Chamber Impedance RF Generator와 Impedance 관련 질문있습니다 [High Power RFG]
2016.06.04 16:52
안녕하세요..
저는 반도체회사에 근무하는 직장인입니다
RF Generator와 Impedance 관련 궁금한 것이 있어 자문을 얻고자합니다
현재 CVD 공정에서 일하고 있으며, ICP 설비를 다루고 있는데,
동일한 설비이나 Turbo Pump Model이 달라(RPM이 다름) 동일한 Gas 량을 Chamber에 넣어도 Chamber Pressure에 차이가 납니다
실제 공정진행 시 4.7mT, 6.7mT로 약 2mT 차이가 발생하는데요..
이러한 경우에 챔버의 Impedance에도 차이가 나는지, 또 차이가 난다면 어느정도가 나는지 알고 싶습니다.
또 하나는 RF Generator에 관한 질문인데요..
RF Generator는 2MHz를 사용하며, 3000KW출력을 내는 4개의 P/A Board로 구성되어 있어 최대 12000KW 출력을 낼수 있습니다.
P/A Board간의 Current Ballance가 중요하다고 하는데, 왜 중요한지 알고 싶으며,
현재 P/A Board 의 발열에 의한 Burnning 문제가 있는데, 이 Board 간 Current Ballance가 발열에도 영향을 미치는지 알고 싶습니다.
수식으로 설명이 가능하다면 더 이해가 잘 될 거 같은데.. 답변 부탁드립니다.
댓글 2
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정소율
2016.06.28 18:38
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김곤호
2016.07.15 01:48
위의 답변 감사합니다.
한가지 첨언을 하자면, ICP 및 CCP 반응기에 전력을 공급해서 플라즈마를 만들어 사용하는 시스템을 전원-매처-부하(load)로 볼 수 있겠고, 여기서 Load라는 chamber impedance 와 plasma impedence 로 구성된 값을 의미하겠고, 매처란 부하가 갖는 임피던스에서 리엑턴스 값을 상쇄하고, 반응기의 저항과 플라즈마 저항 값을 50옴에 맞추는 역할을 한다고 할 수 있겠습니다. 따라서 매처의 C1과 C2 (로드 및 tune의 cap 값은 반응기 및 플라즈마 리엑턴스 값을 상쇄하는 값이니, 이를 역해석 하면 플라즈마의 리엑턴스 값과 반응기의 리엑턴스 값을 알 수 있겠습니다.
따라서 플라즈마 생성 전에 반응기의 인덕턴스의 변화 혹은 리엑턴스 값의 해석 보다는 변화를 인지한다면 반응기의 상태, 대부분 반응기 내의 reactive cap 성분의 변화, 즉 전극이나 벽면의 미세 두께 변화를 절대값은 해석 하기 힘들더라도 변화 추이를 알 수 있고 PM등의 시간을 정하는 공정진단 데이터 혹은 TTTM(이상한 표현이긴 하지만) 데이터로 사용할 수가 있을 것입니다. 절대값의 의미를 해석하기 위해서는 반응기 구조 및 표면 코팅 막의 특징 등 현실적으로 알 수 없는 자료가 필요하여 해석은 거의 불가능 할 것 입니다만, 특정적인 부품의 변화는 추적을 해 볼 수는 있을 것도 같습니다. 아무튼 반응기의 임피던스 변화를 추적할 수가 있겠습니다.
두번쨰 플라즈마가 켜져있는 동안에 플라즈마가 drift 하고 있는 등의 변화 또한 플라즈마 임피던스의 변화를 매처의 c1/ c2 추적, 아니면 매처에서 얻어지는 전류/전압/위상차 값으로 부터 임피던스의 변화의 추적이 가능 할 것이고, 이를 VI sensor라 할 수 있습니다. 따라서 VI sensor는 오히려 매처에서의 신호를 해석함으로써 얻어 질 수도 있겠으며, 플라즈마의 임피던스 값의 변동 추이 측정에 활용할 수가 있겠습니다. 보다 정교하게 해석을 할 수 있다면 공정 중의 변화를 감지할 수 있는 방법들을 공정진단 연구에서 진행하고 있을 것 같습니다.
하지만 이 해석을 위해서는 반응기 내의 플라즈마를 회로 모델로 정확하게 만들 능력이 뒷 받침이 되어야 할 것 같습니다.
본 질문은 펌프의 TTTM을 의미하시는 것 같군요. 매처에서 얻어지는 정보가 펌프의 성능차이를 감지할 수는 없을 것 같습니다. 하지만 배경 압력으로 만들어지는 반응기의 Cap 값 차이 혹은 위와 같은 기저 압력차이로 인해서 만들어 지는 반응기 간의 (다른 펌프를 사용하는) 플라즈마 임피던스 차이는 임피던스 측정으로 부터 감지할 수가 있으며, 이 펌프의 성능 차이는 박막 결과를 크게 차이 나게 만듧니다. 따라서 두가지 펌프가 동일 공정 장비에 장착이 되어 있다면 각각의 공정장비는 서로 다른 결과를 가져오게 됩니다. 때로는 이를 C2C라 하기도 하고 TTTTM이라고 하기도 하는데, 분명하게는 펌프에 따른 공정 차이의 관계가 존재한다는 뜻이 됩니다. 박막외에서 식각에서도 매우 중요하며, 저희는 동일 펌프에서도 신/구 펌프의 식각 공정 결과의 차이의 공정진단을 경험한 바 있으니, 펌프의 성능을 일체화 시키는 일을 공정의 일관성 측면에서 매우 중요하겠습니다.
이 게시판을 통해 공부를 하고 있는 1인으로 알고 있는 부분에 대해서만 간략하게 설명을 드리겠습니다.
1. 챔버의 임피던스는 압력에 따라 유전 성능이 달라지므로 당연히 차이가 있을 것입니다.
정도의 차이는 수식보다는 측정을 통해 더 정확히 알 수 있습니다. 챔버 자체의 임피던스 변화율은 미미할 것으로 예상됩니다만,
플라즈마의 임피던스라면 다소간 차이가 발생할 것 같습니다.
플라즈마의 임피던스는 챔버에 인가되는 전압/전류/위상을 통해 측정하거나, 매칭 박스의 임피던스를 역계산하여 추정할 수 있습니다.
2. 언급하신 Unbalance가 발생할 경우 전류가 많은 흐르는 쪽의 소자가 수명이 줄어들게 됩니다.
하나의 소자가 Fail될 경우 다른 PA 소자의 과전류로 이어져 잇달아 발열, fail 될 수 있습니다.
Unbalance를 제어, 검출하는 것이 High Power RFG를 만드는 기반 기술입니다.