일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치, 및 플라즈마 장치에서의 전압 및 전류 모니터링 방법

출원번호 : 10-2020-0152308 (출원일: 2020-11-13)

등록번호 : 10-2463554 (등록일: 2022-11-01)

특허권자 : 충남대학교산학협력단

요약 : 본 발명은 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치, 및 플라즈마 장치에서의 전압 및 전류 모니터링 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 완벽 부유된 토로이달 코일을 포함하는 일체형 전압 및 전류 센서를 임피던스 정합기의 출력단과 소스부 사이에 구비하고, 상기 토로이달 코일의 양 끝단의 전압을 측정하여 상기 소스부에 인가되는 고주파(RF) 신호의 전압 및 전류를 계산함으로써, 센서 사이즈의 소형화가 가능하고 크로스토크 최소화를 통해 챔버의 소스부에 인가되는 정확한 전압 및 전류의 실시간 모니터링이 가능한 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치, 및 플라즈마 장치에서의 전압 및 전류 모니터링 방법을 제공한다.

대표청구항 : 반도체의 제조 및 가공 공정에 사용되는 플라즈마 발생을 위해 기설정된 주파수 및 파워레벨을 가지는 고주파(RF) 신호를 발생시켜 챔버로 전달하기 위한 고주파 생성기(RF generator)(301);상기 고주파 생성기와 상기 챔버 간의 임피던스를 매칭하기 위한 임피던스 정합기(matcher)(302);상기 챔버 내에 구비되어 상기 고주파 신호를 전달받는 소스부(source)(304);상기 고주파 신호가 전달되는 고주파(RF) 신호라인(401), 상기 고주파(RF) 신호라인으로부터 기설정된 간격을 두고 상기 고주파(RF) 신호라인 주위를 둘러싸며 접지에 대하여 부유(floating)된 토로이달 코일(402), 상기 토로이달 코일의 일측 끝단 및 타측 끝단을 포함하는 기설정된 지점들과 연결되어 상기 토로이달 코일의 일측 끝단의 전압(V1), 상기 토로이달 코일의 타측 끝단의 전압(V2), 상기 토로이달 코일의 양 끝단 사이의 전압(V3), 및 상기 토로이달 코일의 중간 지점의 전압(V4)을 측정하고 상기 측정된 전압을 전달받는 데이터 수집부(403)와, 상기 고주파(RF) 신호라인 및 상기 토로이달 코일을 차폐하는 쉴딩 박스(404)를 포함하며, 상기 임피던스 정합기의 출력단에 접속하여 상기 소스부로 인가되는 전압 및 전류를 감지하는 일체형 전압 및 전류 센서(303); 및상기 데이터 수집부로부터 전달받은 데이터로부터 상기 소스부로 인가되는 전압 및 전류를 모니터링하기 위한 제어부;를 포함하고,상기 제어부는,저항값을 알고 있는 저항에 대하여, 입력 전압(Vin), 입력 전류(Iin), 축전 결합 전압(VC), 및 유도 결합 전압(VI)과의 관계 및 대응 값에 대한 룩업테이블을 저장하고 있으며,상기 입력 전압은 상기 축전 결합 전압(VC)과 비례관계를 가지고 있으며,상기 입력 전류는 상기 유도 결합 전압(VI)과 비례관계를 가지고 있으며,상기 데이터 수집부로부터 전달받은 데이터로부터 상기 축전 결합 전압(VC) 및 상기 유도 결합 전압(VI)을 계산하고,상기 룩업테이블을 이용하여 상기 계산한 축전 결합 전압(VC)에 대응하는 입력 전압 및 상기 계산한 유도 결합 전압(VI)에 대응하는 입력 전류를 계산하는 것을 특징으로 하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치.

상세링크 : http://newsd.wips.co.kr/wipslink/api/dkrdshtm.wips?skey=3522464000513