KR20170121501A - Plasma power supply system having a electronic variable impedance matching box - Google Patents

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KR20170121501A KR1020160049991A KR20160049991A KR20170121501A KR 20170121501 A KR20170121501 A KR 20170121501A KR 1020160049991 A KR1020160049991 A KR 1020160049991A KR 20160049991 A KR20160049991 A KR 20160049991A KR 20170121501 A KR20170121501 A KR 20170121501A
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Abstract

The present invention relates to a plasma power supply system having an electronic variable impedance matching box, comprising: a plasma power supply generating an RF signal oscillated at a high frequency; a plasma load receiving the RF signal generated from the plasma power supply and performing a process by using a plasma on an object to be processed; a sensor detecting a change in reactance caused by an impedance change of the plasma load; an impedance matching circuit including a first variable inductor (L1) connected in series between the plasma power supply and the plasma load and a second variable inductor (L2) installed between one end of the first variable inductor and a ground and connected in parallel to the plasma load; and a controller controlling impedance of the impedance matching circuit by driving the first variable inductor (L1) and the second variable inductor (L2) in accordance with a signal detected by the sensor. According to the present invention, impedance matching is performed by changing impedance components electronically, so a matching speed may be greatly improved. In addition, impedance matching control and frequency modulation control of the power supply are performed by detecting reflected waves on the load side, so effective arc management is possible.

Description

전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템{PLASMA POWER SUPPLY SYSTEM HAVING A ELECTRONIC VARIABLE IMPEDANCE MATCHING BOX}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a plasma power supply system having an electronic variable impedance matching box,

본 발명은 임피던스 매칭박스의 인덕터를 전자식 가변 방식으로 구현하여 임피던스 매칭 시간을 단축시키는 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma power supply system including an electronic variable impedance matching box that realizes an inductor of an impedance matching box in an electronically variable manner to shorten an impedance matching time.

플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 대표적으로 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정 등 분야에서 사용되고 있다.Plasma discharges are used in gas excitation to generate active gases including ions, free radicals, atoms, and molecules. Active gases are widely used in various fields and are typically used in the fields of semiconductor manufacturing processes such as etching, deposition, and cleaning.

도 1은 일반적인 플라즈마 전원 공급 시스템을 예시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 플라즈마 발생을 위한 설비는 크게 전력을 공급하는 플라즈마 파워 서플라이(10)와, 최대 전력 공급을 위한 임피던스 매칭박스(20)와, 플라즈마 부하(30)로 구성된다. 플라즈마 파워 서플라이(10)는 고주파로 발진되는 RF 제너레이터로 구성되며, 임피던스 매칭박스(20)는 플라즈마 파워 서플라이(10)의 출력단 임피던스와 플라즈마 부하(30), 예컨대 프로세싱 챔버와 같이 공정의 종류나 내부 환경 변화에 의하여 임피던스가 고정되지 않고 변하는 부하, 의 임피던스를 매칭시켜 프로세싱 챔버 내로 원하는 고주파 전원이 인가되도록 한다.1 is a block diagram illustrating a typical plasma power supply system. Referring to FIG. 1, an apparatus for generating plasma includes a plasma power supply 10 for supplying power, an impedance matching box 20 for supplying a maximum power, and a plasma load 30. The impedance matching box 20 is connected to the output impedance of the plasma power supply 10 and to the plasma load 30 such as the type of process or the type of process such as a processing chamber, So that the impedance of the load whose impedance is not fixed due to the change of the environment is matched so that the desired high frequency power is applied to the processing chamber.

예를 들어, 반도체 및 디스플레이 장치의 제조 공정 중 에칭 공정 및 화학기상증착 공정 등에서 플라즈마 전원 공급 시스템이 이용되며, 플라즈마 파워 서플라이(10)의 출력단 임피던스는 대개 50 옴(ohm)으로 고정되어 있다. 반면, 플라즈마 부하(30)는 다양한 환경에 따라 임피던스가 변화하여 50 옴으로 고정되지 않는다. 임피던스 매칭박스(20)는 부하의 임피던스 변화에 따라 임피던스를 가변시켜 플라즈마 파워 서플라이(10)와 프로세싱 챔버 사이의 임피던스를 정합시킴으로써, 플라즈마 부하(30)로부터 반사파를 줄여 RF 제너레이터의 손상을 방지하고 고주파의 RF 파워가 프로세싱 챔버 내에서 손실 없이 온전히 사용될 수 있도록 한다.For example, a plasma power supply system is used in an etching process, a chemical vapor deposition process, and the like during the manufacturing process of a semiconductor and a display device, and the output terminal impedance of the plasma power supply 10 is usually fixed to 50 ohms. On the other hand, the impedance of the plasma load 30 changes depending on various environments, and is not fixed to 50 ohms. The impedance matching box 20 reduces the reflected wave from the plasma load 30 by preventing the RF generator from being damaged by matching the impedance between the plasma power supply 10 and the processing chamber by varying the impedance according to the impedance change of the load, Of the RF power can be used completely in the processing chamber without loss.

도 2는 종래 가변 커패시터형 임피던스 매칭회로를 예시한 회로도이다. 도 2를 참조하면, 플라즈마 파워 서플라이(10)와 플라즈마 부하(30) 사이에서 인덕터(41)와 튜닝 커패시터(42)가 직렬 연결되며, 인덕터(41)의 입력단과 접지 사이에 분로 커패시터(43)가 설치된다. 분로 커패시터(43)는 아래의 (수식1)에서 저항값(R)과 관련이 있고, 인덕터(41)는

Figure pat00001
과 관련이 있으며, 튜닝 커패시터(42)는
Figure pat00002
과 관련이 있다.2 is a circuit diagram illustrating a conventional variable capacitor type impedance matching circuit. 2, an inductor 41 and a tuning capacitor 42 are connected in series between the plasma power supply 10 and the plasma load 30, and a shunt capacitor 43 is connected between the input terminal of the inductor 41 and the ground. Respectively. The shunt capacitor 43 is related to the resistance value R in the following equation (1), and the inductor 41
Figure pat00001
And the tuning capacitor 42 is associated with
Figure pat00002
.

(수식1)

Figure pat00003
(Equation 1)
Figure pat00003

종래에는 인덕터(41)의 값은 고정시킨 상태로 분로 커패시터(43)와 튜닝 커패시터(42)를 가변시켜 임피던스를 조절하였으며, 특히 튜닝 커패시터(42)에 의해 주파수가 크게 변화됨으로써 임피던스 매칭을 수행하였다.Conventionally, the impedance of the shunt capacitor 43 and the tuning capacitor 42 is adjusted by adjusting the value of the inductor 41 in a fixed state. In particular, impedance matching is performed by changing the frequency by the tuning capacitor 42 .

그런데, 분로 커패시터(43) 및 튜닝 커패시터(42)는 모두 진공 가변 커패시터(VVC: Vacuum Variable Capacitor)로 구성되며, 이러한 용량 가변 소자의 가변 턴(turn) 수가 20턴 이상이 되어 매칭이 지연되는 현상이 발생된다. 이러한 매칭 지연 현상에 기인하여 프로세싱 챔버의 순간적인 임피던스 변화에 취약한 문제점이 생기며, 연속되는 공정에서 페일(fail)이 자주 발생되어 챔버 효율이 떨어지는 문제점이 있다.The shunt capacitor 43 and the tuning capacitor 42 are both constituted by a VVC (Vacuum Variable Capacitor), and the number of variable turns of the capacity variable element is 20 or more, Lt; / RTI > There is a problem in that it is vulnerable to instantaneous impedance change of the processing chamber due to the matching delay phenomenon, and failures are frequently generated in a continuous process, which results in a reduction in chamber efficiency.

한편, 대한민국 특허공개 제10-2005-0089114호는 반도체 제조설비의 고주파 파워 정합장치에 관한 것으로서, 플라즈마 파워 서플라이와 프로세싱 챔버 간의 임피던스 정합이 안정적으로 이루어지며 정합 포지션을 찾는 소요시간을 단축시킬 수 있는 기술을 개시하고 있다. 하지만, 동 선행문헌은 상술한 바와 같이 임피던스 정합장치에 진공 가변 커패시터를 이용함으로 인해 매칭 지연 현상이 발생되는 문제점이 여전히 존재한다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2005-0089114 discloses a high-frequency power matching apparatus for a semiconductor manufacturing facility, which is capable of stably adjusting the impedance between the plasma power supply and the processing chamber and shortening the time required for finding a matching position Technology. However, as described above, there is still a problem that the matching delay phenomenon occurs due to the use of the variable voltage capacitor in the impedance matching device.

대한민국 특허공개 제10-2005-0089114호Korean Patent Publication No. 10-2005-0089114

본 발명은 커패시턴스를 고정시키고 인덕턴스 성분을 전자식으로 가변하여 임피던스 매칭을 수행함으로써 매칭 지연 현상을 방지하고 매칭 속도를 향상시켜 부하에서의 반사파를 억제하며 RF 파워의 전달 특성을 향상시킨 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention relates to an electronic variable impedance matching box which improves the transmission characteristic of RF power by suppressing reflected waves in a load by preventing matching delay phenomenon and matching speed by fixing capacitance and electronically varying inductance components, The plasma power supply system includes:

또한, 본 발명은 프로세싱 챔버에서 반사되는 반사파를 검출하고 검출 신호에 따라 임피던스 가변 제어와 RF 제너레이터의 주파수 튜닝을 수행함으로써, RF 제너레이터의 손상을 방지하고 플라즈마 발생 효율을 높일 수 있도록 함에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to prevent damage to the RF generator and increase plasma generation efficiency by detecting the reflected wave reflected from the processing chamber and performing variable impedance control and frequency tuning of the RF generator according to the detection signal .

본 발명의 일실시예에 따른 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템은, 고주파로 발진되는 RF 신호를 생성하는 플라즈마 파워 서플라이; 상기 플라즈마 파워 서플라이로부터 발생된 RF 신호를 수용하여 피처리 대상물에 플라즈마를 이용한 처리를 수행하는 플라즈마 부하; 상기 플라즈마 부하의 임피던스 변화에 의한 리액턴스 변화를 검출하는 센서; 상기 플라즈마 파워 서플라이와 상기 플라즈마 부하 사이에 직렬 연결되는 제1 가변 인덕터(L1)와, 상기 제1 가변 인덕터의 일단과 접지 사이에 설치되어 상기 플라즈마 부하에 병렬 연결되는 제2 가변 인덕터(L2)를 포함하는 임피던스 매칭회로; 및 상기 센서에서 검출된 신호에 따라 상기 제1 가변 인덕터(L1) 및 상기 제2 가변 인덕터(L2)를 구동하여 상기 임피던스 매칭회로의 임피던스를 제어하는 제어부를 포함한다.A plasma power supply system including an electronic variable impedance matching box according to an embodiment of the present invention includes a plasma power supply for generating an RF signal oscillated at a high frequency; A plasma load for receiving an RF signal generated from the plasma power supply and performing a process using a plasma to an object to be processed; A sensor for detecting a change in reactance due to an impedance change of the plasma load; A first variable inductor L1 connected in series between the plasma power supply and the plasma load and a second variable inductor L2 installed between one end of the first variable inductor and the ground and connected in parallel to the plasma load, An impedance matching circuit comprising; And a controller for controlling the impedance of the impedance matching circuit by driving the first variable inductor (L1) and the second variable inductor (L2) according to a signal detected by the sensor.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템은, 상기 임피던스 매칭회로는 상기 제1 가변 인덕터(L1)에 직렬로 연결되는 제1 커패시터(C1)와, 상기 제2 가변 인덕터(L2)에 직렬로 연결되는 제2 커패시터(C2)를 더 포함한다.In the plasma power supply system having an electromagnetic variable impedance matching box according to another embodiment of the present invention, the impedance matching circuit includes a first capacitor (C1) connected in series to the first variable inductor (L1) And a second capacitor C2 connected in series to the two variable inductor L2.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템은, 상기 제1 가변 인덕터(L1) 및 상기 제2 가변 인덕터(L2)는 각각 말굽 형상을 가지며 말굽 형상의 양단이 대향 배치되고 각각 코일이 권취된 제1 마그네틱 코어 및 제2 마그네틱 코어와, 상기 제1 마그네틱 코어 및 상기 제2 마그네틱 코어의 상대적 위치를 가변시키는 구동수단을 포함하며, 상기 제어부는 상기 구동수단을 동작시켜 상기 제1 가변 인덕터(L1) 및 상기 제2 가변 인덕터(L2)의 인덕턴스를 가변시킨다.In the plasma power supply system having the electromagnetic variable impedance matching box according to another embodiment of the present invention, the first variable inductor (L1) and the second variable inductor (L2) each have a horseshoe shape, A first magnetic core and a second magnetic core disposed opposite to each other and each wound with a coil and driving means for varying a relative position of the first magnetic core and the second magnetic core, Thereby varying the inductance of the first variable inductor L1 and the second variable inductor L2.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템은, 상기 플라즈마 부하로부터 반사되는 반사파를 측정하는 반사파 검출부; 및 상기 반사파 검출부로부터 검출된 반사파의 주파수를 스캔하고, 스캔 결과를 이용하여 상기 플라즈마 파워 서플라이의 RF 발진 주파수를 조정하는 주파수 튜닝회로부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 센서에서 검출된 신호와 상기 반사파 검출된 신호에 기반하여 상기 제1 가변 인덕터(L1) 및 상기 제2 가변 인덕터(L2)의 인덕턴스를 가변 제어한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma power supply system including an electronic variable impedance matching box, including: a reflected wave detector for measuring a reflected wave reflected from the plasma load; And a frequency tuning circuit unit that scans the frequency of the reflected wave detected from the reflected wave detector and adjusts the RF oscillation frequency of the plasma power supply using the scan result, And variably controls the inductances of the first variable inductor (L1) and the second variable inductor (L2) based on the detected signal.

본 발명의 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템에 따르면, 전자식으로 임피던스 성분을 가변시켜 임피던스 매칭을 수행함으로써 매칭 속도를 크게 향상시킬 수 있고, 부하측의 반사파를 검출하여 임피던스 매칭 제어 및 파워 서플라이의 주파수 변조 제어를 수행함으로써 효율적인 아크 관리가 가능한 효과가 있다.According to the plasma power supply system provided with the electronic variable impedance matching box of the present invention, impedance matching is performed by varying impedance components electronically, the matching speed can be greatly improved, and the reflected wave on the load side can be detected to perform impedance matching control and power And the frequency modulation control of the supply is performed, thereby achieving an efficient arc management.

도 1은 일반적인 플라즈마 전원 공급 시스템을 예시한 블록도,
도 2는 종래 가변 커패시터형 임피던스 매칭박스를 예시한 회로도,
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 전원 공급 시스템을 예시한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 전자식 인덕턴스 가변의 예를 보인 도면, 및
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 전원 공급 시스템을 예시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a typical plasma power supply system,
2 is a circuit diagram illustrating a conventional variable capacitor type impedance matching box,
3 is a block diagram illustrating a plasma power supply system according to the present invention.
4 is a view showing an example of electronic inductance variable according to the present invention, and Fig.
5 is a block diagram illustrating a plasma power supply system according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, specific embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.Parts having similar configurations and operations throughout the specification are denoted by the same reference numerals. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the following description of the embodiments, redundant descriptions and explanations of techniques obvious to those skilled in the art are omitted. Also, in the following description, when a section is referred to as "comprising " another element, it means that it may further include other elements in addition to the described element unless otherwise specifically stated.

또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. Also, the terms "to", "to", "to", and "modules" in the specification mean units for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software . In addition, when a part is electrically connected to another part, it includes not only a case directly connected but also a case where the other parts are connected to each other in the middle.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component.

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 전원 공급 시스템을 예시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 플라즈마 전원 공급 시스템은 일반적인 플라즈마 전원 공급 시스템과 마찬가지로 크게 플라즈마 파워 서플라이(100)와, 임피던스 매칭박스(200)와, 플라즈마 부하(300)를 포함한다.3 is a block diagram illustrating a plasma power supply system according to the present invention. Referring to FIG. 3, the plasma power supply system of the present invention includes a plasma power supply 100, an impedance matching box 200, and a plasma load 300 in the same manner as a general plasma power supply system.

플라즈마 파워 서플라이(100)는 고주파로 발진되는 RF 신호를 발생시키는 전원 공급장치로서, 도시하지 않았지만 고주파로 발진되는 발진기와 전원을 증폭시켜 고출력의 RF(Radio Frequency) 파워를 발생시키는 전력 증폭기를 포함한다.The plasma power supply 100 includes a power supply for generating an RF signal oscillated at a high frequency and a power amplifier for generating RF (Radio Frequency) power by amplifying a power source and an oscillator .

임피던스 매칭박스(200)는 플라즈마 파워 서플라이(100)와 플라즈마 부하(300) 사이에서 임피던스를 매칭시키며, 도시된 바와 같이 센서(210)와, 제어부(220)와, 매칭회로로 구성된다.The impedance matching box 200 matches impedances between the plasma power supply 100 and the plasma load 300 and comprises a sensor 210, a control unit 220 and a matching circuit as shown in the figure.

플라즈마 부하(300)는 반도체 또는 LCD의 제조 공정 중 에칭 공정이나 화학기상증착 공정 등에서 사용되는 프로세싱 챔버이며, 이러한 프로세싱 챔버는 공정의 종류나 내부 환경 변화에 의하여 임피던스가 고정되지 않고 변화된다. 예를 들어, 플라즈마 파워 서플라이(100)의 임피던스는 50 옴(ohm)으로 고정되는 반면, 플라즈마 부하(300)의 임피던스는 50 옴으로 고정되지 않고 가변된다.The plasma load 300 is a processing chamber used in an etching process, a chemical vapor deposition process, or the like during the manufacturing process of a semiconductor or an LCD, and the processing chamber changes without changing the impedance due to the type of process or internal environment. For example, the impedance of the plasma power supply 100 is fixed at 50 ohms, while the impedance of the plasma load 300 is not fixed at 50 ohms and is variable.

임피던스 매칭박스(200)는 임피던스 성분을 가변시켜 플라즈마 파워 서플라이(100)와 플라즈마 부하(300) 사이에서 임피던스를 매칭시키며, 임피던스 매칭에 의해 고출력의 RF 파워가 반사되지 않고 프로세싱 챔버 내에서 사용될 수 있도록 한다.The impedance matching box 200 may be configured to vary impedance components to match the impedance between the plasma power supply 100 and the plasma load 300 so that high power RF power can be used in the processing chamber do.

구체적으로 설명하면, 센서(210)는 플라즈마 부하(300)의 임피던스 변화에 의한 리액턴스 변화를 검출한다. 센서에서 검출된 신호른 제어부(220)로 전달된다. 제어부(220)는 리액턴스 값으로부터 부하(300)의 임피던스 변화를 결정하며, 부하의 임피던스 변화에 대응하여 임피던스 매칭회로의 가변 소자를 전자식으로 가변시켜 임피던스 매칭을 수행한다.Specifically, the sensor 210 detects a change in reactance due to a change in impedance of the plasma load 300. And the signal detected by the sensor is transmitted to the control unit 220. The control unit 220 determines the impedance change of the load 300 from the reactance value and electronically changes the variable element of the impedance matching circuit in accordance with the impedance change of the load to perform the impedance matching.

도 3을 참조하면, 임피던스 매칭회로는 플라즈마 파워 서플라이(100)와 플라즈마 부하(300) 사이에서 직렬 연결되는 제1 커패시터(C1)와 제1 가변 인덕터(L1), 및, 제1 커패시터(C1)의 입력단과 접지 사이에 설치되어 플라즈마 부하(300)에 병렬 연결되는 제2 커패시터(C2)와 제2 가변 인덕터(L2)로 구성된다. 제1 커패시터(C1)와 제2 커패시터(C2)는 고정 커패시턴스를 가지며, 제1 가변 인덕터(L1) 및 제2 가변 인덕터(L2)는 인덕턴스가 가변된다. 3, the impedance matching circuit includes a first capacitor C1, a first variable inductor L1, and a first capacitor C1 connected in series between the plasma power supply 100 and the plasma load 300, A second capacitor C2 and a second variable inductor L2, which are connected in parallel to the plasma load 300, The first capacitor C1 and the second capacitor C2 have a fixed capacitance, and the inductances of the first variable inductor L1 and the second variable inductor L2 are variable.

도 4는 본 발명에 따른 전자식 인덕턴스 가변의 예를 보여준다. 도시한 바와 같이, 제1 가변 인덕터(L1) 및 제2 가변 인덕터(L2)는 말굽 형상을 가지며 말굽 형상의 양단이 대향 배치되는 제1 마그네틱 코어(241) 및 제2 마그네틱 코어(242)와, 각 마그네틱 코어(241, 242)에 권취된 코일로 구성될 수 있다. 제1 마그네틱 코어(241)와 제2 마그네틱 코어(242)는 구동수단(230)에 의해 위치가 이동될 수 있다. 구동수단(230)은 예컨대 제어부(220)에 구동 제어되는 모터이다.4 shows an example of electronic inductance variable according to the present invention. The first variable inductor L1 and the second variable inductor L2 have a first magnetic core 241 and a second magnetic core 242 having a horseshoe shape and having opposite ends of a horseshoe shape disposed to face each other, And may be constituted by a coil wound around each of the magnetic cores 241 and 242. The first magnetic core 241 and the second magnetic core 242 can be moved by the driving means 230. The driving unit 230 is, for example, a motor driven and controlled by the control unit 220.

도 4에서 화살표로 도시한 바와 같이, 제어부(220)는 구동수단(230)을 동작시켜 제1 마그네틱 코어(241)과 제2 마그네틱 코어(242)의 상대적 위치를 가변시킨다. 예컨대, 제1 마그네틱 코어(241)와 제2 마그네틱 코어(242) 중 어느 하나 또는 둘 모두를 수평 방향으로 이동시켜 서로 간의 거리를 증감하거나, 상하로 이동시켜 대향하는 말굽단이 어긋나는 간격을 조절하거나, 수평축 방향으로 회전시켜 대향각을 조절할 수 있다. 이와 같은 이동으로 두 마그네틱 코어(241, 242) 간의 갭이 변경되고, 제1 가변 인덕터(L1) 및 제2 가변 인덕터(L2)의 인덕턴스를 변경시킬 수 있다.4, the controller 220 operates the driving unit 230 to vary the relative positions of the first magnetic core 241 and the second magnetic core 242, as indicated by arrows in FIG. For example, the distance between the first magnetic core 241 and the second magnetic core 242 may be increased or decreased by moving the first magnetic core 241 and / or the second magnetic core 242 in the horizontal direction, or the distance between the opposing horseshoe ends may be adjusted , The counterclockwise angle can be adjusted by rotating it in the horizontal axis direction. This movement can change the gap between the two magnetic cores 241 and 242 and change the inductance of the first variable inductor L1 and the second variable inductor L2.

인덕턴스를 전자식으로 가변함에 따르는 이점은 매칭 지연 현상을 방지할 수 있다는 점이다. 매칭 지연 현상을 방지함으로써, 플라즈마 부하(300)의 순간적인 임피던스 변화에도 신속한 매칭 동작이 가능하게 된다.The advantage of electronically varying the inductance is that matching delays can be avoided. By preventing the matching delay phenomenon, the matching operation can be quickly performed even when the instantaneous impedance of the plasma load 300 changes.

한편, 임피던스 매칭에 의해 플라즈마 부하(300)로 입사된 RF 전력이 프로세싱 챔버 내에서 온전히 소비되지만, 일부 RF 전력이 플라즈마 파워 서플라이(100) 측으로 반사되는 반사파가 발생될 수 있다. 본 발명은 이러한 반사파에 대한 대응책으로서 임피던스 매칭 제어 및 플라즈마 파워 서플라이(100)의 RF 주파수 튜닝을 더 수행할 수 있다.On the other hand, by impedance matching, RF power incident on the plasma load 300 is completely consumed in the processing chamber, but a reflected wave can be generated in which some RF power is reflected to the plasma power supply 100 side. The present invention can further perform impedance matching control and RF frequency tuning of the plasma power supply 100 as countermeasures against such reflected waves.

도 5를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 전원 공급 시스템은 반사파 검출부(400)와, 주파수 튜닝회로부(500)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the plasma power supply system of the present invention may further include a reflected wave detector 400 and a frequency tuning circuit 500.

반사파 검출부(400)는 플라즈마 부하(300)로부터 반사되는 반사파를 검출한다. 반사파는 플라즈마 부하(300)에서 플라즈마 파워 서플라이(100)로 반사되는 파장으로서, RF 전력 값으로 측정된다. 반사파 검출부(400)에서 검출된 신호는 제어부(220)와 주파수 튜닝회로부로 전달된다.The reflected wave detecting unit 400 detects a reflected wave reflected from the plasma load 300. The reflected wave is a wavelength reflected from the plasma load 300 to the plasma power supply 100, and is measured as an RF power value. The signal detected by the reflected wave detector 400 is transmitted to the controller 220 and the frequency tuning circuit.

먼저, 제어부(220)는 센서(210)에서 검출된 신호와 반사파 검출부(400)에서 검출된 신호에 기반하여 제1 가변 인덕터(L1) 및 제2 가변 인덕터(L2)의 인덕턴스를 가변 제어한다. 예를 들어, 센서(210)에서 검출된 신호에 의해 인덕턴스 변화분을 산출하고, 반사파 검출부(400)에서 검출된 신호를 기반으로 인덕턴스 변화분을 보정하는 것으로 반사파에 의한 영향을 줄일 수 있다.First, the controller 220 controls the inductance of the first variable inductor L1 and the second variable inductor L2 in accordance with the signal detected by the sensor 210 and the signal detected by the reflected wave detector 400. For example, the influence of the reflected wave can be reduced by calculating the inductance variation by the signal detected by the sensor 210 and correcting the inductance variation based on the signal detected by the reflected wave detector 400.

다음으로, 주파수 튜닝회로부(500)는 다단계의 스캔 동작을 통해 검출된 반사파로부터 반사 에너지를 결정하고, 결정된 반사 에너지에 따라 플라즈마 파워 서플라이(100)의 RF 발진 주파수를 조정할 수 있다.Next, the frequency tuning circuit unit 500 determines the reflection energy from the detected reflected wave through the multi-step scanning operation, and adjusts the RF oscillation frequency of the plasma power supply 100 according to the determined reflection energy.

예를 들어, 주파수 튜닝회로부(500)는 예비 스캔 단계 및 상세 스캔 단계를 통해 검출된 반사파를 스캔한다. 예비 스캔 단계는 반사파의 주파수를 다수 개의 측정 포인트로 분할하고, 다수 개의 측정 포인트를 1차적으로 스캔하여 반사 에너지가 높게 측정되는 측정 포인트를 확인한다. 이때, 반사 에너지에 대한 기준값을 설정하여 기준값보다 높게 수신되는 반사 에너지를 측정할 수 있다.For example, the frequency tuning circuit section 500 scans the detected reflected wave through a preliminary scan step and a detailed scan step. The preliminary scanning step divides the frequency of the reflected wave into a plurality of measurement points, and firstly scans a plurality of measurement points to identify measurement points with high reflected energy. At this time, a reference value for the reflection energy can be set, and the reflection energy received higher than the reference value can be measured.

상세 스캔 단계는 전 단계에서 반사 에너지가 높게 측정된 측정 포인트를 기반으로 상세 스캔 대역을 설정하고, 이러한 상세 스캔 대역을 다시 다수 개의 측정 포인트로 분할하여 다수 개의 측정 포인트를 2차적으로 스캔한다. 이때 다시 반사 에너지가 높게 측정되는 측정 포인트를 확인한다.In the detailed scan step, a detailed scan band is set based on the measured points having high reflected energy in the previous step, and the detailed scan band is divided again into a plurality of measurement points to scan a plurality of measurement points. At this time, check the measurement point where the reflected energy is measured again.

주파수 튜닝회로부(500)는 반사 에너지가 높은 주파수 대역이 확인되지 않으면, 무선 주파수 전원을 그대로 유지할 수 있다. 만약, 반사 에너지가 높은 주파수 대역이 확인된다면 발진 주파수를 조절하여 무선 주파수 전원이 최적의 주파수로 매칭될 수 있도록 주파수를 높이거나 낮출 수 있다. The frequency tuning circuit unit 500 can keep the radio frequency power source as long as the frequency band with high reflected energy is not confirmed. If a frequency band with high reflection energy is identified, the oscillation frequency can be adjusted to increase or decrease the frequency so that the radio frequency power source can be matched to the optimum frequency.

위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.The invention described above is susceptible to various modifications within the scope not impairing the basic idea. In other words, all of the above embodiments should be interpreted by way of example and not by way of limitation. Therefore, the scope of protection of the present invention should be determined in accordance with the appended claims rather than the above-described embodiments, and should be construed as falling within the scope of the present invention when the constituent elements defined in the appended claims are replaced by equivalents.

100 : 플라즈마 파워 서플라이 200 : 임피던스 매칭박스
210 : 센서 220 : 제어부
230 : 구동수단 241 : 제1 마그네틱 코어
242 : 제2 마그네틱 코어 300 : 플라즈마 부하
400 : 반사파 검출부 500 : 주파수 튜닝회로부100: Plasma power supply 200: Impedance matching box
210: sensor 220:
230: driving means 241: first magnetic core
242: second magnetic core 300: plasma load
400: Reflected wave detector 500: Frequency tuning circuit

Claims (4)

고주파로 발진되는 RF 신호를 생성하는 플라즈마 파워 서플라이;
상기 플라즈마 파워 서플라이로부터 발생된 RF 신호를 수용하여 피처리 대상물에 플라즈마를 이용한 처리를 수행하는 플라즈마 부하;
상기 플라즈마 부하의 임피던스 변화에 의한 리액턴스 변화를 검출하는 센서;
상기 플라즈마 파워 서플라이와 상기 플라즈마 부하 사이에 직렬 연결되는 제1 가변 인덕터(L1)와, 상기 제1 가변 인덕터의 일단과 접지 사이에 설치되어 상기 플라즈마 부하에 병렬 연결되는 제2 가변 인덕터(L2)를 포함하는 임피던스 매칭회로; 및
상기 센서에서 검출된 신호에 따라 상기 제1 가변 인덕터(L1) 및 상기 제2 가변 인덕터(L2)를 구동하여 상기 임피던스 매칭회로의 임피던스를 제어하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템.
A plasma power supply for generating an RF signal oscillated at a high frequency;
A plasma load for receiving an RF signal generated from the plasma power supply and performing a process using a plasma to an object to be processed;
A sensor for detecting a change in reactance due to an impedance change of the plasma load;
A first variable inductor L1 connected in series between the plasma power supply and the plasma load and a second variable inductor L2 installed between one end of the first variable inductor and the ground and connected in parallel to the plasma load, An impedance matching circuit comprising; And
And a controller for controlling the impedance of the impedance matching circuit by driving the first variable inductor (L1) and the second variable inductor (L2) according to a signal detected by the sensor
Wherein the electronic variable impedance matching box comprises: an electronic variable impedance matching box;
제1항에 있어서,
상기 임피던스 매칭회로는 상기 제1 가변 인덕터(L1)에 직렬로 연결되는 제1 커패시터(C1)와, 상기 제2 가변 인덕터(L2)에 직렬로 연결되는 제2 커패시터(C2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템.
The method according to claim 1,
The impedance matching circuit may further include a first capacitor C1 connected in series to the first variable inductor L1 and a second capacitor C2 connected in series to the second variable inductor L2 Wherein the electronic variable impedance matching box comprises:
제1항에 있어서,
상기 제1 가변 인덕터(L1) 및 상기 제2 가변 인덕터(L2)는 각각 말굽 형상을 가지며 말굽 형상의 양단이 대향 배치되고 각각 코일이 권취된 제1 마그네틱 코어 및 제2 마그네틱 코어와, 상기 제1 마그네틱 코어 및 상기 제2 마그네틱 코어의 상대적 위치를 가변시키는 구동수단을 포함하며, 상기 제어부는 상기 구동수단을 동작시켜 상기 제1 가변 인덕터(L1) 및 상기 제2 가변 인덕터(L2)의 인덕턴스를 가변시키는 것을 특징으로 하는 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first variable inductor (L1) and the second variable inductor (L2) have a first magnetic core and a second magnetic core, each of which has a horseshoe shape and has both ends of a horseshoe shape disposed opposite to each other, Wherein the control unit controls the inductance of the first variable inductor (L1) and the inductance of the second variable inductor (L2) by changing the relative position of the magnetic core and the second magnetic core, Wherein the electromagnetic variable impedance matching box comprises:
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라즈마 부하로부터 반사되는 반사파를 측정하는 반사파 검출부; 및
상기 반사파 검출부로부터 검출된 반사파의 주파수를 스캔하고, 스캔 결과를 이용하여 상기 플라즈마 파워 서플라이의 RF 발진 주파수를 조정하는 주파수 튜닝회로부를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 센서에서 검출된 신호와 상기 반사파 검출된 신호에 기반하여 상기 제1 가변 인덕터(L1) 및 상기 제2 가변 인덕터(L2)의 인덕턴스를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 전자식 가변 임피던스 매칭박스를 구비한 플라즈마 전원 공급 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A reflected wave detector for measuring a reflected wave reflected from the plasma load; And
Further comprising a frequency tuning circuit unit that scans the frequency of the reflected wave detected from the reflected wave detector and adjusts the RF oscillation frequency of the plasma power supply using the scan result,
Wherein the controller variably controls the inductance of the first variable inductor (L1) and the second variable inductor (L2) based on the signal detected by the sensor and the reflected wave detected signal. The electronic variable impedance matching box And the plasma power supply system.
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