워크로 연결된 호스트 컴퓨터를 구비하고, 각각의 상기 슬레이브 제어부는 그룹핑 된 상기 가변 커패시터에 대한 동작 최소값 또는 설정 최소값을 상기 호스트 컴퓨터로부터 수신하여 저장하고, 상기 슬레이브 제어부는 상기 호스트 컴퓨터에서 홈시퀀스 동작 명령을 수신하면 해당하는 상기 가변 커패시터를 동작 최소값 또는 설정 최소값으로 동작시킨 후 동작 세팅값이 되도록 상기 모터를 동작시킨다.
상기 설정 최소값은 사용자에 의하여 설정된 상기 가변 커패시터의 최소 정전용량과 최대 정전용량 사이의 값일 수 있다.
상기 슬레이브 제어부는 상기 홈시퀀스 동작 시에 상기 가변 커패시터의 정전 용량을 상기 설정 최소값보다 큰 값인 복원 설정값, 상기 동작 최소값, 상기 설정 최소값, 상기 동작 셋팅값이 차례로 설정되도록 상기 모터를 동작시킬 수 있다.
상기 슬레이브 제어부는 중앙처리장치, 상기 슬레이브 제어부에서 제어하는 상기 가변 커패시터들에 대한 사양 정보인 상기 동작 최소값, 상기 프리셋값, 상기 복원 설정값, 상기 동작 세팅값과 상기 외부 엔코더에서 전송한 상기 감지값 정보를 저장되는 메모리부, 상기 모터 구동값을 생성하여 상기 모터로 전송하고 상기 외부 엔코더로부터 전송된 감지값을 수신하는 연산부를 구비할 수 있다.
상기 모터 구동값과, 상기 외부 엔코더로부터 전송된 감지값을 비교하여 상기 모터의 동작 이상을 판단하고, 상기 홈시퀀스 동작은 상기 모터의 동작에 이상이 발생하면 동작할 수 있다.
본 발명에 따른 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법은 복수개의 소스 코일 각각에 구비되어 각각의 상기 소스 코일에서의 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치와, 각각의 상기 소스 코일에 설치된 각각의 상기 가변 커패시터 제어장치들을 그룹핑하여 그룹별로 제어하는 복수개의 슬레이브 제어부와, 상기 복수개의 슬레이브 제어부를 제어하도록 상기 슬레이브 제어부와 네트워크로 연결된 호스트 컴퓨터를 구비하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법에 있어서, 각각의 상기 슬레이브 제어부는 그룹핑 된 상기 가변 커패시터에 대한 동작 최소값 또는 설정 최소값을 상기 호스트 컴퓨터로부터 수신하여 저장하고, 상기 슬레이브 제어부는 상기 호스트 컴퓨터에서 홈시퀀스 동작 명령을 수신하면 해당하는 상기 가변 커패시터를 동작 최소값 또는 설정 최소값으로 동작시킨 후 동작 세팅값이 되도록 상기 모터를 동작시킨다.
상기 설정 최소값은 사용자에 의하여 설정된 상기 가변 커패시터의 최소 정전용량과 최대 정전용량 사이의 값일 수 있다.
상기 슬레이브 제어부는 상기 홈시퀀스 동작 시에 상기 가변 커패시터의 정전 용량을 상기 설정 최소값보다 큰 값인 복원 설정값, 상기 동작 최소값, 상기 설정 최소값, 상기 동작 셋팅값이 차례로 설정되도록 상기 모터를 동작시킬 수 있다.
상기 슬레이브 제어부는 중앙처리장치, 상기 슬레이브 제어부에서 제어하는 상기 가변 커패시터들에 대한 사양 정보인 상기 동작 최소값, 상기 프리셋값, 상기 복원 설정값, 상기 동작 세팅값과 상기 외부 엔코더에서 전송한 상기 감지값 정보를 저장되는 메모리부, 상기 모터 구동값을 생성하여 상기 모터로 전송하고 상기 외부 엔코더로부터 전송된 감지값을 수신하는 연산부를 구비할 수 있다.
상기 모터 구동값과, 상기 외부 엔코더로부터 전송된 감지값을 비교하여 상기 모터의 동작 이상을 판단하고, 상기 홈시퀀스 동작은 상기 모터의 동작에 이상이 발생하면 동작할 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 제어를 위한 슬레이브 제어부를 도시한 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 제어발명을 설명하기 위한 도면이다.
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 끝단 또는 중간부분에 설치된다. 가변 커패시터 제어장치(100)는 소스 코일들(21)(22)(23)(24)의 중간 부분 또는 시작 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 플랜지(130)와 절연 플렌지(130)에서 연장되어 구동축이 절연 플렌지(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 수십 개의 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 호스트 컴퓨터(220)에는 입출력부(230)인 터치패드가 결합된 디스플레이가 연결될 수 있다. 입출력부(230)의 입력부에는 가변 커패시터(140)에 대한 동작 최소값, 프리셋값, 동작 세팅값을 입력하는 입력부와 출력부에는 가변 커패시터(140) 및 스탭 모터(110)의 동작과 관련된 정보를 출력하는 디스플레이를 구비한다.
여기서 동작 세팅값은 임피던스 제어를 위하여 가변 커패시터(140)의 용량이 사용자에 의하여 설정되는 값이고, 동작 최소값(또는 마이너스 리미트, "-limit")은 해당 가변 커패시터(140)의 최소 용량값이 될 수 있다.
그리고 설정 최소값은 사용자에 의하여 설정된 해당 가변 커패시터(140)의 최소 정전용량에서 최대 정전용량 사이의 값일 수 있는데, 동작 셋팅값은 최소 정전용량보다 조금 큰 값으로 셋팅될 수 있다. 이와 같이 설정 최소값이 설정되는 이유는 가변 커패시터(140)를 최소 정전용량에서 최대 정전용량까지 모두 사용하는 경우 빈번한 동작에 의하여 가변 커패시터(140)의 수명이 짧아질 수 있기 때문이고,
또한 모든 가변 커패시터(140)가 10% 내외의 오차(Tolerance)를 가지기 때문인데, 즉, 모든 가변 커패시터(140)의 최소 정전용량(capacitance)은 "0 pF(피코 패럿) "이 아니며, 수 ~ 수십 pF 등으로 다양한 동작 최소값을 가진다. 이에 따라 다수의 소스 코일(20)에 설치되는 모든 가변 커패시터(140)들의 동작 최소값이 모두 다를 수밖에 없다. 따라서 이들 가변 커패시터(140)들의 동작 최소값 모두 검출한 후 이 동작 최소값보다 큰 동일한 프리셋값으로 프리 셋팅하여 가변 커패시터(140) 조작을 위한 동작 기준으로 사용한다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 제어를 위한 슬레이브 제어부를 도시한 블록 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 슬레이브 제어부(211)는 디바이스넷(200)을 통하여 호스트 컴퓨터(220)와 연결된 중앙처리장치(CPU)(211a)를 구비한다. 본 발명의 실시예에서 중앙처리장치(211a)는 ARM(Advanced RISC Machines) 프로세서를 구비할 수다.
그리고 스탭 모터(110)의 구동을 위한 구동 펄스를 생성하고, 외부 엔코더(120), Z-스캔 센서 및 스탭 모터(110)와의 송수신을 위한 입출력부(230)와 연결된 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 커패시터의 사양에 대한 데이터 및 각종 설정 정보와 외부 엔코더(120)의 감지값에 대한 데이터가 저장되는 메모리(211c)를 구비한다.
메모리(211c)는 전원이 오프 되더라도 데이터를 보존할 수 있는 EPROM(erasable programmable read only memory)으로 구비될 수 있다. 이 메모리(211c)에 저장되는 가변 커패시터(140)들에 대한 사양 정보는, 동작 최소값, 프리셋값, 복원 설정값, 동작 세팅값이다. 여기서 복원 설정값은 설정 최소값보다 조금 큰 정전용량 값이다.
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 동작 세팅값이 주어지더라도 실제 스탭 모터(110)는 입력된 동작 세팅값으로 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, 스탭 모터(110)의 실제 동작을 외부 엔코더(120)가 감지하여 스탭 모터(110)의 실제 출력값을 펄스값으로 표시한다. 그리고 스탭 모터(110) 동작을 위하여 입력된 펄스형태의 모터 구동값과 외부 엔코더(120)에서 감지하여 출력한 펄스 형태의 감지값을 비교하여 이 두 값이 균등하거나 또는 설정된 범위에서 동일하다고 표시되지 않으면 탈조가 발생하였다고 판단할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유도 결합 플라즈마 처리장치의 제어방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이 호스트 컴퓨터(220)는 각각의 슬레이브 제어부(211)에 가변 커패시터 동작 세팅값을 디바이스넷(200)을 통하여 디지털 패킷으로 전송한다(S10). 이 동작 세팅값은 각각의 가변 커패시터(140)들의 동작을 위한 값으로 각각의 소스 코일(20) 각각에 필요한 임피던스를 위한 설정된 정전용량이다.
그리고 슬레이브 제어부(211)는 호스트 컴퓨터(220)로부터 동작 세팅값을 전달받으면 이 동작 세팅값에 매칭되는 스탭 모터(110) 회전을 위한 스탭 모터 구동용 펄스를 생성하여 스탭 모터로 전송한다(S1). 그리고 이 펄스를 전송받은 해당 스탭 모터(110)는 회전하여 해당 가변 커패시터(140)를 동작시킨다.
한편, 스탭 모터(110)가 회전하는 동안 외부 엔코더(120)는 스탭 모터(110)의 회전을 감지하고 이 감지된 결과를 슬레이브 제어부(211)로 전송한다. 그러면 슬레이브 제어부(211)는 스탭 모터(110)의 구동을 위하여 제공한 스탭 모터 구동용 펄스와 외부 엔코더(120)에서 감지한 회전 펄스를 비교하여 탈조 여부, 즉 스탭 모터(110)가 정상적으로 동작하였는지 판단한다(S13). 이에 대한 결과에 따라 탈조 발생 여부를 판단한다. 탈조의 발생 유무와 상관없이 슬레이브 제어부(211)는 호스트 컴퓨터(220)에 디바이스넷(200)을 통하여 스탭 모터 이상 동작 여부에 대한 보고를 수행한다(S14).
스탭 모터(110)의 동작에 이상이 발생하였다고 판단되는 경우, 즉 모터 탈조가 발생하였다고 판단되면, 호스트 컴퓨터(220)는 홈시퀀스 동작을 자동으로 또는 수동으로 시작하여 홈시퀀스 동작을 슬레이브 제어부(211)에 명령한다(S15). 슬레이브 제어부(211)는 홈시퀀스 동작 명령을 수신하면 홈시퀀스 동작을 수행한다(S16).
홈시퀀스 동작은 가변 커패시터(140)의 상태를 안정적으로 유지하도록 스탭 모터(110)의 동작 속도를 조절하면서 신속하게 동작 세팅값으로 가변 커패시터(140)가 조작되도록 한다. 따라서 홈시퀀스 동작은 먼저 복원 설정값으로 빠른 속도로 스탭 모터(110)를 회전시킨다. 만약 이때에 탈조가 발생하면 반복적으로 명령을 전달하여 복원 설정값을 찾도록 스탭 모터(110)를 동작시킨다.
그리고 복원 설정값이 되면 그 이후부터는 느린 속도로 스탭 모터(110)를 동작시켜 가변 커패시터(140)가 동작 최소값에 있도록 하고, 계속해서 느린 속도로 설정 최소값으로 스탭 모터(110)를 동작시킨 후 마지막으로 빠른 속도로 동작 세팅값이 되도록 스탭 모터(110)를 동작시킴으로써 가변 커패시터(140)의 동작에 대한 과부하가 없이 안정적으로 동작 세팅값으로 세팅되도록 한다. 그리고 이러한 동작 중 탈조발생 여부에 대하여 외부 엔코더(120)는 지속적으로 감지하여 감지값을 슬레이브 제어부(211)에 전송하고, 이에 대한 결과를 슬레이브 제어부(211)는 호스트 컴퓨터(220)에 전송한다. 따라서 실시간으로 입출력부(230)에서 이를 표시하여 가변 커패시터(140)에 대한 동작 이상 유무의 표시와 신속한 동작 이상 제어가 가능하도록 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
200...디바이스넷
210...슬레이브 제어부
220...호스트 컴퓨터

Claims (10)

  1. 챔버;
    상기 챔버 상부의 유전체 창 외측에 구비되는 복수개의 소스 코일;
    각각의 상기 소스 코일에 구비되어 각각의 상기 소스 코일에서의 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치;
    각각의 상기 소스 코일에 설치된 각각의 상기 가변 커패시터 제어장치들을 그룹핑하여 그룹별로 제어하는 복수개의 슬레이브 제어부와 상기 복수개의 슬레이브 제어부를 제어하도록 상기 슬레이브 제어부와 네트워크로 연결된 호스트 컴퓨터를 구비하고,
    각각의 상기 슬레이브 제어부는 그룹핑 된 상기 가변 커패시터에 대한 동작 최소값 또는 설정 최소값을 상기 호스트 컴퓨터로부터 수신하여 저장하고,
    상기 슬레이브 제어부는 상기 호스트 컴퓨터에서 홈시퀀스 동작 명령을 수신하면 해당하는 상기 가변 커패시터를 동작 최소값 또는 설정 최소값으로 동작시킨 후 동작 세팅값이 되도록 상기 모터를 동작시키는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 설정 최소값은 사용자에 의하여 설정된 상기 가변 커패시터의 최소 정전용량과 최대 정전용량 사이의 값인 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 슬레이브 제어부는 상기 홈시퀀스 동작 시에 상기 가변 커패시터의 정전 용량을 상기 설정 최소값보다 큰 값인 복원 설정값, 상기 동작 최소값, 상기 설정 최소값, 상기 동작 셋팅값이 차례로 설정되도록 상기 모터를 동작시키는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 슬레이브 제어부는 중앙처리장치, 상기 슬레이브 제어부에서 제어하는 상기 가변 커패시터들에 대한 사양 정보인 상기 동작 최소값, 상기 프리셋값, 상기 복원 설정값, 상기 동작 세팅값과 상기 외부 엔코더에서 전송한 상기 감지값 정보를 저장되는 메모리부, 상기 모터 구동값을 생성하여 상기 모터로 전송하고 상기 외부 엔코더로부터 전송된 감지값을 수신하는 연산부를 구비하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 모터 구동값과, 상기 외부 엔코더로부터 전송된 감지값을 비교하여 상기 모터의 동작 이상을 판단하고, 상기 홈시퀀스 동작은 상기 모터의 동작에 이상이 발생하면 동작하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치.
  6. 복수개의 소스 코일 각각에 구비되어 각각의 상기 소스 코일에서의 임피던스 제어를 위하여 동작하는 가변 커패시터와 상기 가변 커패시터를 자동으로 회전시키는 모터와 상기 모터의 회전을 감지하는 외부 엔코더를 포함하는 가변 커패시터 제어장치와, 각각의 상기 소스 코일에 설치된 각각의 상기 가변 커패시터 제어장치들을 그룹핑하여 그룹별로 제어하는 복수개의 슬레이브 제어부와, 상기 복수개의 슬레이브 제어부를 제어하도록 상기 슬레이브 제어부와 네트워크로 연결된 호스트 컴퓨터를 구비하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법에 있어서,
    각각의 상기 슬레이브 제어부는 그룹핑 된 상기 가변 커패시터에 대한 동작 최소값 또는 설정 최소값을 상기 호스트 컴퓨터로부터 수신하여 저장하고,
    상기 슬레이브 제어부는 상기 호스트 컴퓨터에서 홈시퀀스 동작 명령을 수신하면 해당하는 상기 가변 커패시터를 동작 최소값 또는 설정 최소값으로 동작시킨 후 동작 세팅값이 되도록 상기 모터를 동작시키는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 설정 최소값은 사용자에 의하여 설정된 상기 가변 커패시터의 최소 정전용량과 최대 정전용량 사이의 값인 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 슬레이브 제어부는 상기 홈시퀀스 동작 시에 상기 가변 커패시터의 정전 용량을 상기 설정 최소값보다 큰 값인 복원 설정값, 상기 동작 최소값, 상기 설정 최소값, 상기 동작 셋팅값이 차례로 설정되도록 상기 모터를 동작시키는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 슬레이브 제어부는 중앙처리장치, 상기 슬레이브 제어부에서 제어하는 상기 가변 커패시터들에 대한 사양 정보인 상기 동작 최소값, 상기 프리셋값, 상기 복원 설정값, 상기 동작 세팅값과 상기 외부 엔코더에서 전송한 상기 감지값 정보를 저장되는 메모리부, 상기 모터 구동값을 생성하여 상기 모터로 전송하고 상기 외부 엔코더로부터 전송된 감지값을 수신하는 연산부를 구비하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 모터 구동값과, 상기 외부 엔코더로부터 전송된 감지값을 비교하여 상기 모터의 동작 이상을 판단하고, 상기 홈시퀀스 동작은 상기 모터의 동작에 이상이 발생하면 동작하는 유도 결합형 플라즈마 처리장치의 제어방법.
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