KR20150073260A

KR20150073260A - 임피던스 정합기 및 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20150073260A
Application number: KR1020130160317A
Authority: KR
Inventors: 박민근; 양두호; 왕현철; 이내일
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-07-01
Also published as: KR101869950B1

Abstract

본 발명은 임피던스 정합기 및 기판 처리 장치로서, 특히 플라즈마 기판 처리 장치에서 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합기 및 이를 적용한 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태는, 가변 커패시터; 입력되는 전력의 반사 손실을 제거하는 커패시턴스를 가지도록 상기 가변 커패시터의 위치를 가변시키는 모터; 임피던스 정합 여부를 감지하는 정합감지센서; 상기 정합감지센서에 의해 감지되는 감지신호에 따라 가변 커패시터의 커패시턴스를 조절하도록 상기 모터를 회전시키는 모터 구동부; 상기 모터 구동부로부터 상기 모터의 누적 회전수를 제공받아, 제공받은 회전수를 이용하여 상기 가변 커패시터 또는 모터의 교체 여부를 결정하는 수명 예측부; 를 포함한다.

Description

임피던스 정합기 및 기판 처리 장치{Apparatus for impedance matching and processing substrate}

본 발명은 임피던스 정합기 및 기판 처리 장치로서, 특히 플라즈마 기판 처리 장치에서 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합기 및 이를 적용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 소자의 패턴이 집적화될수록 에칭 선택비와 높은 아스펙트비(aspect ratio)를 가지는 패턴의 가공은 그 중요도를 더해가고 있다. 최근에, 반도체 소자의 제조 공정 중에서 플라즈마를 이용한 건식에칭과 관련된 기술이 많이 발전되었다. 그중에서도 헬리콘 플라즈마 형성 장치는 비교적 간단한 장치로서, 저압 고밀도 플라즈마를 생성시킬 수 있는 장치이다. 최근 반도체 소자의 식각 및 CVD(Chemcal Vapor Deposition)공정에 이러한 플라즈마를 도입하려는 노력이 많이 이루어져 왔으며, 차세대 공정에 적합한 설비중의 하나로 주목을 받고 있다. 예를 들어 플라즈마를 이용하는 화학 기상 증착(PECVD; Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 공정은 플라즈마에 의해 원료 가스가 활성화되어 기판상에 증착되기 때문에 일반 증착 공정보다 낮은 온도에서 빠른 속도로 증착할 수 있는 장점이 있다.

한편, 반도체 제조용 장비에서 플라즈마를 발생시키는 고주파를 반응챔버로 공급할 때 효과적인 전력의 전달을 위하여는 고주파 발생기와 반응챔버 사이에 임피던스 정합기를 장착하여야 하며, 임피던스 정합기는 통상적으로 에어 가변 커패시터(AVC;Air Variable Capacity), 진공 가변 커패시터(VVC;Vacuuum Variable Capacity)와 같은 가변 커패시터(C)를 이용한다. 이러한 가변 커패시터(C)는 모터에 의하여 구동된다.

이러한 커패시턴스의 용량을 가변시키는 소자들(모터, 가변 커패시터)은 커패시턴스의 용량을 가변시키기 때문에 가변 범위에 한계가 있으며, 다양한 반응챔버의 종류 및 공정에 따라 폭넓게 변화되는 임피던스를 정합시키기에는 많은 문제점이 있다. 특히, 소자 값들은 자체 오차를 가지고 있으며, 시간이 지남에 따라 소자들의 성능이 저하되어 전체 회로의 성능 저하를 발생시킴으로써 전체 시스템의 성능 및 평균수명을 저하시키는 문제가 있다. 더구나, 공정 중에 어느 하나의 소자가 수명을 다하여 동작되지 않는 경우, 해당 소자를 교체하기 위하여 기판 처리 장치 전체가 공정이 정지되어야 하는 등의 교체 비용이 증가되는 문제가 있다.

한국공개특허 2004-0026999

본 발명의 기술적 과제는 임피던스 정합기 내의 소자의 교체 주기를 알 수 있도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 임피던스 정합기 내의 소자의 정확한 교체 시기를 관리자가 알 수 있도록 하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 임피던스 정합기 내의 소자 교체 비용을 최소화하는데 있다.

본 발명의 실시 형태는 플라즈마 기판 처리 장치에서 반응 챔버와 플라즈마 전원 사이의 임피던스를 정합해주기 위한 임피던스 정합기에 있어서, 중공의 원통 형상을 가지는 제1도전체와, 상기 제1도전체 내부에 이격 배치되어 상기 제1도전체의 내벽과 대향되는 범위에 따라 커패시턴스를 조절하는 제2도전체를 구비한 가변 커패시터; 상기 가변 커패시터의 제2도전체와 연결되어 상기 제2도전체의 위치를 변경시키는 모터; 임피던스 정합 여부를 감지하는 정합감지센서; 상기 정합감지센서에 의해 감지되는 감지신호에 따라 임피던스를 접합하기 위해 상기 모터를 회전시키는 모터 구동부; 상기 모터 구동부로부터 상기 모터의 누적 회전수를 입력받고, 상기 모터의 누적 회전수에 따라 상기 가변 커패시터, 모터의 교체 여부를 결정하는 수명 예측부;를 포함한다.

상기 가변 커패시터는, 에어 가변 커패시터, 진공 가변 커패시터를 포함한다.

상기 수명 예측부는, 모터의 교체 경고를 발생할 모터 교체 경고 회전수를 저장한 모터 교체 테이블; 상기 모터의 누적 회전수가 상기 모터 교체 경고 회전수에 도달하면 모터의 교체 경고를 발생하는 모터 교체 경고 모듈;을 포함한다.

상기 수명 예측부는, 가변 커패시터의 교체 경고를 발생할 가변 커패시터 교체 경고 회전수를 저장한 가변 커패시터 교체 테이블; 상기 모터의 누적 회전수가 상기 가변 커패시터 교체 경고 회전수에 도달하면 가변 커패시터의 교체 경고를 발생하는 가변 커패시터 교체 경고 모듈;을 포함한다.

본 발명의 실시 형태는, 반응 챔버; 상기 반응 챔버 내의 반응 공간에 원료 가스를 분사하는 가스 분사기; 상기 가스 분사기에 플라즈마 전력을 인가하는 플라즈마 전원 공급부; 상기 가스 분사기에 대향 배치되어 히터가 구비된 기판 지지대; 상기 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 구조로서 상기 플라즈마 전원 공급부와 가스 분사기 사이에 위치하여, 상기 플라즈마 전력의 반사 손실을 제거하는 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합기;를 포함한다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 임피던스 정합기 내의 소자의 정확한 교체 시기를 관리자가 알 수 있음으로써, 정확한 교체 주기에 소자의 교체가 이루어질 수 있다. 따라서 임피던스 정합기의 고정으로 인한 기판 처리 장치의 정지를 최소화할 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 정합기의 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 가변 커패시터의 구조를 도시한 그림이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수명 예측부의 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모터 교체 테이블의 예시이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가변 커패시터 교체 테이블의 예시이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 도시한 그림이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 임피던스 정합기의 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원통형 가변 커패시터의 구조를 도시한 그림이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수명 예측부의 구성 블록도이다.

반응 챔버(100)는 소정의 반응 영역을 마련하고, 이를 기밀하게 유지시켜 기판상에 단일 박막, 또는 동종의 복수 박막, 또는 이종의 복합막 등을 증착시킨다. 반응 챔버(100)는 대략 원형의 평면부 및 평면부로부터 상향 연장된 측벽부를 포함하여 소정의 공간을 가지는 반응부와, 대략 원형으로 반응부 상에 위치하여 반응 챔버(100)를 기밀하게 유지하는 덮개를 포함할 수 있다. 물론, 반응부 및 덮개는 원형 이외에 다양한 형상으로 제작될 수 있는데, 예를들어 기판(10) 형상에 대응하는 형상으로 제작될 수 있다.

가스 분사기(120)는 반응 챔버(100) 내의 상부에 기판 지지대(110)와 대향하는 위치에 설치되며, 원료 가스를 반응 챔버(100)의 하측으로 분사한다. 가스 분사기(120)는 상부가 원료 가스원과 연결되고, 하부는 기판(10)에 원료 가스를 분사하기 위한 복수의 분사홀이 형성된다. 가스 분사기(120)는 대략 원형으로 제작되지만, 기판(10)의 형상으로 제작될 수도 있다. 또한, 가스 분사기(120)는 기판 지지대(110)와 동일 크기로 제작될 수 있다. 또한 가스 분사기는 샤워헤드 형태, 노즐 형태 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있다.

한편, 가스 분사기(120)에서 분사된 원료 가스는 활성화되어 기판(10)에 증착되는데, 이러한 활성화를 위하여 플라즈마 전원 공급부(200)에서 제공되는 RF 형태로 제공되는 전력(이하, 'RF 플라즈마 전압'이라 함)이 가스 분사기(120)에 인가된다. 가스 분사기에 인가되는 RF 플라즈마 전압에 의하여 가스 분사기와 기판 지지대 사이의 원료 가스가 활성화되어, 기판에 막이 증착된다.

플라즈마 전원 공급부(200)는 플라즈마를 이용하여 원료 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위해 설치한다. 플라즈마 전원 공급부(200)는 한 개의 RF 전원으로 된 단일 모드로 구현되거나 또는 두 개의 RF 전원으로 인가되는 듀얼 모드로 구현될 수 있다. 플라즈마 전원 공급부(200)는 반응 챔버(100)의 기판 상부의 가스 분사기와 기판 지지대 사이의 기판의 증착 공간인 반응 공간에 플라즈마 발생 전압을 공급하여, 플라즈마 상태로 여기시키는 축전결합플라즈마(CCP;Capacitively Coupled Plasma) 방식으로 구동될 수 있다. 본 발명의 실시예 설명에서는 축전결합플라즈마(CCP) 방식을 예로 들었으나, 이에 한정되지 않고 유도결합플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma) 방식으로도 구현 가능하다.

기판 지지대(110)는 반응 챔버(100)의 하부에 마련되며, 가스 분사기(120)와 대향하는 위치에 설치된다. 기판 지지대(110)는 반응 챔버(100) 내로 유입된 기판(10)이 안착될 수 있도록 예를 들어 정전척 등이 마련될 수 있다. 또한, 기판 지지대(110)는 대략 원형으로 마련될 수 있으나, 기판(10) 형상과 대응되는 형상으로 마련될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있다. 기판 지지대(110) 하부에는 기판 지지대(110)를 승하강 이동시키는 기판 승강기(미도시)가 마련된다. 기판 승강기는 기판 지지대(110) 상에 기판(10)이 안착되면 기판 지지대(110)를 가스 분사기(120)와 근접하도록 이동시킨다.

기판 지지대(110)를 가열시키기 위하여 히터(111)가 기판지지대에 매립되거나 기판지지대 하부에 접하여 위치할 수 있다. 히터(heater;111)는 소정 온도로 발열하여 기판 지지대(110)을 가열함으로써, 기상의 소스 및 액상의 소스에 의한 소정의 막, 예를 들어 식각 정지막 및 층간 절연막이 기판(10) 상에 용이하게 증착되도록 한다. 히터(111)는 기판 지지대에 매립되거나 접하거나 인접해 있기 때문에, 이하에서는 히터(111)에 걸리는 전압과 기판 지지대에 걸리는 전압 차이는 미세하여 없는 것으로 가정한다. 따라서 이하에서는 히터(111)에 측정되는 전압이 기판 지지대의 측정 전압과 동일하다고 가정한다.

히터 전원 공급부(300)는 RF 형태의 전압을 발생시켜 히터(111)에 인가함으로써 가열시킨다. 이를 위하여 히터 전원 공급부(300)의 일측 노드는 접지(GND)에 연결되고 타측 노드는 히터(111)에 연결된다.

필터부(500)는 저역통과필터(LPF;Low Pass Filter)로 구현되어 RF 플라즈마 전력이 인가될 시에, 기판지지대를 통해 외부로 방사되는 고주파의 RF를 차단하는 역할을 한다. 가스 분사기(120)와 기판 지지대(110) 사이의 RF 플라즈마가 인가되면, 기판 지지대(110)를 통하여 고주파인 RF가 방사될 수 있는데, 이러한 의도치 않은 RF 고주파는 유량계(MFC;Mass Flow Controller) 등과 같은 챔버 주변 장치의 제어 동작에 영향을 미치게 된다. 따라서 기판 지지대(120)와 히터 전원 공급부(300) 사이에 연결된 필터부(500)을 구비하여, 기판 지지대(120)에서 발생되는 고주파인 RF를 차단하는 것이다.

임피던스 정합기(400)는 반사 손실을 제거하기 위한 임피더스 정합을 시키는 회로로서, 전원에 해당하는 플라즈마 전원 공급부(200)와 부하에 해당하는 가스 분사기 사이에 위치한다. 참고로, 임피던스 정합(impedance matching)이란, 전원과 부하의 회로를 접속할 경우, 플라즈마 전원 공급부(200)와 반응 챔버(100)간에 반사 손실이 없도록 임피던스를 같도록 임피던스 설계하는 것을 말한다.

플라즈마 공정에서는 그 공정을 수행하는 공정챔버와 공정챔버로 고주파전력을 제공하는 고주파전원 간의 임피던스 정합이 필수적이다. 임피던스 정합(impedance matching)이란 전력의 입력단과 출력단의 임피던스를 동일하게 조정하여 전력전송 시 반사파를 제거하는 것으로, 플라즈마 공정에서 공정챔버에서 고주파전력으로 플라즈마를 효과적으로 생성 및 유지하기 위해서는 공정챔버와 고주파전원 간의 임피던스를 정합하여야 한다.

일반적으로 플라즈마는 소스가스, 온도, 압력 등의 환경요인에 의해 전기적 특성인 임피던스가 크게 변화하는데, 플라즈마 공정 동안 이러한 플라즈마의 임피던스의 변화에 의해 임피던스 정합이 깨지면 전력이 균일하게 전달되지 못하고, 이에 따라 플라즈마의 밀도에 편차가 발생하여 결과적으로 공정결과에 악영향을 끼치게 된다. 임피던스 정합기는 이처럼 변화하는 플라즈마 임피던스에 대응하여 고주파전원 측의 임피던스를 보상하는 장치이다.

본 발명의 실시예에 따른 임피던스 정합기는, 도 2에 도시한 바와 같이 고대역필터(430;HPF;High Pass Filter), 인덕터(L), 인덕터(L)와 직병렬 연결되는 가변 커패시터(C), 정합감지센서(440), 모터(450), 모터 구동부(460), 수명 예측부(470)를 포함한다. 가변 커패시터(C) 및 인덕터(L)는 공급되는 고주파 전력을 공진시켜 반응챔버로 공급한다. 도 2에서는 가변 커패시터(C) 및 인덕터(L)를 각각 1개의 단수개로 도시하였는데, 각각 2개 이상의 복수개의 L-C 조합으로 구성하여도 존재하여도 무방하다.

입력단(410)은 플라즈마 전원 공급부(200)로부터 고주파 전력을 입력받는다. 예를 들어 플라즈마 전원 공급부(200)로부터 13.56MHz와 같은 고주파 전력을 입력받을 수 있다.

출력단(420)은 임피던스 정합된 전력을 샤워헤드와 같은 가스 분사기(120)에 인가하여 반응 챔버(100)에 플라즈마를 발생시킨다.

고대역필터(430)는 고주파의 RF 전력만을 통과시키며 저주파의 노이즈 대역을 차단한다.

가변 커패시터(C) 및 인덕터(L)는 공급되는 고주파 전력을 공진시켜 반응챔버로 공급한다. 이중에서 가변 커패시터(C)는 에어 가변 커패시터(AVC;Air Variable Capacity), 진공 가변 커패시터(VVC;Vacuuum Variable Capacity) 등과 같은 다양한 가변 커패시터(C)가 사용될 수 있다. 가변 커패시터(C)는 영구적인 제품이 아니라 소모품으로 유한의 제품 수명을 가진다. 예컨대, 에어 가변 커패시터(AVC)의 경우 베어링 편 마모에 의해 수명이 결정되는데 일반적으로 모터(450)의 회전이 120만 이루어질 때 이에 따라 구동되는 에어 가변 커패시터의 제품 수명이 다한다고 볼 수 있다. 마찬가지로 진공 가변 커패시터(VVC)의 경우 커패시터 내부의 벨로즈(bellows)의 탄성에 의하여 수명이 결정되는데 일반적으로 모터(450)의 회전이 최대 750만 이루어질 때 이에 의해 구동되는 진공 가변 커패시터의 제품 수명이 다한다고 볼 수 있다.

가변 커패시터(C)는 알려진 바와 같이 대향하는 두 개의 면 사이의 서로 마주보며 대향하는 영역(이하, '대향 공간'이라 함)의 부피를 가변시킴으로써, 대향 공간 내에 있는 유전체의 양을 달리함으로써 커패시턴스 용량을 다르게 할 수 있다.

가변 커패시터(C)를 제1도전체 및 제2도전체를 각각 원통형으로 구현하는 경우의 구조 예시를 도 3에 도시하였다. 가변 커패시터는, 중공의 원통 형상을 가지는 제1도전체(10)와, 제1도전체 내부에 이격되어 배치되어 제1도전체(10) 내부를 수직 방향으로 이동될 수 있는 제2도전체(20)와, 제1도전체(10)와 제2도전체(20)가 대향되는 대향 공간의 부피에 따라 커패시턴스가 가별될 수 있다. 참고로, 모터의 회전력을 제공받아 제2도전체를 수직 방향으로 이동시키는 직선방향 변환기(미도시)가 구비될 수 있다. 직선 방향 변환기(미도시)는 회전력을 직선 이동력으로 바꾸어지는 동력 변환 장치로서, 리니어 장치, 베어링 등 다양한 장치가 있을 수 있다.

제1도전체(10)와 제2도전체(20) 사이에는 유전체가 존재한다. 제1도전체(10)와 제2도전체(20)는 서로 이격되어 마주보며 대향하고 있어, 제1도전체(10)와 제2도전체(20)의 대향 공간을 가변시킬 수 있다. 이러한 대향 공간의 크기 변화에 따라 대향 공간 내의 유전체의 크기가 달라져 커패시터의 커패시턴스를 달리할 수 있다.

예를 들어, 도 3(a)와 같은 제2도전체(20)의 최초 위치에서 모터에 의하여 제2도전체(20)를 상승하게 되면 도 3(b)->도 3(c)와 같은 형태를 차례로 지게 되고, 그에 따라 도전체 사이의 대향 공간이 달라져서 결국 커패시턴스가 달라질 수 있다. 반대로, 도 3(c)의 위치에서 제2도전체(20)를 하강하게 되면 도 3(b)-> 도 3(a)의 구조를 차례로 가지게 되어 커패시턴스가 달라질 수 있다.

모터(450)는 입력되는 전력의 반사 손실을 제거하는 커패시턴스를 가지도록 가변 커패시터(C)의 위치를 가변시킨다. 이를 위하여 모터(450)는 가변 커패시터(C)의 커패시턴스가 가변되도록 상기 가변 커패시터의 위치를 변경시킬 수 있다. 가변 커패시터(C)마다 한 개씩 구비되어 각 할당된 가변 커패시터(C)를 구동한다. 모터(450)는 직류 모터(DC motor), 스텝 모터(step motor) 등과 같이 다양한 모터(450)가 사용될 수 있다. 모터(450) 역시 영구적인 제품이 아니라 소모품으로 유한의 제품 수명을 가진다. 예컨대, 직류 모터(DC motor)의 경우 고정자와 회전자 접촉식으로 이루어져 카본 브러쉬(carbon brush)를 통해 회전자 코일에 구동전류를 인가하는데, 카본 브러쉬의 마모에 의해 고장이 발생할 수 있어 최대 180만 회전수를 제품 수명으로 가진다고 볼 수 있다. 마찬가지로, 스텝 모터(step motor)의 경우 고정자와 회전자의 비접촉식으로서 직류 모터에 비하여 3배의 수명을 가지지만, 역시 최대 3000만 회전수를 제품 수명으로 가진다고 볼 수 있다.

정합감지센서(440)는 고주파 전원장치인 플라즈마 전원 공급부(200)와 반응챔버의 임피던스 정합 여부를 감지한다. 이러한 임피던스 정합은 전력전송 시 반사파를 제거하기 위하여 전력의 입력단(410)과 출력단(420)의 임피던스를 동일하게 조정하는 것으로서, 정합감지센서(440)는 입력단(410)과 출력단(420)의 임피던스가 동일한지를 감지한다.

모터 구동부(460)는, 정합감지센서(440)에 의해 감지되어 입력된 감지신호에 따라 가변 커패시터(C)의 커패시턴스(용량)을 조절하도록 모터(450)를 구동 제어한다. 즉, 정합감지센서(440)가 플라즈마 전원 공급부(200)와 반응 챔버의 임피던스 정합 여부를 감지하는 감지신호를 모터 구동부(460)에 입력하면, 모터 구동부(460)는 정합감지센서(440)에 의해 감지되어 입력된 감지 신호에 따라 모터(450)를 구동, 제어하여 가변 커패시터(C)의 커패시턴스의 용량을 조절함으로써 고주파 전원장치인 플라즈마 전원 공급부(200)와 반응 챔버의 임피던스의 정합을 이루어 플라즈마를 발생시킨다.

한편, 상기에서 살펴본 바와 같이 가변 커패시터(C) 또는 모터(450)는 영구적인 제품이 아니라 소모품으로 유한의 제품 수명을 가진다. 예컨대, 에어 가변 커패시터(AVC)의 경우 120만의 모터(450) 회전수를, 진공 가변 커패시터의 경우 750만의 모터(450) 회전수를, 직류 모터(DC motor)의 경우 180만의 모터(450) 회전수를, 스텝 모터(step motor)의 경우 3000만의 모터(450) 회전수를 제품 수명으로 가진다.

따라서 이들 가변 커패시터(C)나 모터(450) 등의 소모품의 수명이 다하는 경우, 소모품의 교체가 적시에 이루어져야 한다. 만약, 가변 커패시터(C)나 모터(450) 등의 소모품의 교체가 제대로 이루어지지 않는 경우, 교체가 될 때까지 기판 처리 장치의 모든 공정이 중지되어야 한다. 따라서 임피던스 정합기 내의 소모품의 교체 주기를 예측하는 것이 중요하다.

본 발명의 실시예는 이러한 임피던스 정합기 내의 소모품들의 교체가 적당한 시기에 이루어질 수 있도록, 교체 시기를 미리 예측하는 수명 예측부(470)를 임피던스 정합기에 구비한다. 이를 위하여 임피던스 정합기 내의 수명 예측부(470)는 모터 구동부(460)로부터 모터(450)의 누적 회전수를 제공받아, 제공받은 회전수를 이용하여 가변 커패시터(C) 또는 모터(450)의 교체 여부를 결정한다. 모터(450)의 누적 회전수에 따라서 가변 커패시터(C) 또는 모터(450)의 교체 여부를 결정하여 관리자에게 통보하는 것이다.

우선, 수명 예측부(470)에서 모터(450)의 교체 여부를 결정하는 모듈을 설명한다.

모터(450)의 교체 여부를 결정하여 경고하기 위하여 수명 예측부(470)는 모터 교체 테이블(471), 모터 교체 경고 모듈(472)을 포함한다.

모터 교체 테이블(471)은, 모터(450)의 종류별로 최대 구동 가능한 모터 수명 회전수를 저장한 데이터베이스 테이블이다. 모터 교체 테이블(471)의 예시를 도 5에 도시하였는데, 직류 모터(DC motor)의 경우 최대 구동 가능한 모터 수명 회전수가 180만(rpm) 가능하며, 스텝 모터(step motor)의 경우 최대 구동 가능한 모터 수명 회전수가 3000만(rpm) 가능하다. 이러한 모터 수명 회전수는 각 모터(450)의 제조사에서 제공하는 데이터 시트(data sheet)의 스펙을 참조할 수 있다.

또한 모터 교체 테이블(471)에는 모터(450)의 종류별로 모터(450)의 교체 경고를 발생할 모터 교체 경고 회전수가 저장되어 있다. 모터 교체 경고 회전수는 모터 수명 회전수에서 에러가 없을 것으로 예상되는 임계비율을 적용하여 결정될 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시한 바와 같이 임계비율을 80%로 결정한 경우, 직류 모터는 모터 수명 회전수 180만(rpm)의 80%인 144만(rpm)이 모터 교체 경고 회전수로 결정된다.

모터 교체 경고 모듈(472)은 모터(450)의 누적 회전수가 미리 설정한 모터 교체 경고 회전수에 도달하였는지를 판단하여, 모터(450)의 누적 회전수가 모터 교체 경고 회전수에 도달한 경우 모터(450)의 교체 경고를 발생한다. 예를 들어, 직류 모터(DC motor)의 회전수가 144만(rpm)인 경우 모터 교체 경고 회전수인 144만(rpm)에 도달하였기 때문에 모터 교체 경고를 수행할 수 있다. 교체 경고는 스피커를 통한 알람, 표시창을 통한 점멸 등으로 수행될 수 있으며, 이밖에 관리자에게 SMS(Short message Service), MMS(Multi Message Service), 이메일 등으로 통보할 수 있을 것이다.

한편, 수명 예측부(470)에서 가변 커패시터(C)의 교체 여부를 결정하는 모듈을 설명한다.

가변 커패시터(C)의 교체 여부를 결정하여 경고하기 위하여 수명 예측부(470)는 가변 커패시터 교체 테이블(473), 가변 커패시터 교체 경고 모듈(474)을 포함한다.

가변 커패시터 교체 테이블(473)은, 가변 커패시터(C)의 종류별로 최대 구동 가능한 가변 커패시터 수명 회전수를 저장한 데이터베이스 테이블이다. 가변 커패시터 교체 테이블(473)의 예시를 도 6에 도시하였는데, 진공 가변 커패시터(VVC)의 경우 최대 구동 가능한 가변 커패시터 수명 회전수가 750만(rpm) 가능하며, 에어 가변 커패시터(AVC)의 경우 최대 구동 가능한 가변 커패시터 수명 회전수가 120만(rpm) 가능하다. 이러한 가변 커패시터 수명 회전수는 각 가변 커패시터(C)의 제조사에서 제공하는 데이터 시트(data sheet)의 스펙을 참조할 수 있다. 이러한 데이터 시트는 가변 커패시터(C)의 제조사에서 제공하는 제품 스펙으로서, 수명 기한, 특성, 허용 전력 범위 등의 스펙이 제공되어 있다.

참고로, 도 3에 도시된 원통형 가변 커패시터(C)의 경우, 모터(450)의 1회전에 따라 제2도전체(20)가 상측 또는 하측으로 이동하게 되는데, 이러한 모터(450)의 1회전에 따른 제2도전체(20)의 이동거리가 커패시터의 데이터 시트(data sheet)에 제공되어 있다. 아울러, 이동거리를 고려하여 모터(450)의 총 회전수에 따른 제2도전체(20)의 이동 누적 거리를 고려하여 가변 커패시터 수명 회전수가 데이터 시트에 제공되어 있다.

또한 모터 교체 테이블(471)에는 모터(450)의 종류별로 가변 커패시터 교체 경고할 기준인 가변 커패시터 교체 경고 회전수가 저장되어 있다. 가변 커패시터 교체 경고 회전수는 에러가 없을 것으로 예상되는 임계비율을 적용하여 결정될 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시한 바와 같이 임계비율을 80%로 결정한 경우, 진공 가변 커패시터(VVC)는 모터 수명 회전수 750만(rpm)의 80%인 600만(rpm)이 가변 커패시터 교체 경고 회전수로 결정된다.

가변 커패시터 교체 경고 모듈(474)은 모터(450)의 누적 회전수가 미리 설정한 가변 커패시터 교체 경고 회전수에 도달하였는지를 판단하여, 모터(450)의 누적 회전수가 가변 커패시터(C) 경고 회전수에 도달한 경우 가변 커패시터(C)의 교체 경고를 발생한다. 예를 들어, 진공 가변 커패시터(VVC)의 회전수가 750만(rpm)인 경우 가변 커패시터 교체 경고 회전수인 750만(rpm)에 도달하였기 때문에 가변 커패시터 교체 경고를 수행할 수 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

10: 기판 100: 반응챔버
110: 기판 지지대 120: 가스 분사기
200: 플라즈마 전원 공급부 300: 히터 전원 공급부
400: 정합기 410: 입력단
420: 출력단 430: HPF
440: 정합감지센서 450: 모터
460: 모터 구동부 470: 수명 예측부
500: 필터부

Claims

플라즈마 기판 처리 장치에서 반응 챔버와 플라즈마 전원 사이의 임피던스를 정합해주기 위한 임피던스 정합기에 있어서,
중공의 원통 형상을 가지는 제1도전체와, 상기 제1도전체 내부에 이격 배치되어 상기 제1도전체의 내벽과 대향되는 범위에 따라 커패시턴스를 조절하는 제2도전체를 구비한 가변 커패시터;
상기 가변 커패시터의 제2도전체와 연결되어 상기 제2도전체의 위치를 변경시키는 모터;
임피던스 정합 여부를 감지하는 정합감지센서;
상기 정합감지센서에 의해 감지되는 감지신호에 따라 임피던스를 접합하기 위해 상기 모터를 회전시키는 모터 구동부;
상기 모터 구동부로부터 상기 모터의 누적 회전수를 입력받고, 상기 모터의 누적 회전수에 따라 상기 가변 커패시터, 모터의 교체 여부를 결정하는 수명 예측부;
를 포함하는 임피던스 정합기.
청구항 1에 있어서, 상기 가변 커패시터는, 에어 가변 커패시터, 진공 가변 커패시터를 포함하는 임피던스 정합기.
청구항 1에 있어서, 상기 수명 예측부는,
모터의 교체 경고를 발생할 모터 교체 경고 회전수를 저장한 모터 교체 테이블;
상기 모터의 누적 회전수가 상기 모터 교체 경고 회전수에 도달하면 모터의 교체 경고를 발생하는 모터 교체 경고 모듈;
를 포함하는 임피던스 정합기.
청구항 1에 있어서, 상기 수명 예측부는,
가변 커패시터의 교체 경고를 발생할 가변 커패시터 교체 경고 회전수를 저장한 가변 커패시터 교체 테이블;
상기 모터의 누적 회전수가 상기 가변 커패시터 교체 경고 회전수에 도달하면 가변 커패시터의 교체 경고를 발생하는 가변 커패시터 교체 경고 모듈;
를 포함하는 임피던스 정합기.
반응 챔버;
상기 반응 챔버 내의 반응 공간에 원료 가스를 분사하는 가스 분사기;
상기 가스 분사기에 플라즈마 전력을 인가하는 플라즈마 전원 공급부;
상기 가스 분사기에 대향 배치되어 히터가 구비된 기판 지지대;
상기 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 구조로서 상기 플라즈마 전원 공급부와 가스 분사기 사이에 위치하여, 상기 플라즈마 전력의 반사 손실을 제거하는 임피던스 정합을 수행하는 임피던스 정합기;
를 포함하는 기판 처리 장치.