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Phase Shift 기능

ICP-PECVD, ICP-RIE장비와 같은 ICP(Inductive Coupled Plasma) Chamber에서 Plasma 전원으로 상측 Coil에 공급되는 ICP Power와 하측 Substrate전극에 Bias용 RF-Power를 적용할 경우, 2개의 RF-Generator을 사용하게 되는데, 통상 13.56MHz RF-Power을 상측 Coil과 하측 Substrate에 동시에 공급할 때, 가끔 가동 중 Plasma 떨림,꺼짐 현상 등 Matching이 되지 않는 경우가 발생되는데, 이것은 주파수가 동일한 RF-Power가 Chamber내부에서 상호 간섭을 일으켜 발생하는 것으로 Gas유량, 압력, RF-Power량에 따른 Chamber의 임피던스의 변화에 따라 간섭현상이 발생할 수 있다.

이런 상호간섭현상을 제거하기 위해서는 주파수가 서로 다른 RF-Power를 사용하거나, 주파수의 위상을 변화시켜 주어야 하는데, 동일 (13.56MHz)주파수의 RF-Power을 사용시에 Phase Shifter을 이용하여 위상을 조정함으로써 상호 간섭 현상을 제거 할 수 있다. 즉 간섭 발생시 상측 혹은 하측의 RF-Power의 위상을 [그림2]와 같이 조정하므로 써 안정적인 Plasma를 발생시킬 수 있다.

Matching Box의 부착

ICP Chamber에서의 Matching Box의 설치는 Antenna Coil과 Matching Box이 직접 연결되도록 하여야한다. 즉 Matching Box의 출력 단자와 Antenna Coil을 동관으로 연결하여 Water Cooling과 함께 RF-Power가 Antenna Coil에 전달 될수 있도록 설계하여야한다.
Matching Box에서 출력되는 RF- Power를 Cable을 통해 Antenna Coil에 전달시킬 경우 Cable에 상당한 열이 발생하여 열로 인해 Cable이 소손되는 경우가 많다. 따라서 Matching Box와 Antenna Coil이 일체형 구조로 연결 될 수 있도록 해야 한다

Load position과 Tune position의 의미

Load position과 Tune position의 표시치는 가변 capacitor의 용량 값에 대한 상대치로써 500~-500 범위내의 값을 가지며, 표시치가 ≒500의 값일 경우, 가변 capacitor(C1,C2)의 용량 값이 최소치에 있음을 의미하며, 표시치가 ≒-500의 값일 경우, 용량 값이 최대치에 있음을 의미합니다. 단 가변 capacitor의 최대 용량 값은 가변 capacitor에 병렬로 연결된 보조 capacitor을 더한 값으로 C1(max)+보조 capacitor = 최대 용량 값 이때, position표시치:-500이며 C1(min) +보조 capacitor=최소 용량 값 이때position표시치 : +500이다.

표시치에 대한 용량 값은 가변 capacitor가 가지고 있는 가변 용량 값을 500~-500범위 내에서 상대적으로 표시하는 값임을 의미합니다.
가변 capacitor C1을 Load측 AVC라고 하며, C2를 Tune 측 AVC라 합니다.
각각의 AVC는 제품에 따라 다소 다르지만 AMN-100 제품의 경우 C1의 가변 범위는 10~1000pF이며 C2의 가변 범위는 10~250pF입니다.
Load position과 Tune position의 표시 값의 범위는 500~-500으로 둘 다 같은 범위를 갖지만, 해당 capacitor의 가변 용량 값이 다르므로 서로 다른 용량 값을 갖게 된다.

RF-Generator를 이용한 플라즈마 발생장치에서 RF-Generator를 “ON”했을 때, 임피던스 매칭이 전혀 되지 않는 경우, Matching이 되지 않는 경우(장치간 cable 결선 문제)

㉠ Matching Controller의 Load/Tune Position이 변화하지 않고 정지 상태에 있는 경우
☞ Matching Controller의 전면 Panel에 RF-PWR “ON” Indicator LED가 꺼져 있는 상태로 RF-Power에서 matching Box로 Power가 전달되지 않고 있음을 뜻합니다. RF-Generator에서 Matcher 입력까지의 연결 케이블을 점검한다. 커넥터 불량 등이 원인이 될 수 있습니다.

㉡  Matching Controller의 Load/Tune position은 변화하나 메칭이 전혀 되지 않는 경우
☞ Matching Box출력에서 Chamber내 전극으로 연결되는 RF Line에서 결선 불량이 있을 때의 현상으로 대부분 Chamber내 전극에 RF-Line 연결 불량 시 발생하므로 전극 연결부를 재 확인합니다..

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고주파 동축 커넥터 설명

1.N-TYPE

N 형 콘넥타는 공칭임피던스 50Ω으로 설계되어 있으며, 75Ω 형도 공급되며 주로 높은 주파수(10,000MHz)에도 적합한 고급 콘넥터 입니다.

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

– IMPEDANCE : 50Ω
– COUPLING :5/8-24NEF – 2B
– INSULATION : Teflon
– FINISH : Gold plated center contact & nickel plated body
– INSULATION RESISTANCE : more than 100MΩ at 500VDC
– DIELECTRIC STRENGHT : more 1500VAC
– CONTACT RESISTANCE : Less than 3mΩ
– FREQUENCY : UP to 10GHz

2. M-TYPE

ELECTRICAL CHARACTERISTICS

– IMPEDANCE : 50Ω
– COUPLING : 5/8-24NEF – 2B
– INSULATION : Bakelite
– INSULATION RESISTANCE : more than 100MΩ at 500VDC
– DIELECTRIC STRENGHT : more 1000VAC
– CONTACT RESISTANCE : Less than 3mΩ
– FREQUENCY : UP to 10GHz

영신알에프 시스템 케이블

YSR RF SYSTEM CABLE Formation and Use.

1. POWER LOSS as length of RF COAXIAL CABLE

2. length of matching CABLE with each RF POWER

* LOAD IMPEDENCE가 10[Ω] 미만으로 현저하게 낮을 경우

3. AUTO MATCHING CONTROL CABLE
25PIN D-SUB CABLE
MATCHING COOLING CABLE
220VAC SINGLE PHASE

4. RG 393 TYPE COAXIAL CABLE 구조

Performance Data   – Impedance: 50 ± 2 ohms
– Velocity of Propagation: 80% nominal
– Time Delay: 1.27 ns/ft
– Capacitance: 25 pF/ft nominal
– Temperature Rating: -55°C to +200°C

① Conductor : 10AWG,7 strand of .38″, silver plated copper per ASTM B-298
② Dielectric : (LTE)Extruded expanded low density PTFE.
③ First Shield : Flat silver plated copper braid with 92% minimum optical coverage.
④ Second Shield : Braided silver plated copper with 95% optical coverage.
⑤ Outer Jacket : Overall jacket of extruded FEP. Final diameter .390” nominal.

Coaxial Cable 고주파 동축 케이블 개요

1. 용도 : 고주파 기기의 접속, 내부배선, 급전선

2. 특징 : RG Type 고주파 동축케이블은 일반적으로 폴리에틸렌 절연체를 사용함으로써 다음과 같은 특징을 같는다.
1. 절연 저항이 높다.
2. 절연내 전압이 높다.
3. 경량으로 취급이 용이하다
4. 내수성, 내노화 특성이 우수하다.
5. 기계적 강도가 높다.

3. 품명기호
품명기호는 예를 들어 RG-58A/U와 같이 표시되며 다음과 같은 의미를 갖는다.
예) RG-58A/U
RG : 고주파 케이블(Radio Guide)의 영문 약자
58 : 고주파 동축케이블 구분(종류)번호
A : Spec. 내용이 일부 변경되어진 품종 (Revise No.)
U : Mil의 일반(범용)규격품 (general utility의 약자)

4. 기호 인식

PVC – Polyvinylchloride PE – Solid Polyethlene PTFE – Polytetrafluoroethylene
TC – Tinned Copper SSP -Semi-Solid Polyethlene SC – Silver Covered Copper
SST – Semi-Solid Teflon NCV – Non contaminating Polyvinylchloride TEE – Tetrafluoroethylene
CWS – Copper covered steel FEP – Fluorinated ethylene propylene FPP – Cellular(foam)Polypropylene
SCW – Silver coated Copper weld A/M – Aluminum/mylar tape

5. 고주파용 동축 케이블 규격

Model Signal Delay

(ns/M)

Impedance

(ohms)

Temperature

Range

Center Dielectric Shield Jacket
 Mat. Overall Dia mm Mat. Overall Dia mm Mat. Overall Dia mm Mat. Overall Dia mm
 RG 214  5.0  50  -40℃(-25’CPV1) to + 70℃  CuAg  2.25  CuAg 7.25  CuAg 8.0 / 8.7  CuAg 10.80
 RG 393  4.8  50  -100℃ to + 260℃ (+200℃) FEP  CuAg  2.46  CuAg 7.25  CuAg 8.0 / 8.7  CuAg 9.90

Pulse Modulation RF POWER

일반적으로 RF-Generator의 출력파형은 [그림1]과 같이 연속적인 파형을 갖는다. 이런 연속된 신호를 일정한 주기로 “ON”/ “OFF”시킴으로써 [그림2]와 같은 제어신호에 따라 RF-Power 출력신호를 [그림3]과 같이 “ON”/ “OFF”시킬 수 있다. 제어신호는 10Hz∼100kHz까지 가변할 수 있으며, Duty비는 10∼90[%]범위에서 조절 가능하다.

RF-Power의 시간에 따른 변화는 전자에너지와 밀도를 변화 시킨다. 결과적으로 전자에너지를 점점 증감시켜가며 반응하도록 형성할 수 있다.

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AC 입력 전원에 따른 트랜스의 단자 선택

RF GENERATOR의 AC 입력 전원은 200V를 기준 전원으로 사용하고 있으나, 사용 장소에 따라 AC 전원이 220V가 아닌 경우가 있습니다. 이 경우에는 RF GENERATOR 내부의 주 전원용 트랜스의 1차 권수비를 조정해줄 필요가 있습니다.

주 전원용 트랜스는 RF GENERATOR 내부에 위치해 있으므로 모든 전원을 “OFF”한 후, Top-Cover를 분리하여 트랜스의 단자를 확인하여주십시오.

주 전원용 트랜스는 그림 1에서와 같이 1차 측과 2차 측에 각각 4개의 단자를 가지고 있으며, AC 입력 전원에 따라 단자를 선택하여 사용할 수 있도록 구성되어 있습니다. 트랜스 1차 측 단자의 선택은 실제 AC 전원 전압을 측정 확인 후, 해당 전압에 근접한 값이 표시된 단자에 ①번 전선을 옮겨 고정합니다.

만약 AC전원 전압과 트랜스 1차 측 선택 단자의 표시치와 전압 차이가 클 경우 RF GENERATOR에 손상을 줄 수 있습니다.

예를 들어 AC 입력 전원이 208V이고 트랜스 1차 선택 단자가 230V단자에 결선이 되어 있을 경우, 2차 측 유도 전압이  낮아지므로 W(전력)= V · I(전압 X 전류)에 의해 트랜스에 흐르는 전류는 상대적으로 높아지게 되며, 트랜스를 파괴시킬 수 있습니다. 트랜스 2차 측 단자의 선택은 공장 내에서 Test 후 결정되는 것이므로 ②번 전선은 사용자가 임의로 단자를 선택해서는 안됩니다. 이 점 꼭 유의해주십시오.

RF Noise 문제

RF POWER를 “ON”했을 때, Vacuum Gauge, Turbo Pump Controller, Gas Flow Controller 등의 장비가 오동작을 일으키는 경우, Vacuum Chamber의 접지가 좋지 않은 것이 주요 원인이 될 수 있습니다.

RF POWER를 “ON”했을 때 다른 기기가 오동작 하는 것은 RF POWER가 외부로 방사되어 다른 기기에 영향을 미치는 것으로 불안정한 Ground 접지가 원인이 되는 경우가 많습니다. RF 관련기기(RF GENERATOR, Matching Box)들은 Coaxial Cable로 연결이 되므로 외부와 차폐되어 있으나 Matching Box 출력 단자가 Chamber의 전극에 연결되는 과정에서 Ground 접지 및 RF 차폐가 완전하게 되지 않은 경우에 Noise 문제가 발생합니다.

Vacuum Chamber는 구조성 Bolt/Nut로 모든 Component들이 연결되므로 일반적으로 별도의 접지선을 연결하지 않아도 접지가 되는 경우도 있으나, 경우에 따라 접지가 불안정한 경우도 있습니다. 즉, Chamber를 지탱하는 구조물은 도색이 되어 있어 페인트로 인한 절연 및 접촉이 불안정한 경우가 있습니다. Chamber의 접지는 단순시 Test기로 저항 측정 시 “0Ω”을 의미하는 것이 아니므로 굵은 선을 사용하여 접지를 연결하는 것이 중요합니다.

접지선은 AC Line을 통해 외부에서 인입되는 접지선을 이용하여 Chamber에 연결하는 것이며 이 접지 Line은 진공장치 전체에 공통 접지가 되도록 연결합니다.

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RF Noise 문제

RF POWER를 “ON”했을 때, Vacuum Gauge, Turbo Pump Controller, Gas Flow Controller 등의 장비가 오동작을 일으키는 경우, Vacuum Chamber의 접지가 좋지 않은 것이 주요 원인이 될 수 있습니다.

RF POWER를 “ON”했을 때 다른 기기가 오동작 하는 것은 RF POWER가 외부로 방사되어 다른 기기에 영향을 미치는 것으로 불안정한 Ground 접지가 원인이 되는 경우가 많습니다. RF 관련기기(RF GENERATOR, Matching Box)들은 Coaxial Cable로 연결이 되므로 외부와 차폐되어 있으나 Matching Box 출력 단자가 Chamber의 전극에 연결되는 과정에서 Ground 접지 및 RF 차폐가 완전하게 되지 않은 경우에 Noise 문제가 발생합니다.

Vacuum Chamber는 구조성 Bolt/Nut로 모든 Component들이 연결되므로 일반적으로 별도의 접지선을 연결하지 않아도 접지가 되는 경우도 있으나, 경우에 따라 접지가 불안정한 경우도 있습니다. 즉, Chamber를 지탱하는 구조물은 도색이 되어 있어 페인트로 인한 절연 및 접촉이 불안정한 경우가 있습니다. Chamber의 접지는 단순시 Test기로 저항 측정 시 “0Ω”을 의미하는 것이 아니므로 굵은 선을 사용하여 접지를 연결하는 것이 중요합니다.

접지선은 AC Line을 통해 외부에서 인입되는 접지선을 이용하여 Chamber에 연결하는 것이며 이 접지 Line은 진공장치 전체에 공통 접지가 되도록 연결합니다.