KR102175079B1

KR102175079B1 - Adjustable inductor, impedance matching apparatus and substrate treaing apparatus with the same

Info

Publication number: KR102175079B1
Application number: KR1020190090631A
Authority: KR
Inventors: 성효성; 손덕현; 멜리키안
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2032-04-13
Also published as: KR20190091425A

Abstract

본 명세서는 플라즈마 공정에서 임피던스를 정합하는 가변 인덕터, 임피던스 매칭 장치 및 기판 처리 장치를 개시한다. 본 발명의 일 양상에 따른 기판 처리 장치는, 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 발생기; 고주파 전력을 출력하는 고주파 전원; 상기 공정 챔버로 상기 고주파 전력을 전송하는 전송 라인; 및 상기 전송 라인 상에 제공되고, 가변 인덕터를 포함하는 임피던스 매칭 장치;를 포함하되; 상기 가변 인덕터는, 인덕터 코일; 및 제어 신호에 따라 단속되고, 상기 인덕터 코일의 중심축으로부터 상이한 방향에 연결되는 복수의 스위치;를 포함하고, 상기 복수의 스위치의 단속 상태에 따라 그 유도 용량이 조절된다. The present specification discloses a variable inductor, an impedance matching device, and a substrate processing device for matching impedance in a plasma process. A substrate processing apparatus according to an aspect of the present invention includes: a process chamber; A plasma generator providing plasma to the process chamber; A high frequency power supply for outputting high frequency power; A transmission line for transmitting the high frequency power to the process chamber; And an impedance matching device provided on the transmission line and including a variable inductor; The variable inductor may include an inductor coil; And a plurality of switches intercepted according to a control signal and connected in different directions from the central axis of the inductor coil, wherein the inductance is adjusted according to the intermittent state of the plurality of switches.

Description

Variable inductor, impedance matching device and substrate processing device including the same {ADJUSTABLE INDUCTOR, IMPEDANCE MATCHING APPARATUS AND SUBSTRATE TREAING APPARATUS WITH THE SAME}

본 발명은 가변 인덕터, 이를 포함하는 임피던스 매칭 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 공정에서 임피던스를 정합하는 가변 인덕터, 임피던스 매칭 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable inductor, an impedance matching device including the same, and a substrate processing device, and more particularly, to a variable inductor, an impedance matching device, and a substrate processing device for matching impedance in a plasma process.

플라즈마로 기판을 처리하는 플라즈마 공정에서는 플라즈마를 공급하기 위하여 고주파 전력을 이용하므로 임피던스 정합(impedance matching)이 필수적으로 요구된다. 임피던스 정합이란 전력을 효과적으로 전송하기 위하여 전력의 송신단과 수신단의 임피던스를 동일하게 조정하는 것으로, 플라즈마 공정에서는 고주파 전력을 제공하는 전원과 이를 전송받아 플라즈마를 생성 및 유지하는 공정을 수행하는 챔버 간의 임피던스의 정합한다.In a plasma process of treating a substrate with plasma, since high-frequency power is used to supply plasma, impedance matching is essentially required. Impedance matching refers to equally adjusting the impedance of the transmitting end and the receiving end of power in order to effectively transmit power.In the plasma process, the impedance between the power supply providing high-frequency power and the chamber performing the process of generating and maintaining plasma by receiving it Match.

플라즈마의 임피던스는 소스 가스의 종류, 온도, 압력을 비롯한 다양한 조건에 따라 정해지므로, 공정 챔버의 임피던스는 플라즈마 공정이 진행되는 동안 지속적으로 변화하며, 일반적으로 임피던스 매칭 장치를 이용하여 변화하는 임피던스를 보상함으로써 임피던스를 정합시킨다. 종래의 임피던스 매칭 장치에서는 주로 커패시터의 정전 용량을 조절하여 변화하는 임피던스를 보상한다. 그러나, 정전 용량만으로 해 왔다. Since the impedance of the plasma is determined according to various conditions including the type, temperature, and pressure of the source gas, the impedance of the process chamber continuously changes during the plasma process, and in general, an impedance matching device is used to compensate for the changing impedance. To match the impedance. In the conventional impedance matching device, the changing impedance is compensated by mainly adjusting the capacitance of the capacitor. However, it has been done only with capacitance.

본 발명의 일 과제는, 유도 용량을 세밀하게 조절하여 임피던스를 정합하는 가변 인덕터, 임피던스 매칭 장치 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a variable inductor, an impedance matching device, and a substrate processing device for matching impedance by finely adjusting inductance.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-described problems, and problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the present specification and the accompanying drawings. .

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.The present invention provides a substrate processing apparatus.

본 발명의 일 양상에 따른 기판 처리 장치는, 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 발생기; 고주파 전력을 출력하는 고주파 전원; 상기 공정 챔버로 상기 고주파 전력을 전송하는 전송 라인; 및 상기 전송 라인 상에 제공되고, 가변 인덕터를 포함하는 임피던스 매칭 장치;를 포함하되; 상기 가변 인덕터는, 인덕터 코일; 및 제어 신호에 따라 단속되고, 상기 인덕터 코일의 중심축으로부터 상이한 방향에 연결되는 복수의 스위치;를 포함하고, 상기 복수의 스위치의 단속 상태에 따라 그 유도 용량이 조절된다.A substrate processing apparatus according to an aspect of the present invention includes: a process chamber; A plasma generator providing plasma to the process chamber; A high frequency power supply for outputting high frequency power; A transmission line for transmitting the high frequency power to the process chamber; And an impedance matching device provided on the transmission line and including a variable inductor; The variable inductor may include an inductor coil; And a plurality of switches intercepted according to a control signal and connected in different directions from the central axis of the inductor coil, wherein the inductance is adjusted according to the intermittent state of the plurality of switches.

상기 복수의 스위치의 연결 지점 중 서로 인접한 두 지점은, 상기 중심축에 대하여 일정한 각도를 이룰 수 있다.Two points adjacent to each other among the connection points of the plurality of switches may form a certain angle with respect to the central axis.

상기 복수의 스위치는, 상기 중심축을 기준으로 서로 대칭되는 방향에 연결될 수 있다. The plurality of switches may be connected in a direction symmetrical to each other with respect to the central axis.

상기 일정한 각도는, 45도 또는 90도일 수 있다.The constant angle may be 45 degrees or 90 degrees.

상기 복수의 스위치는, 적어도 하나의 제1 스위치 및 적어도 하나의 제2 스위치를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제1 스위치는, 상기 중심축으로부터 제1 방향에 연결되고, 상기 적어도 하나의 제2 스위치는, 상기 중심축으로부터 상기 제1 방향과 상이한 제2 방향에 연결될 수 있다. The plurality of switches includes at least one first switch and at least one second switch, and the at least one first switch is connected in a first direction from the central axis, and the at least one second switch May be connected to a second direction different from the first direction from the central axis.

상기 임피던스 매칭 장치는, 상기 인덕터 코일을 지지하는 지지 부재;를 더 포함하고, 상기 복수의 스위치는, 상기 지지 부재를 통해 상기 인덕터 코일에 전기적으로 연결될 수 있다. The impedance matching device may further include a support member supporting the inductor coil, and the plurality of switches may be electrically connected to the inductor coil through the support member.

상기 지지 부재는, 상기 인덕터 코일에서 발생하는 열을 방산할 수 있다. The support member may dissipate heat generated from the inductor coil.

*상기 지지 부재는, 열 전도성(thermally conductive)이고 동시에 전기 전도성(electrically conductive)일 수 있다. * The support member may be thermally conductive and at the same time electrically conductive.

본 발명은 임피던스 매칭 장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide an impedance matching device.

본 발명의 일 양상에 따른 임피던스 매칭 장치는, 공정 챔버에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 발생기로 고주파 전력을 전송하는 전송 라인 상에 제공되고, 임피던스를 정합하는 임피던스 매칭 장치에 있어서, 인덕터 코일; 및 제어 신호에 따라 단속되고, 상기 인덕터 코일의 중심축으로부터 상이한 방향에 연결되는 복수의 스위치;를 포함한다.An impedance matching device according to an aspect of the present invention is provided on a transmission line for transmitting high frequency power to a plasma generator that provides plasma to a process chamber, and includes an inductor coil; And a plurality of switches interrupted according to the control signal and connected in different directions from the central axis of the inductor coil.

상기 인덕터 코일을 지지하는 지지 부재;를 더 포함하고, 상기 복수의 스위치는, 상기 지지 부재를 통해 상기 인덕터 코일에 전기적으로 연결될 수 있다. A support member for supporting the inductor coil may further be included, and the plurality of switches may be electrically connected to the inductor coil through the support member.

본 발명은 가변 인덕터를 제공한다.The present invention provides a variable inductor.

본 발명의 일 양상에 따른 가변 인덕터는, 공정 챔버에 플라즈마를 제공하는 플라즈마 발생기로 고주파 전력을 전송하는 전송 라인 상에 제공되고, 그 유도 용량이 조절되는 가변 인덕터에 있어서, 인덕터 코일; 및 제어 신호에 따라 단속되고, 상기 인덕터 코일의 중심축으로부터 대칭되는 방향에 연결되는 복수의 스위치;를 포함한다.A variable inductor according to an aspect of the present invention is provided on a transmission line that transmits high frequency power to a plasma generator that provides plasma to a process chamber, and has an inductance of the variable inductor, comprising: an inductor coil; And a plurality of switches intercepted according to a control signal and connected in a direction symmetrical from the central axis of the inductor coil.

본 발명에 의하면, 인덕터 코일의 각부에 연결된 스위치를 단속함에 따라 가변 인덕터의 유도 용량을 미세 조절하는 것이 가능하다.According to the present invention, it is possible to finely adjust the inductance of the variable inductor by intercepting the switch connected to each part of the inductor coil.

본 발명에 의하면, 가변 인덕터의 유도 용량이 디지털 방식의 스위치 단속에 의해 조정되므로 유도 용량을 신속하게 조정하여 임피던스를 효과적으로 정합할 수 있다.According to the present invention, since the inductance of the variable inductor is adjusted by a digital switch interruption, the inductance can be quickly adjusted and the impedance can be effectively matched.

본 발명에 의하면, 인덕터 코일을 지지하는 지지 부재를 통해 가변 인덕터에 스위치를 용이하게 연결할 수 있다.According to the present invention, the switch can be easily connected to the variable inductor through the support member supporting the inductor coil.

본 발명에 의하면, 인덕터 코일을 지지하는 지지 부재가 열 전도성 재질로 제공됨에 따라 가변 인덕터에서 발생한 열이 효과적으로 방산될 수 있다.According to the present invention, since the support member supporting the inductor coil is made of a thermally conductive material, heat generated from the variable inductor can be effectively dissipated.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and effects that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the present specification and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예의 구성도이다.
도 3은 도 2의 정합기의 일 실시예의 회로도이다.
도 4는 도 2의 정합기의 다른 실시예의 회로도이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 가변 인덕터의 일 실시예의 구성도이다.
도 6은 핀 다이오드(PIN diode) 스위치를 적용한 도 5의 가변 인덕터의 구성도이다.
도 7은 도 3 및 도 4의 가변 인덕터의 다른 실시예의 구성도이다.
도 8은 핀 다이오드 스위치를 적용한 도 7의 가변 인덕터의 구성도이다.
도 9는 도 7의 가변 인덕터의 단면도이다.
도 10은 도 9의 가변 인덕터의 변형예의 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 다른 실시예의 구성도이다.
도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 또 다른 실시예의 구성도이다.1 is a conceptual diagram of a substrate processing apparatus according to the present invention.
2 is a block diagram of an embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention.
3 is a circuit diagram of an embodiment of the matching device of FIG. 2.
4 is a circuit diagram of another embodiment of the matching device of FIG. 2.
5 is a configuration diagram of an embodiment of the variable inductor of FIGS. 3 and 4.
6 is a block diagram of the variable inductor of FIG. 5 to which a PIN diode switch is applied.
7 is a configuration diagram of another embodiment of the variable inductor of FIGS. 3 and 4.
8 is a block diagram of the variable inductor of FIG. 7 to which a pin diode switch is applied.
9 is a cross-sectional view of the variable inductor of FIG. 7.
10 is a cross-sectional view of a modified example of the variable inductor of FIG. 9.
11 is a block diagram of another embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention.
12 is a block diagram of another embodiment of a substrate processing apparatus according to the present invention.

본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 용어와 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.The terms used in the present specification and the accompanying drawings are for easily explaining the present invention, so the present invention is not limited by the terms and drawings.

본 발명에 이용되는 기술 중 본 발명의 사상과 밀접한 관련이 없는 공지의 기술에 관한 자세한 설명은 생략한다.Among the technologies used in the present invention, detailed descriptions of known technologies that are not closely related to the spirit of the present invention will be omitted.

이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)에 관하여 도 1을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a substrate processing apparatus 100 according to the present invention will be described with reference to FIG. 1.

기판 처리 장치(100)는 플라즈마 공정을 수행한다. 여기서, 플라즈마 공정이란 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 모두 포함하는 포괄적인 의미로 해석되어야 한다. 예를 들어, 플라즈마 공정은 플라즈마 증착 공정, 플라즈마 식각 공정, 플라즈마 애싱 공정, 플라즈마 클리닝 공정일 수 있다. 플라즈마 공정에서 플라즈마는 소스 가스에 고주파 전력을 가하여 형성될 수 있다. The substrate processing apparatus 100 performs a plasma process. Here, the plasma process should be interpreted in a comprehensive meaning including all processes of treating a substrate using plasma. For example, the plasma process may be a plasma deposition process, a plasma etching process, a plasma ashing process, and a plasma cleaning process. In a plasma process, plasma may be formed by applying high frequency power to a source gas.

한편, 여기서, 기판은 반도체 소자나 평판 표시 장치(FPD: flat panel display) 및 그 외의 박막에 패턴이 형성된 물건의 제조에 이용되는 기판을 모두 포함하는 포괄적인 의미로 해석되어야 한다. Meanwhile, here, the substrate should be interpreted in a comprehensive meaning including all substrates used for manufacturing semiconductor devices, flat panel displays (FPDs), and other objects having patterns formed on thin films.

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a substrate processing apparatus 100 according to the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 고주파 전원(1000), 전송 라인(1100), 공정 챔버(2000) 및 임피던스 매칭 장치(3000)를 포함할 수 있다. 고주파 전원(1000)은 고주파 전력을 출력한다. 전송 라인(1100)은 고주파 전원(1000)과 공정 챔버(2000)를 연결하고, 고주파 전원(1000)으로부터 공정 챔버(2000)로 고주파 전력을 전송한다. 공정 챔버(2000)는 고주파 전력을 이용하여 플라즈마 공정을 수행한다. 임피던스 매칭 장치(3000)는 전송 라인(1100) 상에 제공되고, 공정 챔버(1000)와 고주파 전원(2000) 간의 임피던스를 정합한다.Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 may include a high frequency power supply 1000, a transmission line 1100, a process chamber 2000, and an impedance matching device 3000. The high frequency power supply 1000 outputs high frequency power. The transmission line 1100 connects the high frequency power source 1000 and the process chamber 2000 to each other, and transmits high frequency power from the high frequency power source 1000 to the process chamber 2000. The process chamber 2000 performs a plasma process using high frequency power. The impedance matching device 3000 is provided on the transmission line 1100 and matches the impedance between the process chamber 1000 and the high frequency power supply 2000.

이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)의 일 실시예에 관하여 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the substrate processing apparatus 100 according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)의 일 실시예의 구성도이다.2 is a block diagram of a substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

고주파 전원(1000)은 고주파 전력을 출력한다. 여기서, 고주파 전원(1000)은 고주파 전력을 펄스 모드(pulse mode)로 출력할 수 있다. 고주파 전원(1000)은 특정 주파수로 고주파 전력을 출력할 수 있다. 예를 들어, 고주파 전원(1000)은 2Mhz, 13.56Mhz, 1000Mhz 등의 주파수로 고주파 전력을 출력할 수 있다. The high frequency power supply 1000 outputs high frequency power. Here, the high frequency power supply 1000 may output high frequency power in a pulse mode. The high frequency power supply 1000 may output high frequency power at a specific frequency. For example, the high-frequency power supply 1000 may output high-frequency power at frequencies such as 2Mhz, 13.56Mhz, and 1000Mhz.

전송 라인(1100)은 고주파 전력을 전송한다. 전송 라인(1100)은 고주파 전원(1000)과 공정 챔버(2000)를 연결하고, 이에 따라 고주파 전원(1000)이 출력하는 고주파 전력을 공정 챔버(2000)에 공급할 수 있다. The transmission line 1100 transmits high frequency power. The transmission line 1100 may connect the high frequency power source 1000 and the process chamber 2000 to each other, and accordingly, may supply high frequency power output from the high frequency power source 1000 to the process chamber 2000.

공정 챔버(2000)는 고주파 전력을 이용해 플라즈마 공정을 수행할 수 있다. 공정 챔버(2000)는 하우징(2100) 및 플라즈마 발생기(2200)을 포함할 수 있다. The process chamber 2000 may perform a plasma process using high frequency power. The process chamber 2000 may include a housing 2100 and a plasma generator 2200.

하우징(2100)은 플라즈마 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 하우징(2100)은 외부의 소스 가스 공급원(미도시)에 연결되어, 이로부터 소스 가스를 공급받을 수 있다. The housing 2100 provides a space in which a plasma process is performed. The housing 2100 may be connected to an external source gas supply source (not shown) to receive source gas therefrom.

플라즈마 발생기는 하우징(2100)에 플라즈마를 제공한다. 플라즈마 발생기(2200)는 소스 가스에 고주파 전력을 가하여 플라즈마를 형성할 수 있다. 공정 챔버(2000)에 소스 가스가 유입되면, 플라즈마 발생기(2200)는 유입된 소스 가스에 고주파 전력을 인가하고, 이에 따라 소스 가스는 이온화되어 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. The plasma generator provides plasma to the housing 2100. The plasma generator 2200 may form plasma by applying high-frequency power to the source gas. When the source gas is introduced into the process chamber 2000, the plasma generator 2200 applies high-frequency power to the introduced source gas, so that the source gas is ionized and excited in a plasma state.

플라즈마 발생기(2200)는 용량 결합형 플라즈마 발생기(CCPG: capacitively coupled plasma generator)가 사용될 수 있다. 용량 결합형 플라즈마 발생기는 하우징(2100) 내부에 위치하는 복수의 전극을 포함할 수 있다. The plasma generator 2200 may be a capacitively coupled plasma generator (CCPG). The capacitively coupled plasma generator may include a plurality of electrodes located inside the housing 2100.

예를 들어, 용량 결합형 플라즈마 발생기는 제1 전극(2210) 및 제2 전극(2220)을 포함할 수 있다. 제1 전극(2210) 및 제2 전극(2220)은 공정 챔버 내에 서로 평행하게 배치될 수 있다. 제1 전극(2210)은 하우징(2100)의 상부에 배치되고, 제2 전극(2220)은 하우징(2100)의 하부에 배치될 수 있다. 제1 전극(2210)은 전송 라인(1100)을 통해 고주파 전원(1100)에 연결되고, 제2 전극(2220)은 접지될 수 있다. 전송 라인(1100)을 통해 제1 전극(2210)에 고주파 전력이 인가되면, 양 전극(2210, 2220)의 사이에 축전 전기장이 형성된다. 양 전극(2210, 2220) 사이의 소스 가스는 축전 전기장에 의해 전기 에너지를 받아 이온화되고, 이에 따라 플라즈마가 생성될 수 있다. For example, the capacitively coupled plasma generator may include a first electrode 2210 and a second electrode 2220. The first electrode 2210 and the second electrode 2220 may be disposed parallel to each other in the process chamber. The first electrode 2210 may be disposed above the housing 2100, and the second electrode 2220 may be disposed below the housing 2100. The first electrode 2210 may be connected to the high frequency power supply 1100 through the transmission line 1100, and the second electrode 2220 may be grounded. When high frequency power is applied to the first electrode 2210 through the transmission line 1100, a storage electric field is formed between the electrodes 2210 and 2220. The source gas between the electrodes 2210 and 2220 is ionized by receiving electric energy by a storage electric field, and thus plasma may be generated.

임피던스 매칭장치(3000)는 고주파 전원(1000)과 공정 챔버(2000)를 연결하는 전송 라인(1100) 상에 제공되고, 고주파 전원(1000) 측과 공정 챔버(2000) 측의 임피던스를 정합한다. The impedance matching device 3000 is provided on the transmission line 1100 connecting the high frequency power source 1000 and the process chamber 2000, and matches the impedance of the high frequency power source 1000 and the process chamber 2000.

고주파 전력이 커패시터나 인덕터와 같은 비소모성 회로 소자를 통과하며 전송될 때 송신단과 수신단의 임피던스가 불일치하면, 비소모성 회로 소자에 의해 고주파 전력에 위상차가 발생한다. 위상차가 발생하면, 전력의 전송이 지연되고, 이에 따라 반사파가 일어나 반사 전력이 발생하게 된다. 반사 전력은 전력의 전송 효율을 저하시킬 뿐 만 아니라, 고주파 전력의 전송을 불균일하게 하는 요인으로 작용할 수 있다. 구체적으로 전송 라인(1100)을 통해 고주파 전원(1000)으로부터 공정 챔버(2000)로 고주파 전력이 전송될 때 반사 전력이 발생하면, 전력이 불균일하게 전달됨에 따라 공정 챔버(2000)에서 플라즈마 밀도에 편차가 발생하여 기판의 수율이 저하될 수 있다. 또한, 공정 챔버(2000)에 반사 전력이 축적되면 공정 챔버(2000) 내에 아크(arc) 방전이 유발되어 기판이 직접적으로 손상될 수도 있다.When high-frequency power passes through a non-consumable circuit element such as a capacitor or an inductor and is transmitted and the impedances of the transmitting end and the receiving end are not matched, a phase difference occurs in the high-frequency power by the non-consumable circuit element. When the phase difference occurs, transmission of power is delayed, and accordingly, a reflected wave is generated to generate reflected power. The reflected power not only lowers the power transmission efficiency, but can also act as a factor that makes the transmission of high-frequency power uneven. Specifically, when reflected power is generated when high frequency power is transmitted from the high frequency power source 1000 to the process chamber 2000 through the transmission line 1100, the plasma density in the process chamber 2000 varies as the power is transmitted unevenly. May occur, resulting in a decrease in the yield of the substrate. In addition, when reflected power is accumulated in the process chamber 2000, an arc discharge may be induced in the process chamber 2000 and the substrate may be directly damaged.

암피던스 매칭 장치(3000)는 임피던스를 정합함으로써, 반사 전력을 제거하여 이러한 문제를 해결할 수 있다.The impedance matching device 3000 may solve this problem by removing reflected power by matching the impedance.

이하에서는 임피던스 매칭장치(3000)에 관하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the impedance matching device 3000 will be described in more detail.

임피던스 매칭 장치(3000)는 임피던스 측정기(3100), 반사 전력 측정기(3200), 제어기(3300) 및 정합기(3400)를 포함할 수 있다.The impedance matching device 3000 may include an impedance meter 3100, a reflected power meter 3200, a controller 3300, and a matching device 3400.

임피던스 측정기(3100)는 공정 챔버(2000)의 임피던스를 측정한다. 공정 챔버(2000)의 임피던스는 플라즈마 공정이 진행되는 동안 공정 챔버(2000) 내부의 플라즈마의 임피던스가 변화함에 따라 변화할 수 있다. 플라즈마의 임피던스는 소스 가스의 종류, 내부 압력, 내부 온도 등의 다양한 조건에 의해 결정된다. 임피던스 측정기(3100)는 공정 챔버(2000)의 임피던스를 측정하고, 그 측정값을 제어기(3300)로 송출한다. The impedance measuring device 3100 measures the impedance of the process chamber 2000. The impedance of the process chamber 2000 may change as the impedance of the plasma inside the process chamber 2000 changes during the plasma process. The impedance of the plasma is determined by various conditions such as the type of source gas, internal pressure, and internal temperature. The impedance measuring device 3100 measures the impedance of the process chamber 2000 and transmits the measured value to the controller 3300.

반사 전력 측정기(3200)는 반사파에 의한 반사 전력을 측정한다. 반사 전력 측정기(3200)는 전송 라인(1100) 상에 설치되어 반사 전력을 측정하고, 그 측정값을 제어기(3300)로 송출할 수 있다. The reflected power meter 3200 measures the reflected power by the reflected wave. The reflected power meter 3200 may be installed on the transmission line 1100 to measure the reflected power and transmit the measured value to the controller 3300.

제어기(3300)는 임피던스 측정기(3100)과 반사 전력 측정기(3200)로부터 그 측정값들을 수신하여 이에 따라 임피던스를 보상하기 위한 제어 신호를 생성하고, 이를 정합기(3400)로 송출할 수 있다. 제어 신호는 디지털 신호, 예를 들어, 온/오프 신호(on/off signal)일 수 있다. The controller 3300 may receive the measured values from the impedance meter 3100 and the reflected power meter 3200, generate a control signal for compensating the impedance accordingly, and transmit it to the matcher 3400. The control signal may be a digital signal, for example, an on/off signal.

제어기(3300)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. The controller 3300 may be implemented as a computer or a similar device using hardware, software, or a combination thereof.

하드웨어적으로 제어기(3300)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로 콘트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors)나 이들과 유사한 제어 기능을 수행하는 전기 장치로 구현될 수 있다.In hardware, the controller 3300 includes application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), and processors. , Micro-controllers, microprocessors, or electric devices that perform similar control functions.

또 소프트웨어적으로 제어기(3300)는 하나 또는 복수의 프로그램 언어에 따른 소프트웨어 코드 또는 소프트웨어 어플리케이션으로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 하드웨어적으로 구현된 제어기(3300)에 의해 실행될 있다. 또 소프트웨어는 서버 등의 외부 기기로부터 상술한 하드웨어적인 구성으로 송신되어 설치될 수 있다. In addition, in terms of software, the controller 3300 may be implemented as a software code or a software application according to one or more program languages. The software may be executed by the controller 3300 implemented in hardware. In addition, the software may be transmitted and installed in the above-described hardware configuration from an external device such as a server.

정합기(3400)는 고주파 전원(1000) 측과 공정 챔버(2000) 측의 임피던스를 정합한다. 정합기(3400)는 저항, 커패시터, 인덕터 및 그 외의 다양한 회로 소자로 구성된 전기 회로로 구현될 수 있다. The matcher 3400 matches the impedance of the high frequency power source 1000 and the process chamber 2000. The matcher 3400 may be implemented as an electric circuit composed of a resistor, a capacitor, an inductor, and various other circuit elements.

정합기(3400)는 제어 신호에 따라 임피던스를 정합할 수 있다. 정합기(3400)의 회로 소자들은 제어 신호에 따라 동작되고, 이에 따라 정합기의 저항, 정전 용량, 유도 용량 및 그 외의 전기적인 특성이 조절되고, 이에 따라 정합기(3400)가 임피던스를 정합할 수 있다. The matcher 3400 may match the impedance according to the control signal. The circuit elements of the matcher 3400 are operated according to the control signal, and accordingly the resistance, capacitance, inductance, and other electrical characteristics of the matcher are adjusted, and accordingly, the matcher 3400 can match the impedance. I can.

이하에서는 정합기(3400)에 관하여 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. Hereinafter, the matching device 3400 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 도 2의 정합기(3400)의 일 실시예의 회로도이다. 도 3에서 “in”은 전력의 송신단을 의미하고, “out”은 전력의 수신단을 의미한다. 이는 다른 도면에서도 마찬가지이다. 3 is a circuit diagram of an embodiment of the matching device 3400 of FIG. 2. In FIG. 3, “in” refers to a power transmitting end, and “out” refers to a power receiving end. This is the same in other drawings.

일 실시예에 따르면, 정합기(3400)는 도 3에 도시된 바와 같이 역 엘 회로(inverse L type circuit)로 구현될 수 있다. 정합기(3400)의 일 실시예는 제1 커패시터(3410a), 제2 커패시터(3410b) 및 가변 인덕터(3420)를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the matching device 3400 may be implemented as an inverse L type circuit as shown in FIG. 3. An embodiment of the matcher 3400 may include a first capacitor 3410a, a second capacitor 3410b, and a variable inductor 3420.

제1 커패시터(3410a)는 전송 라인(1100)에 병렬로 연결되고, 제2 커패시터(3410b)는 전송 라인(1100)에 직렬로 연결될 수 있다. 가변 인덕터(3420)는 전송 라인(1100)에 직렬로 연결되고, 제1 커패시터(3410a)와 제2 커패시터(3410b)의 사이에 제공될 수 있다. The first capacitor 3410a may be connected in parallel to the transmission line 1100, and the second capacitor 3410b may be connected in series to the transmission line 1100. The variable inductor 3420 is connected in series to the transmission line 1100 and may be provided between the first capacitor 3410a and the second capacitor 3410b.

제1 커패시터(3410a) 및 제2 커패시터(3410b)는 그 정전 용량이 조절되는 가변 커패시터일 수 있다. 가변 커패시터인 제1 커패시터(3410a) 및 제2 커패시터(3410b)는 제어기(3300)의 제어 신호에 따라 그 정전 용량이 조절될 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 바와 달리 제1 커패시터(3410a) 및 제2 커패시터(3410b) 중 적어도 하나는 고정된 정전 용량을 가지는 고정 커패시터로 제공될 수 있다. The first capacitor 3410a and the second capacitor 3410b may be variable capacitors whose capacitance is adjusted. The first capacitor 3410a and the second capacitor 3410b, which are variable capacitors, may have their capacitances adjusted according to a control signal from the controller 3300. Meanwhile, unlike FIG. 3, at least one of the first capacitor 3410a and the second capacitor 3410b may be provided as a fixed capacitor having a fixed capacitance.

가변 인덕터(3420)는 그 유도 용량이 조절될 수 있다. 가변 인덕터(3420)는 제어기(3300)의 제어 신호에 따라 동작하여 그 유도 용량이 조절될 수 있다. 정합기(3300)는 가변 인덕터(3420)의 유도 용량을 조절하여 임피던스를 정합할 수 있다.The variable inductor 3420 may have its inductance adjusted. The variable inductor 3420 may operate according to a control signal from the controller 3300 to adjust its inductance. The matcher 3300 may adjust the inductance of the variable inductor 3420 to match the impedance.

도 4는 도 2의 정합기(3400)의 다른 실시예의 회로도이다.4 is a circuit diagram of another embodiment of the matching device 3400 of FIG. 2.

다른 실시예에 따르면, 정합기(3400)는 도 4에 도시된 바와 같이 파이 회로(π type circuit)로 구현될 수 있다. 정합기(3400)의 다른 실시예는 제1 커패시터(3410a), 제2 커패시터(3410b) 및 가변 인덕터(3420)를 포함할 수 있다. According to another embodiment, the matching device 3400 may be implemented as a pi circuit as shown in FIG. 4. Another embodiment of the matcher 3400 may include a first capacitor 3410a, a second capacitor 3410b, and a variable inductor 3420.

제1 커패시터(3410a) 및 제2 커패시터(3410b)는 전송 라인(1100)에 병렬로 연결될 수 있다. 가변 인덕터(3420)는 전송 라인(1100)에 직렬로 연결되고, 제1 커패시터(3410a)와 제2 커패시터(3410b)의 사이에 제공될 수 있다.The first capacitor 3410a and the second capacitor 3410b may be connected to the transmission line 1100 in parallel. The variable inductor 3420 is connected in series to the transmission line 1100 and may be provided between the first capacitor 3410a and the second capacitor 3410b.

한편, 정합기(3400)가 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 정합기(3400)는 상술한 예 이외에도 엘 회로(L type cirucuit)를 비롯한 공지의 다양한 회로 및 이를 적절히 변경한 회로로 구현될 수 있다. 정합기(3400)에서 회로 소자의 종류, 수, 배치 형태는 적절히 변경될 수 있으며, 정합기(3400)는 임피던스를 증폭하는 트랜스포머(transformer) 등을 더 포함할 수 있다. 즉, 정합기(3400)는 회Meanwhile, the matching device 3400 is not limited to the above-described embodiments. In addition to the above-described examples, the matcher 3400 may be implemented with various known circuits including an L type cirucuit, and circuits appropriately modified therefrom. The type, number, and arrangement of circuit elements in the matcher 3400 may be appropriately changed, and the matcher 3400 may further include a transformer or the like for amplifying impedance. That is, the matching device 3400 is

이하에서는 가변 인덕터(3420)의 일 실시예에 관하여 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다,.Hereinafter, an embodiment of the variable inductor 3420 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 도 3 및 도 4의 가변 인덕터(3420)의 일 실시예의 구성도이고, 도 6은 도 5의 가변 인덕터(3420)에 핀 다이오드(PIN diode) 스위치를 이용한 구성도이다.5 is a configuration diagram of an embodiment of the variable inductor 3420 of FIGS. 3 and 4, and FIG. 6 is a configuration diagram using a pin diode switch in the variable inductor 3420 of FIG. 5.

가변 인덕터(3420)는 인덕터 코일(3421) 및 복수의 스위치(3422)를 포함한다. The variable inductor 3420 includes an inductor coil 3421 and a plurality of switches 3422.

인덕터 코일(3421)은 전송 라인(1100) 상에 제공된다. 인덕터 코일(3421)은 일단은 송신단(in)에 연결되고, 타단은 접지되도록 제공된다. An inductor coil 3421 is provided on the transmission line 1100. One end of the inductor coil 3421 is connected to the transmitting end (in) and the other end is provided to be grounded.

인덕터 코일(3421)은 복수 회 꼬인 나선 형태로 제공될 수 있다. 이때 인덕터 코일(3421)의 내부에는 유전체가 배치될 수 있다. 또는 선택적으로 인덕터 코일(3421)의 내부는 빈 공간으로 제공될 수 있다. The inductor coil 3421 may be provided in a spiral shape twisted a plurality of times. In this case, a dielectric may be disposed inside the inductor coil 3421. Alternatively, optionally, the inside of the inductor coil 3421 may be provided as an empty space.

복수의 스위치(3422) 각각은 일단이 인덕터 코일(3421)에 연결되고, 타단이 수신단(out)에 연결되도록 제공된다. 복수의 스위치(3422) 각각은 서로 병렬로 연결될 수 있다. Each of the plurality of switches 3422 is provided such that one end is connected to the inductor coil 3421 and the other end is connected to the receiving end (out). Each of the plurality of switches 3422 may be connected in parallel with each other.

복수의 스위치(3422)는 각각 인덕터 코일(3421)의 상이한 지점에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 스위치(3422a)는 인덕터 코일(3421)의 제1 지점(3423a), 제2 스위치(3422b)는 인덕터 코일(3421)의 제2 지점(3423b)에 연결되고, 제n 스위치(3422n)는 인덕터 코일(3421)의 제n 지점(3423n)에 연결될 수 있다. 여기서, “n”은 자연수인 변수이다.Each of the plurality of switches 3422 may be connected to different points of the inductor coil 3421. For example, the first switch 3422a is connected to the first point 3423a of the inductor coil 3421, the second switch 3422b is connected to the second point 3423b of the inductor coil 3421, and the n-th switch The (3422n) may be connected to the n-th point (3423n) of the inductor coil (3421). Here, “n” is a variable that is a natural number.

복수의 스위치(3422)는 각각 제어기(3300)로부터 제어 신호를 전송받아 이에 따라 단속(open/close)될 수 있다. 인덕터 코일(3421)에서 전류가 흐르는 경로는 복수의 스위치(3422)의 단속 상태에 따라 조절될 수 있다. 결과적으로, 복수의 스위치(3422)의 단속 상태에 따라 가변 인덕터(3420)의 유도 용량이 조절될 수 있다.Each of the plurality of switches 3422 may receive a control signal from the controller 3300 and may be opened/closed accordingly. The path through which the current flows in the inductor coil 3421 may be adjusted according to the intermittent state of the plurality of switches 3422. As a result, the inductance of the variable inductor 3420 may be adjusted according to the intermittent state of the plurality of switches 3422.

구체적인 예를 들어, 복수의 스위치(3422) 중 제1 스위치(3422a)와 제2 스위치(3422b)만 연결되면, 전류는 인덕터 코일(3421)의 1회전만큼을 거쳐 송신단(in)으로부터 수신단(out)으로 전송된다. 다른 예를 들어, 복수의 스위치(3422) 중 제1 스위치(3422a)와 제n 스위치(3422n)만 연결되면 전류는 인덕터 코일(3421)의 전체 감긴 수만큼을 거쳐 송신단(in)으로부터 수신단(out)으로 전송된다. 인덕터 코일(3421)의 유도 용량은 코일이 감긴 회수에 의해 결정되므로, 이와 같이 스위치(3422)를 단속하여 가변 인덕터(3420)의 유도 용량을 조절할 수 있다. For a specific example, if only the first switch 3422a and the second switch 3422b are connected among the plurality of switches 3422, the current passes from the transmitting end (in) to the receiving end (out) through one rotation of the inductor coil (3421). ). For another example, if only the first switch 3422a and the nth switch 3422n are connected among the plurality of switches 3422, the current passes through the total number of windings of the inductor coil 3421 from the transmitting end in to the receiving end out. ). Since the inductance of the inductor coil 3421 is determined by the number of times the coil is wound, the inductance of the variable inductor 3420 can be adjusted by intermittently controlling the switch 3422 in this way.

상술한 예에서는 복수의 스위치(3422) 중 어느 두 개의 스위치(3422)만을 연결하는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라 두 개보다 많은 수의 스위치(3422)를 연결하는 것도 가능하다. In the above-described example, it has been described that only any two switches 3422 of the plurality of switches 3422 are connected, but it is possible to connect more than two switches 3422 if necessary.

한편, 스위치(3422)로는 디지털 스위치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 스위치(3422)는 도 6에 도시된 것과 같은 핀 다이오드(3422’)를 비롯한 다이오드, 모스펫(MOSFET: metal-oxide semiconductor field effect transistor) 등의 트랜지스터, 고주파 릴레이(RF realy) 등으로 구현될 수 있다. Meanwhile, a digital switch may be used as the switch 3422. For example, the switch 3422 is a diode including a pin diode 3422' as shown in FIG. 6, a transistor such as a metal-oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET), a high-frequency relay, or the like. Can be implemented.

이하에서는 가변 인덕터(3420)의 다른 실시예에 관하여 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 가변 인덕터(3420)의 다른 실시예에 대해서는 상술한 가변 인덕터(3420)의 일 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명한다. Hereinafter, another embodiment of the variable inductor 3420 will be described with reference to FIGS. 7 to 10. Another embodiment of the variable inductor 3420 will be described focusing on differences from the above-described embodiment of the variable inductor 3420.

도 7은 도 3 및 도 4의 가변 인덕터(3420)의 다른 실시예의 구성도이고, 도 8은 핀 다이오드 스위치를 적용한 도 7의 가변 인덕터(3420)의 구성도이고, 도 9는 도 7의 가변 인덕터(3420)의 단면도이다.7 is a configuration diagram of another embodiment of the variable inductor 3420 of FIGS. 3 and 4, FIG. 8 is a configuration diagram of the variable inductor 3420 of FIG. 7 to which a pin diode switch is applied, and FIG. 9 is a variable diagram of FIG. A cross-sectional view of the inductor 3420.

복수의 스위치(3422) 각각은 인덕터 코일(3421)의 상이한 지점에 연결될 수 있다. 여기서, 복수의 스위치(3422)는 인덕터 코일(3421)의 중심축으로부터 상이한 방향에 연결될 수 있다. 한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 가변 인덕터(3420)의 다른 실시예에서도 가변 인덕(3420)의 일 실시예와 마찬가지로 디지털 스위치가 스위치(3422)로 사용될 수 있다. Each of the plurality of switches 3422 may be connected to a different point of the inductor coil 3421. Here, the plurality of switches 3422 may be connected in different directions from the central axis of the inductor coil 3421. Meanwhile, as shown in FIG. 8, in another embodiment of the variable inductor 3420, a digital switch may be used as the switch 3422 as in the embodiment of the variable inductor 3420.

도 7 및 도 9를 참조하면, 제1 스위치(3422a)는 제1 방향으로 인덕터 코일(3421)에 연결된다. 제2 스위치(3422b)는 인덕터 코일(3421)의 중심축을 기준으로 제1 방향과 반 시계 방향으로 90 도 각도를 이루는 제2 방향으로 인덕터 코일(3421)에 연결된다. 제3 스위치(3422c)는 인덕터 코일(3421)의 중심축을 기준으로 제1 방향과 180 도 각도를 이루는 제3 방향으로 인덕터 코일(3421)에 연결된다. 제4 스위치(3422d)는 인덕터 코일(3421)의 중심축을 기준으로 제1 방향과 시계 방향으로 90 도 각도를 이루는 제4 방향으로 인덕터 코일(3421)에 연결된다.7 and 9, the first switch 3422a is connected to the inductor coil 3421 in a first direction. The second switch 3422b is connected to the inductor coil 3421 in a second direction at an angle of 90 degrees in the first direction and counterclockwise with respect to the central axis of the inductor coil 3421. The third switch 3422c is connected to the inductor coil 3421 in a third direction forming an angle of 180 degrees with the first direction with respect to the central axis of the inductor coil 3421. The fourth switch 3422d is connected to the inductor coil 3421 in a fourth direction at an angle of 90 degrees clockwise to the first direction with respect to the central axis of the inductor coil 3421.

도 9에는 인덕터 코일(3421)에 4 개의 스위치(3422a, 3422b, 3422c, 3422d)가 연결되는 것으로 도시하였으나, 인덕터 코일(3421)에는 이보다 많은 수의 스위치(3422)가 연결될 수 있다. 이때, 서로 인접한 두 개의 스위치(3422)는 인덕터 코일(3421)의 중심축을 기준으로 서로 90도 각도를 이루면서 인덕터 코일(3421)에 연결될 수 있다. 도 7을 참조하면, 인덕터 코일(3421)의 송신단(in)에 가까운 위치로부터 (4m-3)번째 스위치들(3422)은 제1 스위치(3422a)와 동일한 방향에서 인덕터 코일(3421)에 연결될 수 있다. 또 (4m-2)번째 스위치들(3422)은 제2 스위치(3422b)와 동일한 방향에서 인덕터 코일(3421)에 연결될 수 있다. 마찬가지로 (4m-3)번째 스위치들(3422)은 제3 스위치(3422c), (4m)번째 스위치들(3422)은 제4 스위치(3422d)와 동일한 방향에서 인덕터 코일(3421)에 연결될 수 있다. 여기서, “m”은 자연수인 변수이다. 9 illustrates that four switches 3422a, 3422b, 3422c, and 3422d are connected to the inductor coil 3221, but a greater number of switches 3422 may be connected to the inductor coil 3421. At this time, two switches 3422 adjacent to each other may be connected to the inductor coil 3421 while forming an angle of 90 degrees with respect to the central axis of the inductor coil 3421. Referring to FIG. 7, the (4m-3)-th switches 3422 from a position close to the transmitting end (in) of the inductor coil 3421 may be connected to the inductor coil 3221 in the same direction as the first switch 3422a. have. Also, the (4m-2) th switches 3422 may be connected to the inductor coil 3421 in the same direction as the second switch 3422b. Similarly, the (4m-3) th switches 3422 may be connected to the third switch 3422c, and the (4m) th switches 3422 may be connected to the inductor coil 3221 in the same direction as the fourth switch 3422d. Here, “m” is a variable that is a natural number.

인덕터 코일(3421)에 스위치(3422)를 연결할 때에 이처럼 서로 다른 방향으로 연결하면 공간적으로 연결이 용이한 장점이 있다. When connecting the switch 3422 to the inductor coil 3421, if the switch 3422 is connected in different directions as described above, there is an advantage in that it is spatially easy to connect.

또한, 도 7 및 도 9에서는 인덕터 코일(3421)의 서로 다른 권선째에 스위치(3422)를 연결하는 것으로 도시하고 있으나, 스위치(3422)는 인덕터 코일(3421)의 동일한 권선째에서 방향을 달리하여 복수 개 연결될 수 있다. 이 경우에는 도 5 및 도 6에 도시된 가변 인덕터(3420)에 비해 인덕터 코일(3421)에 스위치(3422)를 보다 조밀하게 연결할 수 있어 유도 용량을 보다 미세하게 조절할 수 있다. In addition, in FIGS. 7 and 9, the switch 3422 is connected to different windings of the inductor coil 3421, but the switch 3422 differs in direction on the same winding of the inductor coil 3421. Multiple can be connected. In this case, compared to the variable inductor 3420 shown in FIGS. 5 and 6, the switch 3422 can be more densely connected to the inductor coil 3421, so that the inductance can be more finely adjusted.

구체적으로 도 5 및 도 6의 가변 인덕터(3420)에서 전류가 흐르는 경로가 인덕터 코일(3421)의 1 회전 단위로 결정되는 반면, 도 7 내지 도 9의 가변 인덕터(3420)에서는 인덕터 코일(3421)의 1/4 회전 단위로 결정될 수 있다. Specifically, the path through which the current flows in the variable inductor 3420 of FIGS. 5 and 6 is determined in units of one rotation of the inductor coil 3421, whereas in the variable inductor 3420 of FIGS. 7 to 9, the inductor coil 3421 Can be determined in units of 1/4 turn.

인덕터 코일(3421)에 스위치(3422)가 연결되는 지점이 상술한 예로 한정되는 것은 아니다. The point at which the switch 3422 is connected to the inductor coil 3421 is not limited to the above-described example.

도 10은 도 9의 가변 인덕터의 변형예의 단면도이다. 예를 들어, 복수의 스위치(3422)는 도 10에 도시된 바와 같이, 인덕턴스 코일(3421)에 그 중심축을 기준으로 각각 45 도 각도를 이루면서 연결될 수 있다. 10 is a cross-sectional view of a modified example of the variable inductor of FIG. 9. For example, as shown in FIG. 10, the plurality of switches 3422 may be connected to the inductance coil 3421 while forming an angle of 45 degrees with respect to the central axis thereof.

다른 예를 들어, 서로 인접한 스위치(3422)가 일정한 각도를 가지면서 인덕터 코일(3421)에 연결될 수 있다. 또 다른 예를 들어, 복수의 스위치(3422)는 인덕터 코일(3421)에 연결되는 지점은 중심축을 기준으로 선대칭 또는 점대칭이 되도록 연결될 수 있다. For another example, switches 3422 adjacent to each other may be connected to the inductor coil 3421 while having a predetermined angle. For another example, a point at which the plurality of switches 3422 are connected to the inductor coil 3421 may be connected to be line-symmetric or point-symmetric with respect to a central axis.

복수의 스위치(3422)는 이외에도 인덕터 코일(3421)에 그 중심축을 기준으로 서로 다른 방향에 다양한 방식으로 연결될 수 있다. In addition, the plurality of switches 3422 may be connected to the inductor coil 3421 in different directions with respect to its central axis in various ways.

한편, 정합기(3400)는 지지 부재(3424)를 더 포함할 수 있다. 지지 부재(3424)는 인덕터 코일(3421) 지지할 수 있다. 지지 부재(3424)는 인덕터 코일(3421)의 각부에 접촉하여 이를 지지할 수 있다. 여기서, 지지 부재(3424)는 복수일 수 있으며, 지지 부재(3424)는 인덕터 코일(3421)에 스위치(3422)가 연결되는 배치와 유사한 방법으로 인덕터 코일(3421)에 접촉할 수 있다. Meanwhile, the matching device 3400 may further include a support member 3424. The support member 3424 may support the inductor coil 3421. The support member 3424 may contact and support each portion of the inductor coil 3421. Here, the support member 3424 may be plural, and the support member 3424 may contact the inductor coil 3421 in a manner similar to an arrangement in which the switch 3422 is connected to the inductor coil 3421.

지지 부재(3424)가 제공되는 경우에는 스위치(3422)는 지지 부재(3424)를 통해 인덕터 코일(3421)에 전기적으로 연결될 수 있다. 지지 부재(3424)는 예를 들어 금속 등의 전기 전도성 재질(electrically conductive material)일 수 있다. 이에 따라 전류는 송신단(in)으로부터 인덕터 코일(3421), 지지 부재(3424), 스위치(3422)를 거쳐 수신단(out)으로 흐를 수 있다. When the support member 3424 is provided, the switch 3422 may be electrically connected to the inductor coil 3221 through the support member 3424. The support member 3424 may be, for example, an electrically conductive material such as metal. Accordingly, the current may flow from the transmitting end (in) to the receiving end (out) through the inductor coil 3221, the support member 3424, and the switch 3422.

반드시 모든 지지 부재(3424)마다 각각 스위치(3422)가 연결되어야 하는 것은 아니며, 복수의 지지부재(3424) 중 일부에는 스위치(3422)가 연결되고, 다른 일부에는 스위치(3422)가 연결되지 않을 수 있다. It is not always necessary to connect the switch 3422 to each of the support members 3424, and a switch 3422 may be connected to some of the support members 3424 and the switch 3422 may not be connected to other parts. have.

지지 부재(3424)는 인덕터 코일(3421)에서 발생한 열을 방산할 수 있다. 이를 위해 지지 부재(3424)는 열 전도성 재질(thermally conductive material)로 제공될 수 있다. 인덕터 코일(3421)에 전류가 흐르면 열이 발생하는데, 발생한 열은 인덕터 코일(3421)로부터 지지 부재(3424)를 거쳐 주변 대기 환경으로 방산(dissipation)될 수 있다. 인덕터 코일(3421)과 스위치(3422)가 직접적으로 연결되는 경우에 열에 의해 인덕터 코일(3421)의 온도가 상승하면 인덕터 코일(3421)과 스위치(3422) 간의 접촉력이 저하되어 이들의 연결이 끊어질 수 있는데, 지지 부재(3424)를 통해 연결되는 경우에는 발열에 따른 연결의 단락이 방지될 수 있다.The support member 3424 may dissipate heat generated from the inductor coil 3421. To this end, the support member 3424 may be provided with a thermally conductive material. When a current flows through the inductor coil 3421, heat is generated, and the generated heat may be dissipated from the inductor coil 3221 through the support member 3424 to the surrounding atmosphere. In the case where the inductor coil 3421 and the switch 3422 are directly connected, when the temperature of the inductor coil 3421 increases due to heat, the contact force between the inductor coil 3421 and the switch 3422 decreases and the connection between them is cut off. However, when connected through the support member 3424, a short circuit of the connection due to heat generation may be prevented.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)의 일 실시예에서는 플라즈마 발생기(2200)에 대하여 제1 전극(2210)만 전송 라인(1100)에 연결되는 용량 결합형 플라즈마 발생기로 설명하였으나, 이는 적절히 변경될 수 있다. In the exemplary embodiment of the substrate processing apparatus 100 according to the present invention described above, the plasma generator 2200 has been described as a capacitively coupled plasma generator in which only the first electrode 2210 is connected to the transmission line 1100. It can be changed accordingly.

도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)의 다른 실시예의 구성도이다.11 is a block diagram of another embodiment of the substrate processing apparatus 100 according to the present invention.

도 11을 참조하면, 용량 결합형 플라즈마 발생기(2200)의 제1 전극(2210)과 제2 전극(2220)에는 각각 두 개의 고주파 전원(1000a, 1000b)가 연결될 수 있다. 이때, 고주파 전원(1000a, 1000b)는 서로 다른 주파수의 고주파 전력을 출력할 수 있다. 이에 따라 플라즈마 발생기(2200)는 동시에 두 개의 주파수로 고주파 전력을 인가할 수 있다. 이때, 임피던스 매칭 장치(3000)는 제어기(3300)와 임피던스 측정기(3100)를 공유하는 두 개의 임피던스 매칭 장치(3000a, 3000b)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 11, two high-frequency power sources 1000a and 1000b may be connected to the first electrode 2210 and the second electrode 2220 of the capacitively coupled plasma generator 2200, respectively. In this case, the high-frequency power sources 1000a and 1000b may output high-frequency power of different frequencies. Accordingly, the plasma generator 2200 may simultaneously apply high-frequency power at two frequencies. In this case, the impedance matching device 3000 may be composed of two impedance matching devices 3000a and 3000b that share the controller 3300 and the impedance meter 3100.

도 12는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)의 또 다른 실시예의 구성도이다.12 is a block diagram of another embodiment of the substrate processing apparatus 100 according to the present invention.

도 12를 참조하면, 공정 챔버(2000)에는 플라즈마 발생기(2200)로 유도 결합 플라즈마 발생기(ICPG: inductively coupled plasma generator)가 사용될 수 있다. 유도 결합형 플라즈마 발생기는 공정챔버(2000)로 소스 가스가 유입되는 부위에 설치될 수 있다. 이에 따라 공정 챔버(2000)에 유입되는 소스 가스는 유도 전기장에 의해 이온화되어 플라즈마 상태가 될 수 있다. Referring to FIG. 12, an inductively coupled plasma generator (ICPG) may be used as the plasma generator 2200 in the process chamber 2000. The inductively coupled plasma generator may be installed at a portion where the source gas flows into the process chamber 2000. Accordingly, the source gas flowing into the process chamber 2000 may be ionized by the induced electric field to become a plasma state.

또한, 기판 처리 장치(100)에서 공정 챔버(2000)는 동시에 서로 상이한 주파수의 고주파 전력을 이용하여 플라즈마 공정을 수행할 있다. 예를 들어, 플라즈마 에칭 공정의 경우에는 복수의 서로 다른 고주파 전력을 사용하여 플라즈마 공정을 수행하면, 단일한 주파수의 고주파 전력을 이용하는 경우보다 뛰어난 에칭 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the substrate processing apparatus 100, the process chamber 2000 may simultaneously perform a plasma process using high-frequency power having different frequencies. For example, in the case of the plasma etching process, when the plasma process is performed using a plurality of different high frequency powers, an etching effect superior to the case of using the high frequency power of a single frequency can be obtained.

이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)를 이용하는 임피던스 매칭 방법에 관하여 설명한다. 다만, 임피던스 매칭 방법은 상술한 기판 처리 장치(100) 이외에도 이와 동일 또는 유사한 다른 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 이러한 임피던스 매칭 방법은 이를 수행하는 코드 또는 프로그램의 형태로 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장될 수 있다.Hereinafter, an impedance matching method using the substrate processing apparatus 100 according to the present invention will be described. However, the impedance matching method may be performed by using another apparatus that is the same or similar to the substrate processing apparatus 100 described above. In addition, such an impedance matching method may be stored in a computer-readable recording medium in the form of a code or program that performs it.

임피던스 매칭 방법에서는 먼저 소스 가스 공급원(미도시)로부터 공정 챔버(2000)로 소스 가스가 유입된다. 소스 가스가 유입되면, 고주파 전원(1000)이 고주파 전력을 출력하고, 전송 라인(1100)을 통해 고주파 전력이 플라즈마 발생기(2200)로 공급된다. 플라즈마 발생기(2200)는 고주파 전력을 이용하여 소스 가스를 이온화시켜 플라즈마로 여기시킨다. 플라즈마가 형성되면, 공정 챔버(2000)는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리한다.In the impedance matching method, first, a source gas is introduced into the process chamber 2000 from a source gas supply source (not shown). When the source gas is introduced, the high frequency power supply 1000 outputs high frequency power, and the high frequency power is supplied to the plasma generator 2200 through the transmission line 1100. The plasma generator 2200 ionizes the source gas using high frequency power and excites it into plasma. When plasma is formed, the process chamber 2000 processes the substrate using the plasma.

이와 같이, 플라즈마를 생성하고 기판을 처리하는 과정에서 기판으로부터 발생하는 이물질이나, 플라즈마의 밀도, 소스 가스의 종류, 공정 챔버(2000)의 내부 온도와 내부 압력 등의 다양한 조건에 의해 플라즈마 임피던스 또는 공정챔버(2000)의 임피던스가 변화하게 된다. 특히, 플라즈마 공정에서 펄스 모드로 고주파 전원(1000)을 공급되면 그 임피던스가 급격하게 변화할 수 있다. In this way, the plasma impedance or process depends on various conditions such as foreign substances generated from the substrate during the process of generating plasma and processing the substrate, the density of the plasma, the type of the source gas, and the internal temperature and internal pressure of the process chamber 2000. The impedance of the chamber 2000 changes. In particular, when the high frequency power source 1000 is supplied in a pulse mode in the plasma process, its impedance may change rapidly.

임피던스 측정기(3100)는 플라즈마 임피던스나 공정 챔버(2000)의 임피던스를 측정하여, 그 측정값을 제어기(3300)에 인가한다. 또한, 임피던스가 변화함에 따라 임피던스 매칭이 깨져 반사파가 발생할 수 있는데, 반사 전력 측정기(3200)는 고주파 전원(1000) 측의 반사 전력을 측정하고, 그 측정값을 제어기(3300)에 인가한다. 제어기(3300)는 임피던스 측정기(3100)와 반사 전력 측정기(3200)로부터 측정값들을 획득하여 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 정합기(3400)로 송출한다.The impedance measuring device 3100 measures the plasma impedance or the impedance of the process chamber 2000 and applies the measured value to the controller 3300. In addition, as the impedance changes, impedance matching may be broken and a reflected wave may be generated. The reflected power meter 3200 measures the reflected power from the high-frequency power supply 1000 and applies the measured value to the controller 3300. The controller 3300 generates a control signal by obtaining measured values from the impedance meter 3100 and the reflected power meter 3200, and transmits the generated control signal to the matcher 3400.

정합기(3400)에서는 복수의 스위치(3422)가 제어 신호에 따라 열리거나 닫히게 된다. 복수의 스위치(3422)의 개폐 상태에 따라 인덕터 코일(3421)에서 전류가 통과하는 회전 수 내지는 길이가 조절되고 가변 인덕터(3420)의 그 유도용량이 조절된다. 이에 따라 고주파 전원(1000) 측과 공정 챔버(2000) 측의 임피던스 매칭이 수행될 수 있다. 여기서, 정합기(3400)가 가변 커패시터를 가지는 경우에는 제어기(3300)는 가변 커패시터로 제어 신호를 더 송출하여 가변 커패시터의 정전 용량을 조절하는 것을 병행하여 임피던스 정합을 수행할 수 있다. 따라서, 임피던스 매칭 장치(3000)는 유도 용량과 정전 용량을 동시에 조절하여 보다 다양한 범위와 방식에 따라 변화되는 임피던스를 보상할 수 있게 된다.In the matching device 3400, a plurality of switches 3422 are opened or closed according to a control signal. Depending on the open/closed state of the plurality of switches 3422, the number or length of rotations through which current passes through the inductor coil 3421 is adjusted, and the inductance of the variable inductor 3420 is adjusted. Accordingly, impedance matching between the high frequency power source 1000 and the process chamber 2000 may be performed. Here, when the matcher 3400 has a variable capacitor, the controller 3300 may perform impedance matching by controlling the capacitance of the variable capacitor by further transmitting a control signal to the variable capacitor. Accordingly, the impedance matching device 3000 may adjust the inductance and the capacitance at the same time to compensate for the impedance that changes according to a more diverse range and method.

이러한 임피던스의 정합 과정에서 제어기(3300)는 디지털 신호를 송신하고, 핀 다이오드 등과 같이 디지털 방식으로 구현된 스위치(3422)는 제어 신호에 따라 단속되어 기계적 스위치에 비해 빠르게 임피던스를 보상할 수 있다. 이에 따라 임피던스 매칭 장치(3000)는 신속한 응답속도를 가지고 임피던스를 정합할 수 있다.During the impedance matching process, the controller 3300 transmits a digital signal, and a switch 3422 implemented in a digital manner such as a pin diode is intercepted according to the control signal, thereby compensating the impedance faster than a mechanical switch. Accordingly, the impedance matching device 3000 may match the impedance with a rapid response speed.

이상에서 언급된 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 기재된 것이므로, 본 발명이 상술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. Since the embodiments of the present invention mentioned above are described to help those of ordinary skill in the art to understand the present invention, the present invention is not limited by the above-described embodiments.

따라서, 본 발명은 상술한 실시예 및 그 구성요소를 선택적으로 조합하거나 공지의 기술을 더해 구현될 수 있으며, 나아가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 치환 및 변경이 가해진 수정예, 변형예를 모두 포함한다.Accordingly, the present invention may be implemented by selectively combining the above-described embodiments and their constituent elements or by adding a known technique, and further, modifications, substitutions, and modifications are added within the scope of the technical spirit of the present invention, All modifications are included.

또한, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 발명은 모두 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.In addition, the scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all inventions within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the rights.

100: 기판 처리 장치
1000: 고주파 전원
1100: 전송 라인
2000: 공정 챔버
2100: 하우징
2200: 플라즈마 발생기
3000: 임피던스 매칭 장치
3100: 임피던스 측정기
3200: 반사 전력 측정기
3300: 제어기
3400: 정합기
3420: 가변 인덕터
3421: 인덕터 코일
3422: 스위치
3424: 지지 부재100: substrate processing apparatus
1000: high frequency power
1100: transmission line
2000: process chamber
2100: housing
2200: plasma generator
3000: impedance matching device
3100: impedance meter
3200: reflected power meter
3300: controller
3400: matcher
3420: variable inductor
3421: inductor coil
3422: switch
3424: support member

Claims

Process chamber;
A plasma generator providing plasma to the process chamber;
A high frequency power supply for outputting high frequency power;
A transmission line for transmitting the high frequency power to the process chamber; And
Including; an impedance matching device provided on the transmission line and including a variable inductor;
The variable inductor,
Inductor coil; And
Including; intermittent according to the control signal, a plurality of switches connected in different directions from the central axis of the inductor coil,
The inductive capacity is adjusted according to the intermittent state of the plurality of switches,
The plurality of switches includes at least one first switch and at least one second switch,
The at least one first switch is connected in a first direction from the central axis,
The at least one second switch is connected to a second direction different from the first direction from the central axis,
The inductive capacitance of the variable inductor is a combination of an inductive capacitance determined by the first switch among the plurality of switches and an inductive capacitance determined by a coil spacing between the first switch and the second switch among the plurality of switches. The substrate processing apparatus determined by this.

The method of claim 1,
Two points adjacent to each other among the connection points of the plurality of switches form a predetermined angle with respect to the central axis.

The method of claim 2,
The plurality of switches are connected in a direction symmetrical to each other with respect to the central axis.

The method of claim 3,
The predetermined angle is a substrate processing apparatus including 45 degrees or 90 degrees.

delete

The method of claim 1,
The impedance matching device,
Further comprising; a support member for supporting the inductor coil,
The plurality of switches are electrically connected to the inductor coil through the support member.

The method of claim 6,
The support member dissipates heat generated from the inductor coil.

The method of claim 7,
The support member is a substrate processing apparatus having a property of being thermally conductive and at the same time electrically conductive.

In the impedance matching device that is provided on a transmission line for transmitting high frequency power to a plasma generator that provides plasma to a process chamber and matches impedance,
Inductor coil; And
Including; intermittent according to the control signal, a plurality of switches connected in different directions from the central axis of the inductor coil,
The plurality of switches includes at least one first switch and at least one second switch,
The at least one first switch is connected in a first direction from the central axis,
The at least one second switch is connected to a second direction different from the first direction from the central axis,
The inductive capacitance of the inductor coil is a combination of an inductive capacitance determined by the first switch among the plurality of switches and an inductive capacitance determined by a coil spacing between the first switch and the second switch among the plurality of switches. Impedance matching device determined by.

delete

The method of claim 9,
Further comprising; a support member for supporting the inductor coil,
The plurality of switches is an impedance matching device electrically connected to the inductor coil through the support member.

The method of claim 11,
The support member is an impedance matching device for dissipating heat generated from the inductor coil.

In a variable inductor provided on a transmission line for transmitting high-frequency power to a plasma generator that provides plasma to a process chamber and whose inductance is adjusted,
Inductor coil; And
A plurality of switches intercepted according to a control signal and connected in a direction symmetrical from the central axis of the inductor coil; and
The plurality of switches includes at least one first switch and at least one second switch,
The at least one first switch is connected in a first direction from the central axis,
The at least one second switch is connected to a second direction different from the first direction from the central axis,
The inductive capacitance of the variable inductor is a combination of an inductive capacitance determined by the first switch among the plurality of switches and an inductive capacitance determined by a coil spacing between the first switch and the second switch among the plurality of switches. Variable inductor determined by.