KR20240150322A - Electrical variable capacitor based impedance matching circuit and system for manufacturing semiconductor using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로 및 그를 포함하는 반도체 공정 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 RF 전원을 생성하여 공급하는 RF 전원 공급기; 상기 RF 전원 공급기로부터 RF 전원을 공급받는 플라즈마 챔버; 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되어 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합 회로를 포함하고, 상기 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 상기 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드; 상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드; 상기 제1 노드와 연결되는 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터; 및 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 스위치를 포함할 수 있다. 이러한 본 발명은 소자(예: 능동 소자)의 수를 감소시킬 수 있어(일부 실시 예들은 외부 전원도 필요치 않아), 전체 회로의 부피를 감소할 수 있고, 가격 경쟁력을 갖출 수 있다. 또한, 본 발명은 전체 회로가 간소하여 단순한 제어가 가능하다.The present invention relates to an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor and a semiconductor process system including the same. The system includes an RF power supply that generates and supplies RF power; a plasma chamber that receives RF power from the RF power supply; and an impedance matching circuit that is arranged between the RF power supply and the plasma chamber and matches impedances of the RF power supply and the plasma chamber, wherein the impedance matching circuit includes a plurality of electronic variable capacitor circuits, and each electronic variable capacitor circuit may include a first node connected to one side of the RF power supply; a second node connected to the other side of the RF power supply; a capacitor connected to the first node; an inductor connected in series with the capacitor; and a switch connected in parallel with the inductor. The present invention can reduce the number of components (e.g., active components) (some embodiments do not require an external power supply), thereby reducing the volume of the entire circuit and providing price competitiveness. In addition, the present invention enables simple control because the entire circuit is simple.
Description
본 발명은 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로 및 그를 포함하는 반도체 공정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor and a semiconductor process system including the same.
최근 반도체 제조 공정에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 반도체 제조 공정 중 RF(Radio Frequency) 플라즈마 공정을 이용한 에칭 공정에 대한 관심이 증가하고 있다. RF 플라즈마 공정을 수행하기 위한 반도체 공정 시스템은, 일반적으로, RF 전원 공급기(power supply), 플라즈마 챔버(plasma chamber), 및 임피던스 정합 회로(impedance matching circuit)로 구성된다.Recently, interest in semiconductor manufacturing processes has been increasing. In particular, interest in etching processes using RF (Radio Frequency) plasma processes among semiconductor manufacturing processes has been increasing. A semiconductor process system for performing an RF plasma process generally consists of an RF power supply, a plasma chamber, and an impedance matching circuit.
임피던스 정합 회로는 RF 전원 공급기와 플라즈마 챔버 시이의 임피던스를 정합하여 플라즈마 챔버로 항상 최대전력이 전송되도록 할 수 있다. 플라즈마 챔버는 사용되는 가스의 종류, 양 및 플라즈마 발생의 여부로 부하가 수시로 변화할 수 있다. 상기 플라즈마 챔버의 부하 변화에 상관없이 플라즈마 챔버로 최대전력을 전송하기 위해서 반도체 공정 시스템은 임피던스 정합 회로가 필수적으로 요구된다.An impedance matching circuit can match the impedance of an RF power supply and a plasma chamber so that maximum power is always transmitted to the plasma chamber. The plasma chamber can have a load that changes frequently depending on the type and amount of gas used and whether plasma is generated. In order to transmit maximum power to the plasma chamber regardless of the change in the load of the plasma chamber, the semiconductor process system essentially requires an impedance matching circuit.
종래의 임피던스 정합 회로는 플라즈마 챔버의 가변하는 부하에 대응하여 임피던스를 정합하기 위해 기계적으로 커패시턴스를 가변하는 커패시터(예: 진공 가변 커패시터)를 포함하고 있다. 하지만, 진공 가변 커패시터는 기계적으로 커패시턴스를 가변하기 때문에 가변 시간이 다소 느리다(예: 에칭 공정의 약 30 %를 차지)는 문제가 있다.Conventional impedance matching circuits include capacitors that mechanically vary capacitance (e.g., vacuum variable capacitors) to match impedance in response to the varying load of the plasma chamber. However, vacuum variable capacitors have a problem in that the varying time is somewhat slow (e.g., takes about 30% of the etching process) because the capacitance is mechanically varied.
이에 전기적으로 커패시터를 변화시키는 전자식 가변 커패시터를 이용한 임피던스 정합 회로에 대한 관심 및 연구가 증가하고 있다. 하지만, 알려진 전자식 가변 커패시터는 능동 소자의 수가 많고, 외부 전원이 필요하여 부피가 다소 크다는 문제를 가진다. 따라서, 능동 소자의 수를 감소하고, 외부 전원이 필요하지 않아 부피를 줄일 수 있는 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로가 요구되고 있다.Accordingly, interest and research on impedance matching circuits using electronic variable capacitors that electrically change the capacitor are increasing. However, known electronic variable capacitors have problems in that they have a large number of active components and require an external power supply, resulting in a relatively large volume. Therefore, an impedance matching circuit based on electronic variable capacitors that can reduce the number of active components and reduce the volume by not requiring an external power supply is required.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 능동 소자의 수를 감소시킬 수 있어 비용을 절감하고, 부피를 감소시킬 수 있는 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로 및 그를 포함하는 반도체 공정 시스템을 제공하는데 있다. The purpose of the present invention is to provide an electronic variable capacitor-based impedance matching circuit and a semiconductor process system including the same, which can solve the above-described problems by reducing the number of active components, thereby reducing cost and reducing volume.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 공정 시스템은 RF 전원을 생성하여 공급하는 RF 전원 공급기; 상기 RF 전원 공급기로부터 RF 전원을 공급받는 플라즈마 챔버; 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되어 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합 회로를 포함하고, 상기 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 상기 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드; 상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드; 상기 제1 노드와 연결되는 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터; 및 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 스위치를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, a semiconductor process system may include: an RF power supply which generates and supplies RF power; a plasma chamber which receives RF power from the RF power supply; an impedance matching circuit which is disposed between the RF power supply and the plasma chamber and matches impedances of the RF power supply and the plasma chamber, wherein the impedance matching circuit may include a plurality of electronic variable capacitor circuits, each of which may include: a first node connected to one side of the RF power supply; a second node connected to the other side of the RF power supply; a capacitor connected to the first node; an inductor connected in series with the capacitor; and a switch connected in parallel with the inductor.
상기 스위치는 바디 다이오드를 포함하지 않는 전력용 반도체 스위치일 수 있다.The above switch may be a power semiconductor switch that does not include a body diode.
상기 반도체 공정 시스템은 상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The above semiconductor process system may further include a control unit that controls the switching operation of the switch.
상기 반도체 공정 시스템은 상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함할 수 있다.The above semiconductor process system may further include an external power source for supplying low voltage power to each of the electronic variable capacitor circuits.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드; 상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드; 상기 제1 노드와 연결되는 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터; 및 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 스위치를 포함할 수 있다.An impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to one embodiment of the present invention may include a plurality of electronic variable capacitor circuits, each of which may include a first node connected to one side of an RF power supply; a second node connected to the other side of the RF power supply; a capacitor connected to the first node; an inductor connected in series with the capacitor; and a switch connected in parallel with the inductor.
상기 스위치는 바디 다이오드를 포함하지 않는 전력용 반도체 스위치일 수 있다.The above switch may be a power semiconductor switch that does not include a body diode.
상기 임피던스 정합 회로는 상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함할 수 있다.The above impedance matching circuit may further include an external power supply for supplying low voltage power to each of the above electronic variable capacitor circuits.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 반도체 공정 시스템은 RF 전원을 생성하여 공급하는 RF 전원 공급기; 상기 RF 전원 공급기로부터 RF 전원을 공급받는 플라즈마 챔버; 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되어 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합 회로를 포함하고, 상기 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 상기 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드; 상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드; 상기 제1 노드와 연결되는 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터; 상기 인덕터와 직렬 연결되는 다이오드; 및 상기 다이오드 및 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 스위치를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a semiconductor process system may include: an RF power supply that generates and supplies RF power; a plasma chamber that receives RF power from the RF power supply; an impedance matching circuit that is disposed between the RF power supply and the plasma chamber and matches impedances of the RF power supply and the plasma chamber, wherein the impedance matching circuit may include a plurality of electronic variable capacitor circuits, each of which may include: a first node connected to one side of the RF power supply; a second node connected to the other side of the RF power supply; a capacitor connected to the first node; an inductor connected in series with the capacitor; a diode connected in series with the inductor; and a switch connected in parallel with the diode and the inductor.
상기 스위치는 바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치일 수 있다.The above switch may be a power semiconductor switch including a body diode.
상기 반도체 공정 시스템은 상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함할 수 있다.The above semiconductor process system may further include an external power source for supplying low voltage power to each of the electronic variable capacitor circuits.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드; 상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드; 상기 제1 노드와 연결되는 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터; 상기 인덕터와 직렬 연결되는 다이오드; 및 상기 다이오드 및 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 스위치를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor may include a plurality of electronic variable capacitor circuits, each of which may include a first node connected to one side of an RF power supply; a second node connected to the other side of the RF power supply; a capacitor connected to the first node; an inductor connected in series with the capacitor; a diode connected in series with the inductor; and a switch connected in parallel with the diode and the inductor.
상기 스위치는 바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치일 수 있다.The above switch may be a power semiconductor switch including a body diode.
상기 임피던스 정합 회로는 상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함할 수 있다.The above impedance matching circuit may further include an external power supply for supplying low voltage power to each of the above electronic variable capacitor circuits.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 반도체 공정 시스템은 RF 전원을 생성하여 공급하는 RF 전원 공급기; 상기 RF 전원 공급기로부터 RF 전원을 공급받는 플라즈마 챔버; 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되어 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합 회로를 포함하고, 상기 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 상기 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드; 상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드; 상기 제1 노드와 연결되는 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터; 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 제1 스위치; 및 상기 인덕터와 직렬 연결되는 제2 스위치를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a semiconductor processing system includes: an RF power supply that generates and supplies RF power; a plasma chamber that receives RF power from the RF power supply; an impedance matching circuit that is disposed between the RF power supply and the plasma chamber and matches impedances of the RF power supply and the plasma chamber, wherein the impedance matching circuit includes a plurality of electronic variable capacitor circuits, each of which includes: a first node connected to one side of the RF power supply; a second node connected to the other side of the RF power supply; a capacitor connected to the first node; an inductor connected in series with the capacitor; a first switch connected in parallel with the inductor; and a second switch connected in series with the inductor.
상기 제1 및 제2 스위치는 바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치일 수 있다.The above first and second switches may be power semiconductor switches including a body diode.
상기 반도체 공정 시스템은 상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함할 수 있다.The above semiconductor process system may further include an external power source for supplying low voltage power to each of the electronic variable capacitor circuits.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드; 상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드; 상기 제1 노드와 연결되는 커패시터; 상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터; 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 제1 스위치; 및 상기 인덕터와 직렬 연결되는 제2 스위치를 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor includes a plurality of electronic variable capacitor circuits, each of which may include: a first node connected to one side of an RF power supply; a second node connected to the other side of the RF power supply; a capacitor connected to the first node; an inductor connected in series with the capacitor; a first switch connected in parallel with the inductor; and a second switch connected in series with the inductor.
상기 제1 및 제2 스위치는 바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치일 수 있다.The above first and second switches may be power semiconductor switches including a body diode.
상기 임피던스 정합 회로는 상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함할 수 있다.The above impedance matching circuit may further include an external power supply for supplying low voltage power to each of the above electronic variable capacitor circuits.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로 및 그를 포함하는 반도체 공정 시스템은 소자(예: 능동 소자) 수를 감소시킬 수 있어(일부 실시 예들은 외부 전원도 필요치 않아), 전체 회로의 부피를 감소할 수 있고, 가격 경쟁력을 갖출 수 있다. 또한, 본 발명은 전체 회로가 간소하여 단순한 제어가 가능하다.An impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to one embodiment of the present invention and a semiconductor process system including the same can reduce the number of components (e.g., active components) (some embodiments do not even require an external power supply), thereby reducing the volume of the overall circuit and making it price competitive. In addition, the present invention enables simple control because the overall circuit is simple.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 공정 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로의 구성을 상세히 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로의 구성을 상세히 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로의 구성을 상세히 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로의 구성을 상세히 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로를 사용하였을 경우의 임피던스 정합 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로를 사용하였을 경우의 임피던스 정합 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로를 사용하였을 경우의 임피던스 정합 상태를 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a semiconductor process system according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing illustrating in detail the configuration of an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a drawing illustrating in detail the configuration of an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating in detail the configuration of an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating in detail the configuration of an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an impedance matching state when an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor is used according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an impedance matching state when an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor is used according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an impedance matching state when an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor is used according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 이하에서 동일한 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The advantages and features of the present invention and the methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and these embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements hereinafter.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the terms first, second, etc. are used to describe various elements, components, and/or sections, it is to be understood that these elements, components, and/or sections are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one element, component, or section from other elements, components, or sections. Thus, it should be understood that a first element, a first component, or a first section referred to hereinafter may also be a second element, a second component, or a second section within the technical spirit of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular includes the plural unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, the terms "comprises" and/or "made of" do not exclude the presence or addition of one or more other components, steps, operations and/or elements.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with a meaning that can be commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries shall not be ideally or excessively interpreted unless explicitly and specifically defined.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 공정 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a semiconductor process system according to one embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 공정 시스템(100)은 RF(Radio Frequency) 전원 공급기(10), 임피던스 정합 회로(20) 및 플라즈마 챔버(30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a semiconductor process system (100) according to one embodiment of the present invention may include a radio frequency (RF) power supply (10), an impedance matching circuit (20), and a plasma chamber (30).
RF 전원 공급기(10)는 RF 전원을 생성하여 공급할 수 있다. 예를 들어, RF 전원 공급기(10)는 플라즈마 챔버(30) 내에 플라즈마를 생성하기 위한 전력(예: RF 전원) 및 플라즈마의 이온 에너지를 제어하기 위한 전력을 생성하고, 생성된 전력을 플라즈마 챔버(30)에 제공(인가)할 수 있다. 상기 전력(예: 전압 펄스)은 수 kHz 내지 수십 MHz의 주파수를 가질 수 있고, 수십 V 내지 수십 kV의 전압 레벨을 가질 수 있다. 전압 펄스는 플라즈마를 생성하기 위한 소스 전력으로 일정한 전압 레벨을 가지는 양의 구간 및 플라즈마의 이온 에너지를 제어하기 위한 바이어스 전력으로 전압 레벨이 가변되는 음의 구간을 포함할 수 있다.The RF power supply (10) can generate and supply RF power. For example, the RF power supply (10) can generate power (e.g., RF power) for generating plasma in the plasma chamber (30) and power for controlling ion energy of the plasma, and provide (apply) the generated power to the plasma chamber (30). The power (e.g., voltage pulse) can have a frequency of several kHz to several tens of MHz and a voltage level of several tens of V to several tens of kV. The voltage pulse can include a positive section having a constant voltage level as a source power for generating plasma and a negative section in which the voltage level is variable as a bias power for controlling ion energy of the plasma.
일 실시 예에 따른 RF 전원 공급기(10)는 구형파를 생성하는 펄스 발생 회로 및 생성된 구형파의 음의 구간의 기울기를 조정하는 기울기 조절 회로를 포함할 수 있다.An RF power supply (10) according to one embodiment may include a pulse generation circuit that generates a square wave and a slope adjustment circuit that adjusts the slope of the negative section of the generated square wave.
임피던스 정합 회로(20)는 RF 전원 공급기(10)와 플라즈마 챔버(30) 사이에 배치되어 RF 전원 공급기(10)와 플라즈마 챔버(30)의 임피던스를 정합할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 정합 회로(20)는 RF 전원 공급기(10)에서 출력되는 RF 전원의 임피던스(예: 50옴)와 불규칙하게 가변되는 플라즈마 챔버(30)의 임피던스를 정합시킬수 있다. 이를 통해 임피던스 정합 회로(20)는 RF 전원 공급기(10)의 출력이 플라즈마 챔버(30)로 최대한 손실없이 전송되도록 할 수 있다. An impedance matching circuit (20) is arranged between the RF power supply (10) and the plasma chamber (30) to match the impedances of the RF power supply (10) and the plasma chamber (30). For example, the impedance matching circuit (20) can match the impedance of the RF power output from the RF power supply (10) (e.g., 50 ohms) and the impedance of the plasma chamber (30) that varies irregularly. Through this, the impedance matching circuit (20) can ensure that the output of the RF power supply (10) is transmitted to the plasma chamber (30) with as little loss as possible.
일 실시 예에 따른 임피던스 정합 회로(20)는 빠른 정합 속도를 위하여 전자식 가변 커패시터(Electrical Variable Capacitor: EVC) 회로를 포함할 수 있다. 전자식 가변 커패시터 회로는 진공식 가변 커패시터에 비하여 약 1000 배 빠른 정합 속도를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 전자식 가변 커패시터 회로는 종래에 알려진 전자식 가변 커패시터 회로들에 비하여 외부 전원이 필요치 않고, 요구되는 소자(예: 능동 소자)의 수가 적다. 이로 인하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 전자식 가변 커패시터 회로 기반의 임피던스 정합 회로 및 그를 포함하는 반도체 공정 시스템은 빠른 정합 속도를 유지하며, 부피 및 제조 비용(단가)을 감소할 수 있다. 여기서, 전자식 가변 커패시터 회로에 대한 상세한 설명은 도 2, 도 3, 및 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.An impedance matching circuit (20) according to an embodiment may include an electrical variable capacitor (EVC) circuit for fast matching speed. An electrical variable capacitor circuit may have a matching speed that is about 1000 times faster than a vacuum variable capacitor. In addition, an electronic variable capacitor circuit according to embodiments of the present invention does not require an external power supply and requires a smaller number of components (e.g., active components) than conventionally known electronic variable capacitor circuits. Accordingly, an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor circuit according to embodiments of the present invention and a semiconductor process system including the same may maintain a fast matching speed and reduce volume and manufacturing cost (unit price). Here, a detailed description of the electronic variable capacitor circuit will be described later with reference to FIGS. 2, 3, and 4.
플라즈마 챔버(30)는 RF 전원 공급기(10)로부터 RF 전원을 공급받을 수 있다. 플라즈마 챔버(30)는 RF 전원 공급기(10)에 의해 생성된 RF 전원(예: 전압 펄스)이 인가되는 경우 플라즈마를 생성할 수 있다. 상기 생성된 플라즈마는 플라즈마 챔버(30) 내에 배치된 반도체 소자(예: 웨이퍼)의 표면과 접촉되어 물리적 또는 화학적으로 반응하게 되고, 상기 반응을 통해 플라즈마 어닐링, 식각(etching), 플라즈마 강화, 화학적 기상 증착, 물리적 기상 증착, 플라즈마 세정 등의 처리 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 챔버(30)는 전압 펄스의 양(또는 음)의 전압이 제1 전극에 인가되고, 음(또는 양)의 전압이 제2 전극에 인가되어 생성되는 플라즈마를 통해 웨이퍼를 식각할 수 있다.The plasma chamber (30) can receive RF power from the RF power supply (10). The plasma chamber (30) can generate plasma when RF power (e.g., voltage pulse) generated by the RF power supply (10) is applied. The generated plasma comes into contact with the surface of a semiconductor element (e.g., wafer) placed in the plasma chamber (30) to physically or chemically react, and through the reaction, processing processes such as plasma annealing, etching, plasma enhancement, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, and plasma cleaning can be performed. For example, the plasma chamber (30) can etch a wafer through plasma generated when a positive (or negative) voltage of a voltage pulse is applied to a first electrode and a negative (or positive) voltage is applied to a second electrode.
플라즈마 챔버(30)는 부하(load)일 수 있다. 플라즈마 챔버(30)는 가스의 종류, 온도, 압력 등 여러 변수에 의해 임피던스가 불규칙하게 변할 수 있다.The plasma chamber (30) may be a load. The impedance of the plasma chamber (30) may change irregularly depending on various variables such as the type of gas, temperature, and pressure.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로의 구성을 상세히 도시한 도면이다.FIG. 2 is a drawing illustrating in detail the configuration of an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to one embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(21)는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로들(21a, 21b)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 전자식 가변 커패시터 회로들(21a, 21b)은 동일한 구조를 가질 수 있고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 RF 전원 공급기(10)의 일측과 연결되는 제1 노드(N1), RF 전원 공급기(10)의 타측과 연결되는 제2 노드(N2), 상기 제1 노드(N1)와 연결되는 커패시터(121a), 커패시터(121a)와 직렬로 연결되는 인덕터(122a), 및 인덕터(122a)와 병렬로 연결되는 스위치(123a)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, an impedance matching circuit (21) based on an electronic variable capacitor according to an embodiment of the present invention may include a plurality of electronic variable capacitor circuits (21a, 21b). The plurality of electronic variable capacitor circuits (21a, 21b) may have the same structure, and each electronic variable capacitor circuit may include a first node (N1) connected to one side of an RF power supply (10), a second node (N2) connected to the other side of the RF power supply (10), a capacitor (121a) connected to the first node (N1), an inductor (122a) connected in series with the capacitor (121a), and a switch (123a) connected in parallel with the inductor (122a).
커패시터(121a)는 제1 노드(N1)를 통해 RF 전원 공급기(10)의 교류 전원(예: 양(+)의 전원(전류))을 입력받는다. 인덕터(122a)는 제2 노드(N2)를 통해 RF 전원 공급기(10)의 교류 전원(예: 음(-)의 전원(전류))을 입력받는다. 스위치(123a)는 제어 신호에 기초하여 스위칭(예: 온(ON)/오프(OFF))되어, 커패시터(121a) 및 인덕터(122a)의 연결 지점과 제2 노드(N2) 사이의 경로를 연결 또는 차단할 수 있다. 스위치(123a)는 바디 다이오드(body diode)를 포함하지 않는 전력용 반도체 스위치일 수 있다. 한편, 반도체 공정 시스템(100)은 스위치(123a)의 스위칭을 제어하기 위한 게이트 드라이버(미도시), 및 게이트 드라이버의 제어를 위한 제어부(예: 프로세서(processor))(미도시)를 더 포함할 수 있다.The capacitor (121a) receives AC power (e.g., positive power (current)) of the RF power supply (10) through the first node (N1). The inductor (122a) receives AC power (e.g., negative power (current)) of the RF power supply (10) through the second node (N2). The switch (123a) can be switched (e.g., turned on/off) based on a control signal to connect or disconnect a path between the connection points of the capacitor (121a) and the inductor (122a) and the second node (N2). The switch (123a) may be a power semiconductor switch that does not include a body diode. Meanwhile, the semiconductor process system (100) may further include a gate driver (not shown) for controlling switching of the switch (123a), and a control unit (e.g., a processor) (not shown) for controlling the gate driver.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로의 구성을 상세히 도시한 도면이다.FIG. 3 is a drawing illustrating in detail the configuration of an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(22)는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로들(22a, 22b)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 전자식 가변 커패시터 회로들(22a, 22b)은 동일한 구조를 가질 수 있고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 RF 전원 공급기(10)의 일측과 연결되는 제1 노드(N1), RF 전원 공급기(10)의 타측과 연결되는 제2 노드(N2), 상기 제1 노드(N1)와 연결되는 커패시터(121b), 커패시터(121b)와 직렬로 연결되는 인덕터(122b), 인덕터(122b)와 직렬 연결되는 다이오드(124b), 및 상기 다이오드(124b) 및 상기 인덕터(122b)와 병렬로 연결되는 스위치(123b)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, an impedance matching circuit (22) based on an electronic variable capacitor according to another embodiment of the present invention may include a plurality of electronic variable capacitor circuits (22a, 22b). The plurality of electronic variable capacitor circuits (22a, 22b) may have the same structure, and each electronic variable capacitor circuit may include a first node (N1) connected to one side of an RF power supply (10), a second node (N2) connected to the other side of the RF power supply (10), a capacitor (121b) connected to the first node (N1), an inductor (122b) connected in series with the capacitor (121b), a diode (124b) connected in series with the inductor (122b), and a switch (123b) connected in parallel with the diode (124b) and the inductor (122b).
전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(22)는 인덕터(122b)와 직렬 연결되는 다이오드(124b)를 더 포함하고, 스위치(123b)가 바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치일 수 있다. 다이오드(124b)는 스위치(123b)의 바디 다이오드 성분을 개방시켜주는 역할을 수행하고, 바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치는 일반적으로 바디 다이오드를 포함하지 않는 전력용 반도체 스위치보다 더 큰 내전압을 가져 고출력 시스템의 적용에 용이하다. 비록 다이오드(124b)가 추가되더라도, 상기 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(22)는 다이오드(124b)에 전류가 거의 흐르지 않아 다이오드(124b)로 인한 손실 역시 거의 없다.An impedance matching circuit (22) based on an electronic variable capacitor further includes a diode (124b) connected in series with an inductor (122b), and the switch (123b) may be a power semiconductor switch including a body diode. The diode (124b) serves to open a body diode component of the switch (123b), and a power semiconductor switch including a body diode generally has a higher withstand voltage than a power semiconductor switch not including a body diode, making it easy to apply to a high-power system. Even if the diode (124b) is added, the impedance matching circuit (22) based on an electronic variable capacitor has almost no loss due to the diode (124b) since almost no current flows through the diode (124b).
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로의 구성을 상세히 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating in detail the configuration of an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(23)는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로들(23a, 23b)을 포함할 수 있다. 상기 다수의 전자식 가변 커패시터 회로들(23a, 23b)은 동일한 구조를 가질 수 있고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는 RF 전원 공급기(10)의 일측과 연결되는 제1 노드(N1), RF 전원 공급기(10)의 타측과 연결되는 제2 노드(N2), 상기 제1 노드(N1)와 연결되는 커패시터(121c), 커패시터(121c)와 직렬로 연결되는 인덕터(122c), 상기 인덕터(122c)와 병렬로 연결되는 제1 스위치(123c), 및 상기 인덕터(122c)와 직렬 연결되는 제2 스위치(125c)를 포함할 수 있다. 상기 제1 스위치(123c) 및 제2 스위치(125c)는 바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치일 수 있다. 즉, 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(23)는 다이오드(124b)를 대신하여 제2 스위치(125c)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, an impedance matching circuit (23) based on an electronic variable capacitor according to another embodiment of the present invention may include a plurality of electronic variable capacitor circuits (23a, 23b). The plurality of electronic variable capacitor circuits (23a, 23b) may have the same structure, and each electronic variable capacitor circuit may include a first node (N1) connected to one side of an RF power supply (10), a second node (N2) connected to the other side of the RF power supply (10), a capacitor (121c) connected to the first node (N1), an inductor (122c) connected in series with the capacitor (121c), a first switch (123c) connected in parallel with the inductor (122c), and a second switch (125c) connected in series with the inductor (122c). The above first switch (123c) and second switch (125c) may be power semiconductor switches including a body diode. That is, the impedance matching circuit (23) based on an electronic variable capacitor may include the second switch (125c) instead of the diode (124b).
한편, 도 2, 도 3, 및 도 4는 2개의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하는 것으로 도시 및 설명하였지만, 이는 일 예일 뿐, 3개 이상(예: 8개 내지 28개)의 전자식 가변 커패시터 회로로 구성될 수 있다. 또한, 이상에서는 반도체 공정에 적용되는 경우를 예로하여 설명하였다. 하지만, 본 발명의 실시 예들은 임피던스 정합을 필요로 하는 다양한 시스템, 회로 및/또는 장치 등에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예들은 LC 회로가 있는 라디오 수신기에 튜닝 커패시터로 적용될 수 있다.Meanwhile, although FIGS. 2, 3, and 4 have been illustrated and described as including two electronic variable capacitor circuits, this is only an example, and the circuit may be configured with three or more (e.g., 8 to 28) electronic variable capacitor circuits. In addition, the above description has been made with the case of application to a semiconductor process as an example. However, embodiments of the present invention may be applied to various systems, circuits, and/or devices requiring impedance matching. For example, embodiments of the present invention may be applied as a tuning capacitor in a radio receiver having an LC circuit.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로의 구성을 상세히 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating in detail the configuration of an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(23)는 도 3의 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(22)에 저전압 전원 공급을 위한 외부전원(126)을 더 포함할 수 있다. 하나의 실시 예로, 외부전원(126)은 다이오드의 순방향 전압강하로 인한 전압을 보상하는 저전압 전원 공급기를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, an impedance matching circuit (23) based on an electronic variable capacitor according to another embodiment of the present invention may further include an external power source (126) for supplying low voltage power to the impedance matching circuit (22) based on an electronic variable capacitor of FIG. 3. In one embodiment, the external power source (126) may include a low voltage power supply that compensates for voltage due to a forward voltage drop of a diode.
상기 외부전원(126)은 도 2 및 도 4의 실시 예들에도 동일하게 적용되어 질 수 있다. 즉, 본 발명은, 도 2 내지 4의 실시 예와 같이, 외부 전원(126)을 사용하지 않는 것으로 제한되지 않으며, 회로의 사용 목적 및 사용 소자의 변화에 따라 외부전원(126)을 포함할 수 있다.The above external power source (126) can be applied equally to the embodiments of FIGS. 2 and 4. That is, the present invention is not limited to not using an external power source (126), as in the embodiments of FIGS. 2 to 4, and may include an external power source (126) depending on the purpose of use of the circuit and changes in the elements used.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로를 사용하였을 경우의 임피던스 정합 상태를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an impedance matching state when an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor is used according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(21)는 두 개의 전자식 가변 커패시터 회로(21a, 21b)가 모두 꺼진(OFF) 경우(41), 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(21a)가 켜지고(ON) 다른 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(21b)가 꺼진 경우(42), 두 개의 전자식 가변 커패시터 회로(21a, 21b)가 모두 켜진 경우(43), 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(21a)가 꺼지고 다른 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(21b)가 켜진 경우(44)로 구분된다.Referring to FIG. 6, the impedance matching circuit (21) based on an electronic variable capacitor is divided into a case where both electronic variable capacitor circuits (21a, 21b) are turned off (41), a case where one electronic variable capacitor circuit (21a) is turned on (ON) and the other electronic variable capacitor circuit (21b) is turned off (42), a case where both electronic variable capacitor circuits (21a, 21b) are turned on (43), and a case where one electronic variable capacitor circuit (21a) is turned off and the other electronic variable capacitor circuit (21b) is turned on (44).
RF 전원 공급기(10)을 통해 입력으로 인가되는 전력(45)의 절반의 값이 부하에 전력(46)으로 인가되면 임피던스 정합이 된 것을 의미한다. 정합 상태의 확인 결과, 두 개의 전자식 가변 커패시터 회로(21a, 21b)에 전달되는 신호(47, 48)가 모두 ON 신호일 때(43), 임피던스 정합이 되었음을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 회로가 임피던스 정합 회로로 사용될 수 있음을 알 수 있다.When half of the power (45) applied as input through the RF power supply (10) is applied as power (46) to the load, it means that impedance matching has been achieved. As a result of confirming the matching state, when both signals (47, 48) transmitted to the two electronic variable capacitor circuits (21a, 21b) are ON signals (43), it can be confirmed that impedance matching has been achieved. Through this, it can be seen that the electronic variable capacitor circuit according to one embodiment of the present invention can be used as an impedance matching circuit.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로를 사용하였을 경우의 임피던스 정합 상태를 도시한 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating an impedance matching state when an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor is used according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(22)는 두 개의 전자식 가변 커패시터 회로(22a, 22b)가 모두 꺼진(OFF) 경우(51), 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(22a)가 켜지고(ON) 다른 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(22b)가 꺼진 경우(52), 두 개의 전자식 가변 커패시터 회로(22a, 22b)가 모두 켜진 경우(53), 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(22a)가 꺼지고 다른 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(22b)가 켜진 경우(54)로 구분된다. Referring to FIG. 7, the impedance matching circuit (22) based on an electronic variable capacitor is divided into a case where both electronic variable capacitor circuits (22a, 22b) are turned off (51), a case where one electronic variable capacitor circuit (22a) is turned on (ON) and the other electronic variable capacitor circuit (22b) is turned off (52), a case where both electronic variable capacitor circuits (22a, 22b) are turned on (53), and a case where one electronic variable capacitor circuit (22a) is turned off and the other electronic variable capacitor circuit (22b) is turned on (54).
RF 전원 공급기(10)을 통해 입력으로 인가되는 전력(55)의 절반의 값이 부하에 전력(56)으로 인가되면 임피던스 정합이 된 것을 의미한다. 정합 상태의 확인 결과, 두 개의 전자식 가변 커패시터 회로(22a, 22b)에 전달되는 신호(57, 58)가 모두 ON 신호일 때(53), 임피던스 정합이 되었음을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 회로가 임피던스 정합 회로로 사용될 수 있음을 알 수 있다.When half of the power (55) applied as input through the RF power supply (10) is applied as power (56) to the load, it means that impedance matching has been achieved. As a result of confirming the matching state, when both signals (57, 58) transmitted to the two electronic variable capacitor circuits (22a, 22b) are ON signals (53), it can be confirmed that impedance matching has been achieved. Through this, it can be seen that an electronic variable capacitor circuit according to another embodiment of the present invention can be used as an impedance matching circuit.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로를 사용하였을 경우의 임피던스 정합 상태를 도시한 도면이다. FIG. 8 is a diagram illustrating an impedance matching state when an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor is used according to another embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 전자식 가변 커패시터 기반의 임피던스 정합 회로(23)는 두 개의 전자식 가변 커패시터 회로(23a, 23b)가 모두 꺼진(OFF) 경우(61), 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(23a)가 켜지고(ON) 다른 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(23b)가 꺼진 경우(62), 두 개의 전자식 가변 커패시터 회로(23a, 23b)가 모두 켜진 경우(63), 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(23a)가 꺼지고 다른 한 개의 전자식 가변 커패시터 회로(23b)가 켜진 경우(64)로 구분된다. Referring to FIG. 8, the impedance matching circuit (23) based on an electronic variable capacitor is divided into a case where both electronic variable capacitor circuits (23a, 23b) are turned off (61), a case where one electronic variable capacitor circuit (23a) is turned on (ON) and the other electronic variable capacitor circuit (23b) is turned off (62), a case where both electronic variable capacitor circuits (23a, 23b) are turned on (63), and a case where one electronic variable capacitor circuit (23a) is turned off and the other electronic variable capacitor circuit (23b) is turned on (64).
RF 전원 공급기(10)을 통해 입력으로 인가되는 전력(65)의 절반의 값이 부하에 전력(66)으로 인가되면 임피던스 정합이 된 것을 의미한다. 정합 상태의 확인 결과, 두 개의 전자식 가변 커패시터 회로(23a, 23b)에 전달되는 신호(67, 68)가 모두 ON 신호일 때(63), 임피던스 정합이 되었음을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전자식 가변 커패시터 회로가 임피던스 정합 회로로 사용될 수 있음을 알 수 있다.When half of the power (65) applied as input through the RF power supply (10) is applied as power (66) to the load, it means that impedance matching has been achieved. As a result of confirming the matching state, when both signals (67, 68) transmitted to the two electronic variable capacitor circuits (23a, 23b) are ON signals (63), it can be confirmed that impedance matching has been achieved. Through this, it can be seen that an electronic variable capacitor circuit according to another embodiment of the present invention can be used as an impedance matching circuit.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments as above, these are merely exemplary, and it will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains that various modifications, changes, and equivalent other embodiments are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100: 반도체 공정 시스템
10: RF 전원 공급기 20/21/22/23/24: 임피던스 정합 회로
21a/21b/22a/22b/23a/23b/24a/24b: 전자식 가변 커패시터 회로
121a/121b/121c/121d: 커패시터
122a/122b/122c/122d: 인덕터 123a/123b/123d: 스위치
123c: 제1 스위치 125c: 제2 스위치
124b/124d: 다이오드 126: 외부 전원
30: 플라즈마 챔버100: Semiconductor Process System
10:
21a/21b/22a/22b/23a/23b/24a/24b: Electronic Variable Capacitor Circuits
121a/121b/121c/121d: Capacitors
122a/122b/122c/122d:
123c:
124b/124d: Diode 126: External power
30: Plasma Chamber
Claims (19)
RF 전원을 생성하여 공급하는 RF 전원 공급기;
상기 RF 전원 공급기로부터 RF 전원을 공급받는 플라즈마 챔버;
상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되어 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합 회로를 포함하고,
상기 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고,
각 전자식 가변 커패시터 회로는
상기 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드;
상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드;
상기 제1 노드와 연결되는 커패시터;
상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터; 및
상기 인덕터와 병렬로 연결되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In the semiconductor process system,
An RF power supply that generates and supplies RF power;
A plasma chamber receiving RF power from the above RF power supply;
An impedance matching circuit is disposed between the RF power supply and the plasma chamber to match the impedances of the RF power supply and the plasma chamber,
The above impedance matching circuit comprises a plurality of electronic variable capacitor circuits,
Each electronic variable capacitor circuit
A first node connected to one side of the RF power supply;
A second node connected to the other side of the RF power supply;
A capacitor connected to the first node;
An inductor connected in series with the above capacitor; and
A semiconductor process system characterized by including a switch connected in parallel with the inductor.
상기 스위치는
바디 다이오드를 포함하지 않는 전력용 반도체 스위치인 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In paragraph 1,
The above switch
A semiconductor process system characterized by being a power semiconductor switch that does not include a body diode.
상기 스위치의 스위칭 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In paragraph 1,
A semiconductor process system further comprising a control unit that controls the switching operation of the switch.
상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In paragraph 1,
A semiconductor processing system further comprising an external power source for supplying low voltage power to each of the above electronic variable capacitor circuits.
다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는
RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드;
상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드;
상기 제1 노드와 연결되는 커패시터;
상기커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터; 및
상기 인덕터와 병렬로 연결되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.
In an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor,
Containing a plurality of electronic variable capacitor circuits, each electronic variable capacitor circuit
A first node connected to one side of the RF power supply;
A second node connected to the other side of the RF power supply;
A capacitor connected to the first node;
An inductor connected in series with the above capacitor; and
An impedance matching circuit characterized by including a switch connected in parallel with the inductor.
상기 스위치는
바디 다이오드를 포함하지 않는 전력용 반도체 스위치인 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.
In paragraph 5,
The above switch
An impedance matching circuit characterized by being a power semiconductor switch that does not include a body diode.
상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.
In paragraph 5,
An impedance matching circuit further comprising an external power supply for supplying low voltage power to each of the above electronic variable capacitor circuits.
RF 전원을 생성하여 공급하는 RF 전원 공급기;
상기 RF 전원 공급기로부터 RF 전원을 공급받는 플라즈마 챔버;
상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되어 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합 회로를 포함하고,
상기 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고,
각 전자식 가변 커패시터 회로는
상기 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드;
상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드;
상기 제1 노드와 연결되는 커패시터;
상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터;
상기 인덕터와 직렬 연결되는 다이오드; 및
상기 다이오드 및 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In the semiconductor process system,
An RF power supply that generates and supplies RF power;
A plasma chamber receiving RF power from the above RF power supply;
An impedance matching circuit is disposed between the RF power supply and the plasma chamber to match the impedances of the RF power supply and the plasma chamber,
The above impedance matching circuit comprises a plurality of electronic variable capacitor circuits,
Each electronic variable capacitor circuit
A first node connected to one side of the RF power supply;
A second node connected to the other side of the RF power supply;
A capacitor connected to the first node;
An inductor connected in series with the above capacitor;
a diode connected in series with the above inductor; and
A semiconductor process system characterized by including a switch connected in parallel with the diode and the inductor.
상기 스위치는
바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치인 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In paragraph 8,
The above switch
A semiconductor process system characterized by being a power semiconductor switch including a body diode.
상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In Article 8,
A semiconductor processing system further comprising an external power source for supplying low voltage power to each of the above electronic variable capacitor circuits.
다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는
RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드;
상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드;
상기 제1 노드와 연결되는 커패시터;
상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터;
상기 인덕터와 직렬 연결되는 다이오드; 및
상기 다이오드 및 상기 인덕터와 병렬로 연결되는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.
In an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor,
Containing a plurality of electronic variable capacitor circuits, each electronic variable capacitor circuit
A first node connected to one side of the RF power supply;
A second node connected to the other side of the RF power supply;
A capacitor connected to the first node;
An inductor connected in series with the above capacitor;
a diode connected in series with the above inductor; and
An impedance matching circuit characterized by including a switch connected in parallel with the diode and the inductor.
상기 스위치는
바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치인 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.
In Article 11,
The above switch
An impedance matching circuit characterized by being a power semiconductor switch including a body diode.
상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.
In Article 11,
An impedance matching circuit further comprising an external power supply for supplying low voltage power to each of the above electronic variable capacitor circuits.
RF 전원을 생성하여 공급하는 RF 전원 공급기;
상기 RF 전원 공급기로부터 RF 전원을 공급받는 플라즈마 챔버;
상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버 사이에 배치되어 상기 RF 전원 공급기와 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 정합하는 임피던스 정합 회로를 포함하고,
상기 임피던스 정합 회로는 다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고,
각 전자식 가변 커패시터 회로는
상기 RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드;
상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드;
상기 제1 노드와 연결되는 커패시터;
상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터;
상기 인덕터와 병렬로 연결되는 제1 스위치; 및
상기 인덕터와 직렬 연결되는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In the semiconductor process system,
An RF power supply that generates and supplies RF power;
A plasma chamber receiving RF power from the above RF power supply;
An impedance matching circuit is disposed between the RF power supply and the plasma chamber to match the impedances of the RF power supply and the plasma chamber,
The above impedance matching circuit comprises a plurality of electronic variable capacitor circuits,
Each electronic variable capacitor circuit
A first node connected to one side of the RF power supply;
A second node connected to the other side of the RF power supply;
A capacitor connected to the first node;
An inductor connected in series with the above capacitor;
a first switch connected in parallel with the above inductor; and
A semiconductor process system characterized by comprising a second switch connected in series with the inductor.
상기 제1 및 제2 스위치는
바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치인 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In Article 14,
The above first and second switches
A semiconductor process system characterized by being a power semiconductor switch including a body diode.
상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In Article 14,
A semiconductor processing system further comprising an external power source for supplying low voltage power to each of the above electronic variable capacitor circuits.
다수의 전자식 가변 커패시터 회로를 포함하고, 각 전자식 가변 커패시터 회로는
RF 전원 공급기의 일측과 연결되는 제1 노드;
상기 RF 전원 공급기의 타측과 연결되는 제2 노드;
상기 제1 노드와 연결되는 커패시터;
상기 커패시터와 직렬로 연결되는 인덕터;
상기 인덕터와 병렬로 연결되는 제1 스위치; 및
상기 인덕터와 직렬 연결되는 제2 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 시스템.
In an impedance matching circuit based on an electronic variable capacitor,
Containing a plurality of electronic variable capacitor circuits, each electronic variable capacitor circuit
A first node connected to one side of the RF power supply;
A second node connected to the other side of the RF power supply;
A capacitor connected to the first node;
An inductor connected in series with the above capacitor;
a first switch connected in parallel with the above inductor; and
A semiconductor process system characterized by comprising a second switch connected in series with the inductor.
상기 제1 및 제2 스위치는
바디 다이오드를 포함하는 전력용 반도체 스위치인 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.
In Article 17,
The above first and second switches
An impedance matching circuit characterized by being a power semiconductor switch including a body diode.
상기 각 전자식 가변 커패시터 회로에 저전압 전원을 공급하는 외부 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 정합 회로.In Article 17,
An impedance matching circuit further comprising an external power supply for supplying low voltage power to each of the above electronic variable capacitor circuits.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2024/001449 WO2024210311A1 (en) | 2023-04-07 | 2024-01-31 | Electronic variable capacitor-based impedance matching circuit and semiconductor process system comprising same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230046073 | 2023-04-07 | ||
| KR20230046073 | 2023-04-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240150322A true KR20240150322A (en) | 2024-10-15 |
Family
ID=93114965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230088841A Pending KR20240150322A (en) | 2023-04-07 | 2023-07-10 | Electrical variable capacitor based impedance matching circuit and system for manufacturing semiconductor using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240150322A (en) |
-
2023
- 2023-07-10 KR KR1020230088841A patent/KR20240150322A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20230710 |
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| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20230710 Comment text: Patent Application |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20241218 Patent event code: PE09021S01D |