KR100417649B1 - Observation apparatus for plasma - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마 발생장치를 포함하는 챔버형 장치에 있어서, 플라즈마의 온/오프 상태를 감지할 수 있는 플라즈마 관측 장치로서, 일반적인 플라즈마 관측 장치에서 발생할 수 있는 오동작을 방지하고 고온의 환경에서도 기능을 유지할 수 있도록 하기 위하여, 선택적인 영역의 빛인, 자외선만을 감지하며, 공랭식 냉각방법을 가지는 포토 다이오드를 포함하는 플라즈마 관측 장치를 제공하여 보다 개선된 플라즈마 모니터링 장치를 제공한다.The present invention provides a chamber type apparatus including a plasma generator, wherein the plasma observer is capable of detecting an on / off state of a plasma, and prevents malfunctions that may occur in a general plasma observer and maintains a function even in a high temperature environment. In order to be able to do so, the present invention provides a plasma monitoring apparatus including a photodiode that senses only ultraviolet light, which is an optional region of light, and has an air cooling method.
Description
본 발명은 플라즈마(plasma)의 관측 장치에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 플라즈마 발생장치를 포함하는 박막 증착용 챔버형 장치에 있어서, 플라즈마 발생장치를 통하여 발생된 플라즈마의 온/오프 상태를 관측하는 플라즈마 관측 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for observing plasma, and more particularly, to a thin film deposition chamber type apparatus including a plasma generator, wherein the plasma for observing an on / off state of plasma generated through the plasma generator is provided. It relates to an observation device.
플라즈마(Plasma)란 종래의 고체, 액체, 기체로 구분되는 세가지 상태가 아닌 '제 4의 물질상태'로 정의되는 상태로, 전기적으로 양과 음의 총 전하 수는 거의 같아서 전체적으로는 중성을 띄지만 부분적으로 전하를 가지는 기체의 집단 상태를 의미한다.Plasma is defined as 'fourth material state' rather than three states classified as solid, liquid, and gas, and is generally neutral due to the almost same total number of charges. Means the collective state of a gas having a charge.
이러한 플라즈마는 근래에 들어 고분자의 표면처리나 금속 표면처리 또는 환경 정화 및 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel) 등 우리 산업의 다양한 분야에 응용되고 연구되는 대상인데, 특히 최근에 반도체를 이용하는 반도체 소자나 액정 디스플레이 기판 등의 첨단소자의 박형화, 소형화 및 경량화의 추세에 힘입어, 이들을 구성하는 구성소자를 미세 패턴으로 가공하여 소형화하는 공정방법에 플라즈마가 사용됨으로써 더욱 관심을 높이고 있다.These plasmas have recently been applied and researched in various fields of our industry, such as polymer surface treatment, metal surface treatment or environmental purification and plasma display panels, and in particular, semiconductor devices or liquid crystals using semiconductors in recent years. Thanks to the trend of thinning, miniaturization, and lightening of high-tech devices such as display substrates, plasma has been increasingly used in the process method of processing and miniaturizing the constituent elements constituting them into fine patterns.
현재 산업적으로 이용이 활발한 플라즈마는 저온 글로우 방전 플라즈마로서, 이러한 저온 글로우 방전 플라즈마는 반도체 공정 등에서 플라즈마 식각(Plasma Etch) 및 증착(PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 또는 금속이나고분자의 표면처리 등의, 미세하면서도 저온의 환경을 필요로 하는 분야에서 종래의 공정을 대체하고 있다. 또한 더 나아가 플라즈마만이 제공할 수 있는 물질이나 환경을 이용하기 위한 응용분야가 점점 더 확대되고 있다.At present, the industrially active plasma is a low temperature glow discharge plasma, and the low temperature glow discharge plasma is used in plasma processing and plasma etching (PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) or surface treatment of metals or polymers. It replaces the conventional process in the field which requires a fine and low temperature environment. In addition, applications for using materials or environments that only plasma can provide are increasing.
도 1은 일반적인 고주파(RF : radio frequency)전력을 이용한 유도결합(ICP : Inductive Coupled Plasma)방식의 플라즈마 발생장치를 포함하는, 반도체 제조용 챔버형 장치(10)의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view schematically illustrating a structure of a chamber type device 10 for manufacturing a semiconductor including a plasma generator of an inductive coupled plasma (ICP) method using general radio frequency (RF) power.
일반적인 챔버형 장치(10)는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 영역(12)과, 이러한 플라즈마 발생 영역(12)으로부터 발생된 플라즈마를 통하여 대상물의 처리공정이 이루어지는 반응 영역(14)으로 구분되는 챔버(16)와, 챔버 내부를 적절한 작업환경으로 조성하는 환경제어장치(21)와, 이러한 챔버 내로 인입되는 여러 종류의 원료물질을 저장하는 소스물질저장장치(18)와, 이러한 소스물질저장장치(18)의 작동을 제어하는 제어부(20)를 포함하여 이루어진다.The general chamber type apparatus 10 includes a chamber 16 which is divided into a plasma generation region 12 for generating a plasma and a reaction region 14 in which an object is processed through a plasma generated from the plasma generation region 12. ), An environmental control device 21 for creating an appropriate working environment inside the chamber, a source material storage device 18 for storing various kinds of raw materials introduced into the chamber, and such a source material storage device 18. It includes a control unit 20 for controlling the operation of.
이때, 상기 플라즈마 발생영역(12)에는 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생장치가 위치하는데. 이러한 플라즈마 발생장치는, RF전원(4)이 인가되는 RF전극(2)과, RF전원(4)과 RF전극(2) 사이에서 전압을 매칭하는 매칭회로(6)가 위치한다.At this time, the plasma generating region 12 is a plasma generating device for generating a plasma. In such a plasma generating apparatus, an RF electrode 2 to which an RF power source 4 is applied and a matching circuit 6 for matching a voltage between the RF power source 4 and the RF electrode 2 are located.
또한 챔버의 반응영역(14) 내에는 피 처리되는 대상물(23)로, 통상 반도체용 기판인 웨이퍼와, 이러한 대상물(23)이 장착되는 테이블(24)이 위치하고, 상기 테이블(24) 내에는 전술한 RF전극(2)과 대향되는 다른 한쪽전극의 역할을 하는 접지전극(26)이 위치한다.In the reaction region 14 of the chamber, an object to be processed 23 is a wafer, which is a semiconductor substrate, and a table 24 on which the object 23 is mounted. The ground electrode 26 serving as the other electrode opposite to one RF electrode 2 is located.
이러한 챔버 내부의 플라즈마 발생영역(12)과 반응영역(14) 사이에는 두 영역간의 환경(압력 및 온도차이)을 구분하기 위하여 절연체 판(22)이 위치하여 두 영역을 분리한다.The insulator plate 22 is positioned between the plasma generating region 12 and the reaction region 14 inside the chamber to separate the environment (pressure and temperature difference) between the two regions.
전술한 구성을 가지는 챔버(16)내에서 플라즈마를 이용한 처리공정이 일어나는 과정을 설명하면, 먼저 제어부(20)에 의하여 소스물질저장장치(18)에 저장된 기체물질이 챔버(16)의 내부로 인입되고, 이때 플라즈마 발생 영역(12)의 RF전극(2)에는 고주파 전압이 인가되어 RF전극(2)과 접지전극(26) 사이에 강한 전기장을 형성하게 된다.Referring to the process in which the plasma processing process occurs in the chamber 16 having the above-described configuration, first, the gaseous material stored in the source material storage device 18 is introduced into the chamber 16 by the controller 20. In this case, a high frequency voltage is applied to the RF electrode 2 of the plasma generation region 12 to form a strong electric field between the RF electrode 2 and the ground electrode 26.
이러한 전기장은 챔버(16)내의 반응영역(14)에 유입된 기체를 플라즈마 상태로 여기하고, 이러한 플라즈마를 사용하여 챔버의 반응영역(14)에서는 목적하는 소정의 처리공정이 일어나게 된다.This electric field excites the gas introduced into the reaction zone 14 in the chamber 16 into a plasma state, and the desired predetermined process occurs in the reaction zone 14 of the chamber using this plasma.
한편 전술한 플라즈마를 이용하는 챔버형 장치에 있어서, 인가된 RF 전압에 의하여 올바르게 플라즈마가 발생되고, 양호한 상태를 유지하여야 목적하는 처리공정이 올바르게 수행되므로, 이러한 플라즈마의 온/오프 상태를 관측하여 점검하는 것은 매우 중요한 부분이다.On the other hand, in the chamber type apparatus using the above-described plasma, since the plasma is generated correctly by the applied RF voltage, and the desired treatment process is correctly performed only when it is maintained in a good state, the on / off state of the plasma is observed and checked. Is a very important part.
따라서 플라즈마의 상태를 관측할 수 있는 여러 가지 방법이 개발되었는데, 현재 사용되고 있는 플라즈마 관측방법으로는 윈도우를 이용하여 육안으로 관측하는 광학적 방법과, RF전극에 인가되는 전류의 양을 통하여 간접적으로 플라즈마의 상태를 모니터링 하는 전류측정방법 및 포토다이오드를 이용하는 방법 등이 있다.Therefore, various methods for observing the state of the plasma have been developed. The currently used plasma observing method includes an optical method of visual observation using a window and an indirect method of plasma through the amount of current applied to the RF electrode. Current measurement method for monitoring the status and the method using a photodiode.
이중 광학적 방법이란 챔버의 측면에 그 내부를 볼 수 있는 통상사파이어(sapphire) 등의 투명한 재질로 이루어지는 윈도우(window)를 설치하여 육안으로 직접 플라즈마의 상태를 관측하는 가장 간단한 방법이다.The dual optical method is the simplest method of observing the state of plasma directly with the naked eye by installing a window made of a transparent material such as sapphire that can see the inside of the chamber.
한편, 전술한 바와 같이 챔버의 내부는 목적에 알맞은 공정을 수행하기 위하여 불순물을 최소로 한 상태에서 환경 즉, 온도, 압력, 진공 상태 등이 정확하게 제어되어야 하는데, 이러한 챔버의 측면에 플라즈마의 상태를 관측하기 위한 윈도우를 설치할 경우에는, 이 윈도우에 의하여 정확한 환경의 조정과 유지가 어려운 문제가 있다.On the other hand, as described above, the environment, that is, the temperature, the pressure, the vacuum state, etc. must be precisely controlled in a state where the impurities are minimized in order to perform a process suitable for the purpose. In the case of providing a window for observation, there is a problem that it is difficult to adjust and maintain an accurate environment.
또한 RF전극에 인가되는 RF전류의 양을 통하여 플라즈마의 상태를 간접적으로 측정하는 전류측정방법은, 전술한 광학적 방법의 단점을 극복할 수 있으나, 이 방법 또한 전류의 양을 통하여 간접적으로 플라즈마의 상태를 측정하는 방법을 사용하므로 정확한 측정이 불가능한 문제가 있다.In addition, the current measurement method of indirectly measuring the state of the plasma through the amount of RF current applied to the RF electrode can overcome the disadvantages of the above-described optical method, but this method also indirectly states of the plasma through the amount of current. There is a problem that can not be accurately measured because the method of measuring.
예를 들면, RF 전극으로 올바른 전류가 인가되었으나 환경 기타 다른 원인으로 인하여 전류가 방전되어 플라즈마가 발생하지 않는 경우에도, 전류측정방법을 사용하면 올바르게 플라즈마가 발생한 것으로 관측되므로 신뢰성이 저하된다.For example, even when the correct current is applied to the RF electrode but the plasma is not generated due to the discharge of the current due to the environment or other causes, the current measurement method is observed to generate the plasma correctly, thereby reducing the reliability.
이러한 문제를 극복한 플라즈마 관측방법이 포토다이오드를 이용하는 플라즈마 관측방법인데 이러한 포토다이오드를 통한 플라즈마 관측방법을 도면을 통하여 자세히 설명한다.The plasma observation method overcoming these problems is a plasma observation method using a photodiode. The plasma observation method using the photodiode will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 포토다이오드를 통한 플라즈마 관측장치가 장착된 챔버의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a chamber equipped with a plasma observation apparatus through a photodiode.
챔버형 장치의 구성은 기본적으로 전술한 도 1과 같이 이루어지나, 구체적인형상은 목적에 따라 다양한 바, 설명을 쉽게 하기 위하여 돔(dome) 형상의 챔버(40)를 일례로 들어 설명하며, 도 1과 동일 부분은 동일부호를 사용한다.The configuration of the chamber-type device is basically made as shown in Figure 1 described above, but the specific shape is various according to the purpose, in order to facilitate the description dome (dome) shaped chamber 40 as an example, Figure 1 The same parts as are used with the same symbols.
돔 형상의 챔버(40)는 도면에 도시한 바와 같이, 플라즈마 발생영역과 반응영역으로 구분되는 챔버로서, 상기 반응영역과 플라즈마 발생영역을 구분하는 절연판(22)이 돔 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는데, 이러한 돔 형상의 절연판(22)은 통상 투명한 재질인 쿼츠(quartz)등으로 이루어지며, 이러한 돔 형상의 절연판(22)과, 벨자(bell-jar) 형태의 챔버커버(3)에 의하여 플라즈마 발생영역이 정의된다.As shown in the figure, the dome-shaped chamber 40 is a chamber divided into a plasma generation region and a reaction region, and the insulating plate 22 separating the reaction region and the plasma generation region has a dome shape. The dome-shaped insulation plate 22 is usually made of quartz, which is a transparent material. The dome-shaped insulation plate 22 and the bell-jar chamber cover 3 form a plasma. The generation area is defined.
벨자 형태의 챔버커버(3)는, 그 안쪽 면에 금속물질로 이루어진 RF 전극(2)이 위치하게 되는데, 이러한 RF전극은(2) 외부의 RF전원(4)과, RF전원으로부터 인가되는 전류를 매칭하는 매칭장치(6)와 전기적으로 연결되고, 이러한 돔 형상의 절연판(22)의 하부의 반응영역에는 웨이퍼(23)가 장착되는 테이블(24)이 위치한다.In the bell-shaped chamber cover 3, an RF electrode 2 made of a metallic material is positioned on an inner surface thereof. The RF electrode 2 is an external RF power source 4 and a current applied from the RF power source. Is electrically connected to the matching device 6 that matches the table, and a table 24 on which the wafer 23 is mounted is located in the reaction region below the dome-shaped insulating plate 22.
이러한 챔버(40)에는, 반응영역에서 발생되는 플라즈마의 온/ 오프 및 상태를 관측할 수 있는, 포토다이오드를 사용하는 플라즈마 관측장치가 장착되는데, 포토다이오드(photo diode)란, 여기에 조사되는 빛을 감지하여 전류 또는 기전압(起電壓)을 일으키는 전기적 소자이다. 이러한 포토다이오드를 사용하여 이루어지는 플라즈마 관측장치는 플라즈마로부터 발생된 빛을 통하여 그 온/오프 상태를 관측하는 방법을 사용한다.The chamber 40 is equipped with a plasma observing apparatus using a photodiode capable of observing the on / off and state of the plasma generated in the reaction region. The photodiode is light irradiated thereto. It is an electrical device that senses and generates current or electromotive voltage. Plasma observing apparatus using such a photodiode uses a method of observing the on / off state through the light generated from the plasma.
즉, 기체상태의 물질이 플라즈마로 여기될 때는 자외선에서 가시광선 영역의 빛을 발생하게 되는데, 포토다이오드 플라즈마 관측장치는 포토다이오드를 사용하여 플라즈마가 방출하는 가시광선과 자외선을 감지하여 이를 전류신호로 전환하고, 이러한 전류신호를 관측 가능한 데이터 신호로 변환하여 이를 모니터링 하는 장치이다.That is, when the gaseous substance is excited by the plasma, it generates light in the visible region from ultraviolet rays. The photodiode plasma observation device detects visible rays and ultraviolet rays emitted by the plasma using a photodiode and converts them into a current signal. And, this device converts the current signal into an observable data signal and monitors it.
이러한 포토다이오드를 사용하는 플라즈마 관측장치는 도면에 표시된 바와 같이, 플라즈마 발생영역 내에서, 투명한 절연판(22) 위에 장착된 포토다이오드(45)와, 이러한 포토다이오드(45)가 유도하는 기전력을 데이터 신호로 전환하는 신호변환부(50)와, 이 데이터 신호를 모니터링 하는 모니터장치(52)로 이루어진다. 이때 포토다이오드는, 도면에 도시되지는 않았지만 일반적으로 투명한 절연물질의 밀폐된 하우징(housing) 내부에 위치하여, 보호되기도 한다.As shown in the drawing, the plasma observing apparatus using the photodiode includes a photodiode 45 mounted on the transparent insulating plate 22 and an electromotive force induced by the photodiode 45 in the plasma generating region. And a monitor unit 52 for monitoring the data signal. The photodiode, though not shown in the figures, is generally located inside a closed housing of a transparent insulating material and may be protected.
즉, 챔버(40)내의 반응영역에서 플라즈마가 방출하는 빛이 투명한 절연판(22)을 통하여 포토다이오드(45)로 조사되면, 상기 포토다이오드(45)는 이를 전류로 변환하고, 이러한 전류는 신호변환부(50)에서 모니터링이 가능한 데이터 신호로 전환하여 모니터장치(52)를 통하여 모니터링된다.That is, when the light emitted from the plasma in the reaction region in the chamber 40 is irradiated to the photodiode 45 through the transparent insulating plate 22, the photodiode 45 converts it into a current, the current is converted into a signal The control unit 50 converts the data signal into a monitorable data signal and monitors it through the monitor device 52.
이러한, 포토 다이오드를 사용하는 플라즈마 관측장치는 챔버의 반응환경에 영향을 주지 않고, RF전극으로부터 인가된 전압이 방전되어 플라즈마가 발생되지 않을 경우에는 동작을 하지 않으므로 전술한 다른 플라즈마 관측 방법보다 개선된 방법이라 할 수 있다.The plasma observing apparatus using the photodiode does not affect the reaction environment of the chamber and does not operate when the voltage applied from the RF electrode is discharged so that no plasma is generated. It can be called a method.
그러나, 이러한 포토 다이오드를 이용한 플라즈마 발생장치는 포토 다이오드가 열에 약한 특성을 가지고 있어, 통상 포토다이오드가 80℃ 이상의 고온으로 상승될 경우에는 사용이 어렵고, 포토다이오드가 챔버내부에 장치된 다른 장치에 의한 빛(웨이퍼 테이블 내의 히터가 발생하는 적외선 등)을 감지하여 작동되는 등의 오동작의 발생 확률이 높은 문제를 가지고 있다.However, the plasma generator using such a photodiode has a weak characteristic in that the photodiode is heat-resistant, and thus it is difficult to use it when the photodiode is elevated to a high temperature of 80 ° C. or higher, and the photodiode is caused by another device installed inside the chamber. There is a problem that a high probability of malfunction, such as being activated by sensing light (infrared light generated by a heater in a wafer table).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 고온의 환경에서도 사용이 가능하고, 플라즈마 이외의 빛에는 동작을 하지 않는 보다 개선된 플라즈마 관측장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems and to provide an improved plasma observation apparatus that can be used in a high temperature environment, and does not operate in light other than plasma.
도 1은 일반적인 챔버형 장치를 블록으로 도시한 블록 구성도1 is a block diagram showing a general chamber type device in blocks
도 2는 일반적인 포토 다이오드 방식의 플라즈마 관측 장치가 장착된 챔버형 장치의 구조를 개략적으로 도시한 개략 단면도2 is a schematic cross-sectional view schematically showing the structure of a chamber-type device equipped with a general photodiode type plasma observation device.
도 3은 본 발명의 플라즈마 관측장치의 구조를 블록으로 도시한 블록 단면도Figure 3 is a block cross-sectional view showing the structure of the plasma observation device of the present invention in blocks
도 4는 본 발명의 플라즈마 관측장치가 장착된 챔버형 장치를 개략적으로 도시한 개략 단면도Figure 4 is a schematic cross-sectional view schematically showing a chamber-type device equipped with a plasma observation device of the present invention
도 5는 본 발명에 따른 자외선 다이오드 하우징을 도시한 사시도5 is a perspective view of the ultraviolet diode housing according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 관측장치의 자외선 다이오드 하우징을 포함하는 테프론 원형링을 도시한 사시도Figure 6 is a perspective view showing a Teflon circular ring including the ultraviolet diode housing of the plasma observation device according to the present invention
<도면의 주요 부호에 대한 명칭><Name of Main Code in Drawing>
100 : 플라즈마 관측장치 102 : 자외선 다이오드 하우징100: plasma observation device 102: ultraviolet diode housing
103 : 자외선 다이오드 110 : 신호처리부103: ultraviolet diode 110: signal processing unit
112 : 전류인입부 114 : 경고부112: current input section 114: warning section
116 : 신호변환부 118 : 데이터 송출부116: signal converter 118: data transmitter
120 : 모니터링 장치120: monitoring device
본 발명은 이상과 같은 목적을 달성하기 위하여 챔버와, 상기 챔버의 내부를 제 1 영역과, 처리대상물을 처리하는 밀폐된 제 2 영역으로 구분하는 절연판과, 상기 챔버 외부에서 상기 제 2 영역으로 RF전압을 인가하는 RF전원을 가진 플라즈마 챔버에서, 상기 제 2 영역에 공급된 RF전압에 의해 발생되는 플라즈마를 관측하기 위한 플라즈마 관측장치로서, 상기 챔버의 제 2 영역에서 발생된 플라즈마의 자외선만을 선택적으로 감지하여 기전력을 발생시키는 자외선포토다이오드와; 상기 자외선포토다이오드로부터 상기 기전력을 인가 받아 데이터 신호로 변환하는 신호처리부와; 상기 신호처리부에서 변환된 데이터신호를 인가 받아 모니터링하는 모니터링 장치를 포함하는 플라즈마 관측장치를 제공한다.The present invention provides a chamber, an insulating plate for dividing the interior of the chamber into a first region, a sealed second region for processing the object, and RF from the outside of the chamber to the second region. A plasma observing apparatus for observing a plasma generated by an RF voltage supplied to the second region in a plasma chamber having an RF power supply for applying a voltage, wherein only the ultraviolet rays of the plasma generated in the second region of the chamber are selectively An ultraviolet photodiode for sensing and generating electromotive force; A signal processor which receives the electromotive force from the ultraviolet photodiode and converts the electromotive force into a data signal; Provided is a plasma observation device including a monitoring device for receiving and monitoring the data signal converted by the signal processor.
특히 상기 신호처리부는 상기 RF전원과 연결되어 상기 제 2 영역으로 인가되는 0W 이상의 전압을 감지하여, 상기 모니터링 장치를 턴-온 하는 것을 특징으로한다.In particular, the signal processing unit is connected to the RF power, it is characterized in that the sensing voltage of more than 0W applied to the second area, it is characterized in that the monitoring device is turned on.
또한 상기 신호처리부에서 상기 모니터링장치를 턴-온 한 후 수 초 내에 상기 자외선포토다이오드로부터 발생된 기전력이 인가되지 않을 경우에 경고 메세지를 상기 모니터링 장치에 나타나게 하는 경고부를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.The signal processing unit may further include a warning unit for displaying a warning message to the monitoring device when the electromotive force generated from the ultraviolet photodiode is not applied within a few seconds after turning on the monitoring device.
또한 상기 자외선포토다이오드는 투명한 절연물질로 이루어지는 자외선포토다이오드 하우징의 내부에 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ultraviolet photodiode is characterized in that it is located inside the ultraviolet photodiode housing made of a transparent insulating material.
특히, 상기 자외선포토다이오드 하우징은 상기 챔버의 제 2 영역에서 상기 절연판과 접촉하며, 일부가 챔버외부로 노출되어 장착된 것을 특징으로 한다.In particular, the ultraviolet photodiode housing is in contact with the insulating plate in the second region of the chamber, characterized in that the part is exposed and mounted outside the chamber.
또한 상기 자외선포토다이오드 하우징의 챔버외부로 노출된 부분에, 하우징의 내부로 공기가 유입되고, 유출될 수 있는, 서로 대향하는 위치에 형성된 다수개의 홀을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the UV photodiode housing is characterized in that it further comprises a plurality of holes formed in opposing positions, the air can be introduced into the interior of the housing, the outlet portion exposed to the outside of the chamber.
또한 상기 절연판은 상기 제 1 영역쪽으로 불룩한 원형돔형상이며, 상기 포토다이오드 하우징을 지지하며 상기 절연판을 감싸는 원형링을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.The insulating plate may have a circular dome shape toward the first region, and further includes a circular ring supporting the photodiode housing and surrounding the insulating plate.
특히 상기 원형링은 절연재질인 것을 특징으로 하며, 상기 원형링을 이루는 절연물질은 테프론 재질인 것을 특지으로 한다.In particular, the circular ring is characterized in that the insulating material, the insulating material constituting the circular ring is characterized in that the Teflon material.
이하 본 발명의 실시예를 도면을 통하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명에 따른 포토다이오드를 사용한 플라즈마관측장치는 도 3에 도시된 바와 같이 플라즈마로부터 발생된 빛을 전기적 신호로 변환하는 포토다이오드, 특히 바람직하게는 자외선 다이오드(103)와, 이러한 자외선 다이오드(103)로부터 인가되는 전기적 신호를 처리하는 신호 처리부(110)와, 이러한 신호처리부(110)로부터 처리된 신호를 모니터링 하는 모니터링 장치(120)로 이루어진다.Plasma observation apparatus using a photodiode according to the present invention is a photodiode, particularly preferably the ultraviolet diode 103 and the ultraviolet diode 103, which converts light generated from the plasma into an electrical signal as shown in FIG. The signal processing unit 110 for processing the electrical signal applied from the, and the monitoring device 120 for monitoring the signal processed by the signal processing unit 110.
이때 본 발명에 사용되는 포토 다이오드는 자외선만을 선택적으로 감지하는 자외선 다이오드(103)를 사용하는 것을 특징으로 하는데, 즉 이러한 자외선다이오드는 자외선부터 가시광선 및 적외선파장의 모든 빛을 감지하는 일반적인 포토다이오드와는 달리, 자외선이 가지는 파장인 400nm 이하의 파장을 가지는 빛만을 선택적으로 감지하여 기전력을 발생시키는 자외선 다이오드를 사용하는데, 이 자외선 다이오드(103)는 바람직하게는 투명한 절연물질의 하우징(102)의 내부에 장착되어, 물리적 충격 등으로부터 보호된다.In this case, the photodiode used in the present invention is characterized by using an ultraviolet diode (103) for selectively detecting only ultraviolet light, that is, such a UV diode and a general photodiode for detecting all light from ultraviolet to visible and infrared wavelengths. In contrast, the UV diode is used to generate an electromotive force by selectively detecting only light having a wavelength of 400 nm or less, which is the wavelength of the ultraviolet ray, which is preferably the inside of the housing 102 of the transparent insulating material. It is mounted on and protected from physical shocks and the like.
이러한 자외선 다이오드(103)는 일반화된 제품으로 당업자에게는 친숙한 소자이다.The ultraviolet diode 103 is a generalized product and is familiar to those skilled in the art.
또한 본 발명에 따른 신호 처리부(110)는 전술한 자외선 다이오드(103)로부터 발생된 전류가 인가되는 전류 인입부(112)와, 상기 전류 인입부(112)로 인입된 전류를 인가 받아 모니터링 할 수 있는 데이터 신호로 변환하는 신호 변환부(116)와, 상기 신호 변환부(116)에서 변환된 데이터 신호를 모니터링 장치로 송출하는 데이터 송출부(118)로 이루어진다.In addition, the signal processing unit 110 according to the present invention may be monitored by receiving the current input unit 112 and the current drawn in the current input unit 112 to which the current generated from the above-described ultraviolet diode 103 is applied. And a signal transmitter 116 for converting the data signal into a data signal, and a data transmitter 118 for transmitting the data signal converted by the signal converter 116 to the monitoring apparatus.
특히, 본 발명에서는 신호 처리부(110)내에 챔버형 장치의 RF전원(도 4의 4 참조)과 전기적으로 연결되어, 챔버가 구동될 때, RF전원(4)으로부터 RF전극(2)으로 인가되는 전압이 0W이상일 경우에, 이를 감지하여 모니터링 장치(120)를턴-온(turn-on) 하며, 수초내에 상기 자외선 다이오드(103)로부터 전류 인입부(112)로 전류가 인가되지 않을 경우에, 모니터링 장치(120)에 경고메세지를 송출하도록 하는 데이터 송출부(118)와 연결된 경고부(114)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.Particularly, in the present invention, the signal processing unit 110 is electrically connected to the RF power source (see 4 in FIG. 4) of the chamber-type device, and is applied from the RF power source 4 to the RF electrode 2 when the chamber is driven. When the voltage is 0W or more, it detects this and turns on the monitoring device 120, and when no current is applied from the ultraviolet diode 103 to the current inlet 112 within a few seconds, the monitoring is performed. It further comprises a warning unit 114 connected to the data sending unit 118 to send a warning message to the device 120.
이러한 본 발명에 따른 신호 처리부(110)의 데이터 송출부(118)로부터 송출된 데이터 신호를 모니터링 할 수 있는 모니터링 장치(120)가 포함한다.The monitoring device 120 capable of monitoring the data signal transmitted from the data transmission unit 118 of the signal processing unit 110 according to the present invention includes.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 플라즈마 관측장치의 자외선 다이오드는 챔버 내부의 환경이 고온일 경우에도 사용이 가능하도록 챔버의 일측 벽면에 위치하며, 공냉식 냉각방법을 통하여 냉각되는 것을 특징으로 하는데, 이러한 본 발명에 따른 플라즈마 관측장치의 자외선 다이오드의 장착 방법을 도 4와 도 5를 통하여 설명한다.The ultraviolet diode of the plasma observing apparatus according to the present invention having the above-described configuration is located on one side wall of the chamber so that it can be used even when the environment inside the chamber is high temperature, and is cooled by an air-cooled cooling method. The mounting method of the ultraviolet diode of the plasma observing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
본 발명에 따른 플라즈마 관측장치의 자외선 다이오드가 장착된 챔버형 장치는 도 4 와 같이 구성되는 바, 이러한 챔버의 구조는 설명의 편의를 위하여 전술한 돔형 챔버를 예로 들며, 동일부호를 사용하여 설명한다.The chamber-type apparatus equipped with the ultraviolet diode of the plasma observing apparatus according to the present invention is configured as shown in FIG. 4, and the structure of the chamber is described by using the same reference numeral as the above-described dome-shaped chamber for convenience of description. .
본 발명에 따른 플라즈마 관측장치의 자외선 다이오드를 포함하는 하우징(102)은 챔버의 벽면에, 벨자 형태의 챔버커버(3) 및 그 내면의 RF 전극(2)과 그 하부의 절연판(22) 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는데, 이러한 자외선 다이오드를 포함하는 하우징(102)이 장착됨으로써 발생하는 챔버 커버(3)와 그 하부의 절연막(22) 사이의 공간은, 열에 강하며 일정정도의 탄성을 가지는 합성 수지물질 일례로 테프론(teflon)등의 재질로 충진하여 자외선 다이오드를 포함하는 하우징(102)을 실딩(shielding)하게 된다.The housing 102 including the ultraviolet diode of the plasma observing apparatus according to the present invention is formed on the wall of the chamber, between the bell-shaped chamber cover 3 and the inner surface of the RF electrode 2 and the lower insulating plate 22. Characterized in that the space between the chamber cover 3 and the insulating film 22 thereunder, which is generated by mounting the housing 102 including such a ultraviolet diode, is a composite that is resistant to heat and has a certain degree of elasticity. For example, the resin material is filled with a material such as teflon to shield the housing 102 including the ultraviolet diode.
즉, 도 6과 같이 자외선 다이오드 하우징이 끼워질 수 있도록, 하우징의 외부면적과 동일한 크기를 가지는 홀(150)이 형성된 테프론 링(101)을, 챔버의 커버(3)와 절연막(22)사이 측벽에 위치하게 하고, 이러한 테프론 링에 형성된 홀(150)에 자외선 다이오드를 포함하는 자외선 다이오드 하우징(102)을 끼워 넣음으로써 본 발명에 따른 자외선 다이오드는 챔버에 장착된다.That is, as shown in FIG. 6, the Teflon ring 101 having the hole 150 having the same size as the outer area of the housing is formed so that the ultraviolet diode housing can be fitted into the sidewall between the cover 3 of the chamber and the insulating film 22. And the ultraviolet diode housing 102 including the ultraviolet diode in the hole 150 formed in the Teflon ring is mounted in the chamber.
이때 전술한 테프론 링(101)은 자외선 다이오드의 하우징(102)보다 작은 두께를 가지고 있으므로, 자외선 다이오드 하우징(102)의 일부는 테프론 링(101)의 홀(150)에 끼워지나 일부는 외부로 노출된다.In this case, since the above-described Teflon ring 101 has a thickness smaller than that of the UV diode housing 102, a part of the UV diode housing 102 is inserted into the hole 150 of the Teflon ring 101, but a part thereof is exposed to the outside. do.
또한 본 발명에 따른 자외선 다이오드 하우징(102)은 도 5 와 같이, 테프론 링에 끼워질 경우에, 외부로 노출되는 부분의 서로 대향하는 측면에 공기가 유입되고 유출될 수 있는 유입홀(104) 및 유출홀(105)이 형성되어 있는바, 이를 통하여 그 내부의 자외선 다이오드(103)는 공냉식으로 냉각이 된다.In addition, the ultraviolet diode housing 102 according to the present invention, as shown in Figure 5, when it is fitted to the teflon ring, the inlet hole 104 that can be introduced into the air flows in and out of the opposite side of the portion exposed to the outside and Outflow hole 105 is formed, through which the ultraviolet diode 103 therein is cooled by air cooling.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 플라즈마 관측장치가 장착된 챔버에 있어서 플라즈마의 온/오프 동작을 감지하는 과정은 먼저 RF전원(4)으로부터 0W이상의 전압이 챔버 커버의 RF전극(2)으로 인가되면서 시작된다.(이하 도 3, 4 참조)In the chamber equipped with the plasma observing apparatus according to the present invention having the above-described configuration, a process of detecting on / off operation of the plasma is first applied to the RF electrode 2 of the chamber cover by a voltage of 0W or more from the RF power source 4. (See Figures 3 and 4 below).
본 발명에 따른 신호처리부(110)의 경고부(114)에서 RF전원(4)으로부터 발생한 0W이상의 전압을 감지하여 모니터링 장치(120)를 턴-온 하게 되고, 수초 내에 자외선 다이오드(103)로부터 전류가 인가되지 않으면 모니터링장치(120)에 경고 메시지를 보내게 되어 플라즈마 발생장치의 동작의 이상 유무를 알 수 있게 한다.The warning unit 114 of the signal processing unit 110 according to the present invention senses a voltage of 0W or more generated from the RF power source 4 to turn on the monitoring device 120, and the current from the ultraviolet diode 103 within a few seconds. If it is not authorized to send a warning message to the monitoring device 120 it is possible to know whether the operation of the plasma generating device.
또한 챔버 내부에서 인가된 RF전압(4)에 의하여 수초내에 올바르게 플라즈마가 발생하면, 이때 발생하는 자외선은 투명한 절연판(22)을 통하여 본 발명에 따른 자외선 다이오드(103)를 포함하는 자외선 다이오드 하우징(102)에 조사되고, 이를 감지한 자외선 다이오드(103)는 기전력을 발생시켜 신호 처리부(110)의 전류 인입부(112)로 인가하게 된다. 이후 이러한 전류는 신호 변환부(110)에서 데이터 신호로 변환되어 데이터 송출부(118)를 통하여 모니터링 장치(120)로 보내짐으로써 이를 모니터링장치에 표시하여 플라즈마의 온(on) /오프 상태를 확인하게 된다.In addition, if the plasma is generated correctly within a few seconds by the RF voltage (4) applied inside the chamber, the ultraviolet rays generated at this time through the transparent insulating plate 22, the ultraviolet diode housing 102 including the ultraviolet diode 103 according to the present invention ) Is irradiated to and detected by the ultraviolet diode 103 to generate an electromotive force and apply it to the current inlet 112 of the signal processor 110. Then, the current is converted into a data signal by the signal converter 110 and sent to the monitoring device 120 through the data transmitter 118 to display it on the monitoring device to check the on / off state of the plasma. Done.
특히 본 발명에 따른 자외선다이오드는 전술한 바와 같이 자외선만을 감지하여 기전력을 발생시키게 되므로, 챔버 내부의 다른 광원에 영향을 받지 않아 보다 정확한 플라즈마 관측이 가능하고, 이러한 자외선 다이오드는 자외선 다이오드 하우징에 의하여 보호되며, 테프론 링에 끼워질 경우에, 외부로 노출되는 부분에 공기가 유입되고 유출될 수 있는, 서로 대향하는 홀이 형성되므로 공냉식 냉각을 하게되어 150℃ 정도의 고온에서도 사용이 가능하게 된다.In particular, since the ultraviolet diode according to the present invention generates an electromotive force by detecting only ultraviolet rays as described above, it is not affected by other light sources inside the chamber, so that more accurate plasma observation is possible, and the ultraviolet diode is protected by the ultraviolet diode housing. And, when fitted in the Teflon ring, air is introduced into and out of the part exposed to the outside, so that the holes are formed to face each other, so that the air-cooled cooling can be used even at a high temperature of about 150 ℃.
이러한 본 발명에 따른 플라즈마 관측장치는 전술한 바와 같이 자외선만을 감지하는 자외선 다이오드를 사용하므로 플라즈마에 의한 자외선만을 감지 할 수 있어, 챔버내의 다른 빛에 의한 영향을 받지 않아 오동작의 발생 확률을 감소시킬 수 있다.Since the plasma observation apparatus according to the present invention uses an ultraviolet diode that detects only ultraviolet rays as described above, it can only detect ultraviolet rays caused by plasma, thereby reducing the probability of malfunction due to being not affected by other light in the chamber. have.
또한 본 발명에 따른 플라즈마 관측장치의 자외선 다이오드를 포함하는 하우징은 열에 강한 테프론 재질에 의하여 보호되면서 일부가 외부로 노출되고, 이러한 노출부분에 공기가 유입되고 유출되수 있는 공랭식의 구조를 가짐으로써, 챔버 내부의 온도가 고온으로 상승하여도 사용이 가능한 장점이 있다.In addition, the housing including the ultraviolet diode of the plasma observing apparatus according to the present invention is protected by a heat resistant Teflon material and partly exposed to the outside, by having an air-cooled structure that allows air to enter and outflow to such exposed part, the chamber Even if the internal temperature rises to a high temperature, there is an advantage that can be used.
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