[논문]450mm 반도체 CVD 장비 및 300mm F-CVD 공정용 8kW급 주파수 가변형 RF Generator 개발

김대욱; 양대기; 안영오; 임은석; 최대규; 최상돈

450mm 반도체 CVD 장비 및 300mm F-CVD 공정용 8kW급 주파수 가변형 RF Generator 개발
Development of 8kW Variable Frequency RF Generator for 450mm CVD & 300mm F-CVD process 원문보기

김대욱 ((주)뉴파워프라즈마) , 양대기 ((주)뉴파워프라즈마) , 안영오 ((주)뉴파워프라즈마) , 임은석 ((주)뉴파워프라즈마) , 최대규 ((주)뉴파워프라즈마) , 최상돈 ((주)뉴파워프라즈마)

450mm 반도체 CVD 장비 개발 및 300mm F-CVD (Flowable CVD) 공정 개발에 있어서 공정 마진 확보 및 막질 품질 개선을 위해 주파수 가변형 RF Generator가 필수적으로 요구되고 있다. 20nm이하 STI (Shallow Trench Isolation), PMD (Pre-metal Dielectric) & IMD (Inter-Metal Dielectric) 미세공정 gap fill에 많은 문제점이 도출되고 있으며, 이유로는 Generator 고정 주파수에서 Matching Time delay 또는 Shooting에 의한 산포의 한계로 파악되었으며, 주파수 가변에 의한 고속 Tune 기능이 요구되어진다. 따라서 400kHz 주파수 가변형 RF-Generator 개발을 진행하였으며 본 논문을 통해 개발되어진 장비의 성능과 시험 평가한 결과를 소개하고자 한다.

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가설 설정

Frequency 360kHz ∼ 440kHz 까지 5kHz 단위로 Auto Scan을 실행 한다. 3. Frequency가 바뀔 때 마다 발생되는 Reflect power를 체크 한다. 4.

제안 방법

Step Time 20ms, N2 30sccm, 0.024torr, Set Power 5kW, 최적 Matching Point L/T 5.74/4.53, 400kHz(압력 0.034torr일 경우 390kHz)로 잡아 놓고 Test를 진행 하였다. Step Time 20ms에서 기본적으로 최적 Matching을 못하는 현상이 역시 나타났으며, Step Time을 늘릴 경우 최적 Matching Frequency 근처에서 Matching 되는 현상이 나타났다.
기본적인 구성은 3상 208[V] 입력 전원을 다이오드로 정류하여 정류된 직류전압을 커패시터를 통해 평활하여 Power Amp 에 안정된 직류를 공급하는 DC LINK 모듈부, 3상 208[V] 입력전원을 공급받아 +5V, +12V, ±12V, 24V 등의 DC전원으로 전환하여 안정된 전원을 Controller 및 PWM Drive 회로에 공급하는 역할을 수행하는 Aux SMPS, 400kHz ±10%의 RF출력을 발생시키기 위한 Power Amp부, 고조파 성분 제거를 위한 LPF(Low Pass Filter)부, 진행전력과 반사전력 및 임피던스 검출을 위한 고정밀 검출회로부, 제어부로 구성되어 있으며, 제어부는 PWM 제어 IC와 Micro Processor를 사용하여 출력 전력 설정, 제어 Mode 설정, 과전압 보호, 과전류 보호 등의 기능을 탑재 하였다.

대상 데이터

전원장치는 19″ 표준랙 Type 기준으로 설계되었으며 가로 482m * 세로 520mm * 높이 176mm이며 무게는 약 50kg이다.

성능/효과

034torr일 경우 390kHz)로 잡아 놓고 Test를 진행 하였다. Step Time 20ms에서 기본적으로 최적 Matching을 못하는 현상이 역시 나타났으며, Step Time을 늘릴 경우 최적 Matching Frequency 근처에서 Matching 되는 현상이 나타났다. 시간이 늘어날수록 양호한 결과가 나타남을 알 수 있었다.

후속연구

400kHz 가변 주파수 적용한 국내 Generator 제품은 없으며 국외는 D사가 유일하며 Selective Frequency 기술 적용한 사례는 본 논문에 소개된 제품이 처음이다. 450mm 반도체 CVD 장비 개발 및 300mm F CVD 공정 개발에 있어서 공정 마진 확보 및 막질 품질 개선을 위해 본 개발품이 기여하리라 여겨지며, 차후 연구계획은 파워용량을 더 증대한 15kW급 주파수 가변형 제너레이터를 개발하고자 한다.

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