400kHz 페라이트 유도결합 플라즈마를 위한 디지털 임피던스 매칭 네트워크

Abstract

현재 반도체 산업에서 플라즈마는 다양한 공정에 적용되고 있으며, 고집적 대면적 공정을 위한 다양한 플라즈마원들이 개발 중에 있다. 이 중 유도결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP)는 현재 고밀도 플라즈마를 요구하는 공정에서 널리 쓰이고 있는 플라즈마원이다. 그러나 ICP는 안테나와 플라즈마 사이의 결합이 낮아 안테나의 전압과 전류가 높으며, 대면적에 적용하기 어려운 디자인 등의 여러 가지 문제점들을 가지고 있는데, 이러한 ICP의 문제를 해결하기 위한 방법으로 강자성체를 ICP에 응용하는 플라즈마원이 연구되어 왔고 일부 장치에 쓰이고 있다. 이것은 ICP의 많은 문제들을 해결하면서도 여러가지 장점을 가지는 것으로 평가 되어지고 있다. 강자성체를 이용한 ICP는 플라즈마와 안테나의 결합계수가 1에 가깝기 때문에 강자성체 ICP에서는 간편한 변압기 형태의 임피던스 매칭이 적용 가능하다. 이 논문에서는 릴레이를 이용하여 변압기의 권선수를 제어하는 방식을 통해 새로운 임피던스 매칭이 제안되었다. 간단한 매칭시스템을 구현하여 권선비가 바뀌었을 때 특성을 분석하였다. 기존의 수동 임피던스 매칭 시스템을 이용한 방법으로는 플라즈마를 유지하면서 임피던스 매칭을 할 수 없었으나, 2-채널 릴레이를 사용할 때 임피던스 매칭이 가능하였다. 그리고 디지털 회로와 마이크로 콘트롤러를 사용하여 디지털 임피던스 매칭 시스템을 구현하였다.; Low frequency(400kHz) Ferrite ICP has been proposed for large area processing. Because the coupling coefficient is close to 1, the transformer matching can be adapted to Ferrite ICP. The transformer matching system is simple. In this paper the new matching system by controlling the turns of transformer using relays is proposed for impedance matching. We developed a simple matching system and characterized to when the turns were changed. It was observed that the 2-channel relay is available for transformer matching and the high speed digital impedance matching network was possible by using the microcontroller and the digital circuit.