KR101324990B1 - 플라즈마 측정 장치 및 측정 방법 - Google Patents

플라즈마 측정 장치 및 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101324990B1
KR101324990B1 KR1020110089172A KR20110089172A KR101324990B1 KR 101324990 B1 KR101324990 B1 KR 101324990B1 KR 1020110089172 A KR1020110089172 A KR 1020110089172A KR 20110089172 A KR20110089172 A KR 20110089172A KR 101324990 B1 KR101324990 B1 KR 101324990B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
frequency
antenna
electron
transmitting antenna
Prior art date
Application number
KR1020110089172A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130025698A (ko
Inventor
유신재
김정형
유광호
성대진
신용현
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020110089172A priority Critical patent/KR101324990B1/ko
Publication of KR20130025698A publication Critical patent/KR20130025698A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101324990B1 publication Critical patent/KR101324990B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/04—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

본 발명은 플라즈마 측정 장치 및 플라즈마 측정 방법을 제공한다. 이 장치는 플라즈마 내부에 삽입되고 전자기파를 발산하는 송신 안테나, 플라즈마 내부에 삽입되고 송신 안테나와 나란히 배치되는 수신 안테나, 가변 주파수를 안테나에 송신 안테나에 제공하고, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 전기적 특성을 측정하여 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 임피던스를 출력하는 네트워크 분석부, 및 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 임피던스를 분석하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하는 처리부를 포함한다.

Description

플라즈마 측정 장치 및 측정 방법{PLASMA MEASURING APPARATUS AND PLASMA MEASURING METHOD}
본 발명은 플라즈마의 특성을 측정하는 플라즈마 측정 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 전자-중성 충돌 주파수를 측정하는 플라즈마 측정 장치에 관한 것이다.
종래에는 전자 밀도와 전자-중성입자 충돌 주파수를 통해서 공정을 모니터링하는 장치로 SEERS(self excited electron resonance spectroscopy)가 사용되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 광학적인 방법을 사용하지 않고 전기적 방법으로 신뢰성 있는 전자-중성 충돌 주파수(electron-neutral collision frequency) 구하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 측정 장치는 플라즈마 내부에 삽입되고 전자기파를 발산하는 송신 안테나; 플라즈마 내부에 삽입되고 상기 송신 안테나와 나란히 배치되는 수신 안테나; 가변 주파수를 안테나에 상기 송신 안테나에 제공하고, 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 전기적 특성을 측정하여 상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 임피던스를 출력하는 네트워크 분석부; 및 상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 임피던스를 분석하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하는 처리부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 송신 안테나는 네트워크 분석부로부터 전력을 공급받는 중심 도선; 상기 중심 도선을 감싸는 절연체; 및 접지되고 상기 절연체를 감싸는 외부 도선을 포함할 수 있다. 상기 중심 도선의 일부가 상기 플라즈마에 노출되도록 상기 절연체의 일부가 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수신 안테나는 중심 도선; 상기 중심 도선을 감싸는 절연체; 및 접지되고 상기 절연체를 감싸는 외부 도선을 포함할 수있다. 상기 중심 도선의 일부가 상기 플라즈마에 노출되도록 상기 절연체의 일부가 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 측정 방법은 플라즈마에 노출되는 송신 안테나와 플라즈마에 노출되고 저항에 연결된 수신 안테나 사이에 주파수에 따른 투과계수 또는 스케터링 매트릭스를 측정하는 단계; 상기 투과계수 또는 스케터링 매트릭스를 이용하여 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 직렬 임피던스를 추출하는 단계; 및 상기 직렬 임피던스를 이용하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 직렬 임피던스를 이용하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하는 단계는 상기 직렬 임피던스의 허수부를 미분하여 미분한 영인 제1 미분 주파수 및 제2 미분 주파수를 추출하는 단계; 및 상기 제1 미분 주파수 및 상기 제2 미분 주파수를 이용하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 직렬 임피던스는 서로 직렬 연결된 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕터; 상기 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕터에 병렬 연결된 플라즈마 축전기; 상기 플라즈마 축전기의 일단과 상기 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕터의 일단이 연결되는 제1 노드에 연결되는 송신 안테나 쉬스 축전기; 및 상기 플라즈마 축전기의 타단과 상기 플라즈마 저항 및 플라즈마 인턱의 타단이 연결되는 제2 노드에 연결되는 수신 안테나 쉬스 축전기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 측정 장치는 플라즈마를 이용하는 공정에 적용하여 전자-중성입자 충돌 주파수(electron-neutral collision frequency)의 시간에 따른 변화를 측정할 수 있다. 전자-중성입자 충돌 주파수는 공정의 미세한 제어할 수 있다. 구체적으로, 전자-중성입자 충돌 주파수는 진공 용기의 리크(leak) 감지, 챔버 벽의 오염 상태확인, 챔버 세정의 종료 시점의 확인을 제공할 수 있다. 본 발명은 종래의 광학적 방법(SEERS)에 비하여 경제적이고 작은 부피로 전자-중성입자 충돌 주파수를 제공할 수 있다. 또한, 플라즈마 밀도가 추가적으로 관측될 수 있다. 또한, 본 발명은 설치가 용이하고 기존의 방법에 비해서 특정 지점을 선택하여 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 측정 장치의 송신 안테나와 수신 안테나를 설명하는 단면도이다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 측정 장치의 등가 회로도이다.
도 5는 주파수에 따른 직렬 임피던스의 허수부(리액턴스)를 표시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 밀도(원형,Wrx)와 랑뮈어 프로브를 이용한 전자밀도(사각형, SLP)를 비교하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중성-전자 충돌 주파수(원형,Wrx)와 랑뮈어 프로브를 이용하여 구한 중성-전자 충돌 주파수(사각형, EEDF))를 표시한다.
반도체, LCD, 태양전지 등을 생산하기 위하여 플라즈마 공정은 널리 이용되고 있다. 플라즈마 공정의 신뢰성을 확보하기 위하여 플라즈마의 상태 또는 공정조건 등을 실시간으로 모니터링하는 기술이 요구된다. 플라즈마의 상태를 나타내는 변수 중 전자 밀도와 전자-중성입자 충돌 주파수(electron-neutral collision frequency)는 매우 중요한 변수이다. 전자 밀도와 전자-중성입자 충돌 주파수를 통해서 공정을 모니터링하는 장치로 SEERS(self excited electron resonance spectroscopy)가 사용되고 있다. 하지만 SEERS에서 얻어진 전자밀도와 전자-중성입자 충돌 주파수는 플라즈마 전체를 평균한 결과이다. SEERS는 전체적인 공정 상태의 확인을 제공할 수 있으나, 특정 지점에서의 플라즈마 상태를 측정하지 못한다. 따라서 특정지점의 전자밀도와 전자-중성입자 충돌 주파수를 실시간으로 모니터링하는 기술이 요구된다.
또한, 간접적으로, 전자-중성입자 충돌 주파수는 전자 에너지 분포 함수(electron energy distribution function)을 이용하여 계산될 수 있다. 상기 전자 에너지 분포 함수는 랑뮈어 프로브를 이용하여 측정될 수 있다. 전자 에너지 분포 함수를 이용한 방법은 정확성이 떨어진다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 측정 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 측정 장치의 송신 안테나와 수신 안테나를 설명하는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 플라즈마 측정 장치는 송신 안테나(122), 수신 안테나(124), 네트워크 분석부(126), 및 처리부(128)를 포함한다.
송신 안테나(122)는 플라즈마 내부에 삽입되고 전자기파를 발산한다. 상기 송신 안테나(122)는 상기 네트워크 분석부(126)의 제1 포트와 동축 케이블을 통하여 연결될 수 있다. 상기 송신 안테나(122)는 네트워크 분석부(126)로부터 전력을 공급받는 중심 도선(122a), 상기 중심 도선(122a)을 감싸는 절연체(122b), 및 접지되고 상기 절연체(122b)를 감싸는 외부 도선(122c)을 포함할 수 있다. 상기 중심 도선(122a)의 일부가 상기 플라즈마에 노출되도록 상기 절연체(122b)의 일부가 제거될 수 있다. 상기 절연체(122b)가 제거된 부분에서 전자기파가 방사된다. 상기 방사된 전자기파는 플라즈마를 통과하여 상기 수신 안테나(124)에 수신될 수 있다. 상기 중심 도선(122a)은 원통형 금속 원형 막대 형상일 수 있다. 상기 송신 안테나(122)의 주위에 플라즈마 쉬스(plasma sheath)가 형성될 수 있다. 플라즈마 쉬스(plasma sheath)는 쉬스 정전용량(Cs)을 가질 수 있다.
수신 안테나(124)는 플라즈마 내부에 삽입되고 상기 송신 안테나(122)와 나란히 배치될 수 있다. 상기 수신 안테나(124)와 상기 송신 안테나(122)는 동일한 구조일 수 있다. 상기 수 안테나(124)는 상기 네트워크 분석부(126)의 제2 포트에 동축 케이블을 통하여 연결될 수 있다. 상기 수신 안테나(124)는 중심 도선(124a), 상기 중심 도선(124a)을 감싸는 절연체(124b), 및 접지되고 상기 절연체(124b)를 감싸는 외부 도선(124c)을 포함할 수 있다. 상기 중심 도선(124a)의 일부가 상기 플라즈마에 노출되도록 상기 절연체(124b)의 일부가 제거될 수 있다.
상기 송신 안테나(122)의 노출된 길이는 L이고, 반경은 r일 수 있다. 플라즈마에 노출된 상기 송신 안테나(122)의 주위에는 플라즈마 쉬스가 형성될 수 있다. 상기 플라즈마 쉬스의 두께는 s일 수 있다. 또한, 상기 송신 안테나(122)의 전압은 V1이다.
상기 수신 안테나(124)의 노출된 길이는 L이고, 반경은 r일 수 있다. 플라즈마에 노출된 상기 수신 안테나의 주위에는 플라즈마 쉬스가 형성될 수 있다. 상기 플라즈마 쉬스의 두께는 s일 수 있다. 또한, 상기 수신 안테나(124)의 전압은 V2이다. 상기 수신 안테나(124)와 송신 안테나(122)의 이격된 거리는 d이다.
상기 네트워크 분석부(126)는 주파수의 변경이 가능한 RF 발진부를 포함할 수 있다. 상기 네트워크 분석부(126)의 주파수는 수백 khz 내지 수십 Ghz를 스캔할 수 있다. 상기 네트워크 분석부(126)의 스캔 시간은 수 초 이내일 수 있다.
상기 네트워크 분석부(126)는 주파수에 따른 스케터링 매트릭스(scattering matrix)를 추출할 수 있다. 상기 네트워크 분석부(126)는 가변 주파수를 상기 송신 안테나(122)에 제공한다. 상기 네트워크 분석부(126)는 상기 송신 안테나(122)와 상기 수신 안테나(124) 사이의 전기적 특성(스캐터링 매트릭스, 임피던스 매트릭스, 트랜스미션 매트릭스)을 측정하여 상기 송신 안테나(122)와 수신 안테나(124) 사이의 직렬 임피던스(Zs)를 출력할 수 있다.
처리부(128)는 상기 송신 안테나(122)와 수신 안테나(124) 사이의 직렬 임피던스(Zs)를 분석하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출할 수 있다.
상기 플라즈마는 챔버(131)의 내부에 형성될 수 있다. 에너지 인가 수단(136)은 상기 챔버(131) 내부에 플라즈마를 형성할 수 있다. 상기 에너지 인가 수단(136)은 유도 결합 안테나, 축전 결합 전극, 또는 초고주파를 전송하기 위한 도파관과 유전체판일 수 있다.
상기 에너지 인가 수단(136)이 축전 결합 전극인 경우, RF 전원(132)은 상기 에너지 인가 수단(136)에 RF 전력을 제공할 수 있다. 임피던스 매칭 네트워크(134)는 상기 RF 전원(132)과 상기 에너지 인가 수단(136) 사이에 배치될 수 있다.
상기 챔버(131)는 배기부(142)에 의하여 배기될 수 있다. 또한, 가스 공급부(148)는 가스를 상기 챔버(131)에 제공할 수 있다. 상기 가스 공급부(148)와 상기 챔버(131) 사이에 밸브(144) 및 유량 조절 수단(146)이 배치될 수 있다.
상기 챔버(131)의 내부에는 기판 홀더(138)가 배치될 수 있다. 상기 기판 홀더(138) 상에 기판(137)이 장착될 수 있다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 측정 장치의 등가 회로도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 송신 안테나와 수신 안테나는 직렬 임피던스(Zs)로 표현될 수 있다.
상기 직렬 임피던스(Zs)는 서로 직렬 연결된 플라즈마 저항(Rp) 및 플라즈마 인덕터(Lp), 상기 플라즈마 저항(Rp) 및 플라즈마 인덕터(Lp)에 병렬 연결된 플라즈마 축전기(C0), 상기 플라즈마 축전기(C0)의 일단과 상기 플라즈마 저항(Rp) 및 플라즈마 인덕터(Rp)의 일단이 연결되는 제1 노드(N1)에 연결되는 송신 안테나 쉬스 축전기(CS1), 및 상기 플라즈마 축전기(C0)의 타단과 상기 플라즈마 저항(Rp) 및 플라즈마 인덕터(Lp)의 타단이 연결되는 제2 노드(N2)에 연결되는 수신 안테나 쉬스 축전기(Cs2)를 포함할 수 있다.
상기 송신 안테나에서부터 플라즈마를 지나 상기 수신 안테나까지의 직렬 임피던스(Zs)는 다음과 같이 표시될 수 있다.
Figure 112011068900133-pat00001
Figure 112011068900133-pat00002
여기서, L은 송신 안테나의 길이이고, s는 플라즈마 쉬스(plasma sheath)의 두께이고, r은 송신 안테나의 반경이고, d는 송신 안테나의 중심과 수신 안테나의 중심 사이의 거리이고, ε0은 진공의 유전율이고, λDe는 드바이 길이(Debye Length)이고, ωpe는 플라즈마 각주파수이고, ν는 전자-중성의 충돌 주파수이고, ω는 송신 안테나에서 방사되는 각주파수다.
2 포트 네트워크의 스케터링 매트릭스의 S21 성분 및 직렬 임피던스(Zs)는 다음과 같이 표시될 수 있다.
Figure 112011068900133-pat00003
여기서, Z0는 R네트워크 분석부의 내부 임피던스 또는 동축 케이블의 특성 임피던스(characteristic impedance), Vg는 네트워크 분석부의 진폭이다. 통상적으로, Z0는 50 오옴일 수 있다. 주파수에 따른 S21 성분은 네트워크 분석부에 의하여 측정될 수 있다. S21 성분은 제2 포트에서의 투과 계수(transmission coefficeint)와 동일할 수 있다.
상기 직렬 임피던스(Zs)는 실수부(Re(Zs))와 허수부(Im(Zs))를 가질 수 있다. 직렬 임피던스의 실수부(Re(Zs))는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011068900133-pat00004
Figure 112011068900133-pat00005
또한, 직렬 임피던스의 허수부(Im(Zs))는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011068900133-pat00006
직렬 임피던스(Zs)의 허수부(Im(Zs))를 각주파수(ω)로 미분하여 영이되는 조건에 의하여, 2개의 공명 각주파수가 존재한다. 공명 각주파수(ωrX)는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011068900133-pat00007
공명 각주파수(ωrX)를 이용하면, 전자-중성 충돌 주파수(ν) 및 플라즈마 각주파수(ωpe)가 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112011068900133-pat00008
또한, 플라즈마 각주파수는 다음과 같이 표시될 수 있다.
Figure 112011068900133-pat00009
이에 따라, 플라즈마 밀도(전자 밀도)는 상기 플라즈마 각주파수의(ωpe) 함수로 표현될 수 있다.
도 5는 주파수에 따른 직렬 임피던스의 허수부(리액턴스)를 표시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, ωrX (-)와 ωrX (+)를 수학식 7 및 수학식 8에 대입하여, 전자-중성 충돌 주파수(ν), 플라즈마 각주파수(ωpe), 및 플라즈마 밀도(ne)가 구해질 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 밀도(원형,Wrx)와 랑뮈어 프로브를 이용한 전자밀도(사각형, SLP)를 비교하는 도면이다.
에너지 인가 수단에 공급되는 전력에 따라 플라즈마 밀도(전자 밀도, ne)가 표시된다. 전자 밀도와 랑뮈어 프로브를 이용한 전자밀도는 약간의 차이가 있다. 그러나, 본 발명에 의한 플라즈마 밀도가 더욱 정확한 값으로 평가된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중성-전자 충돌 주파수(원형,Wrx)와 랑뮈어 프로브를 이용하여 구한 중성-전자 충돌 주파수(사각형, EEDF))를 표시한다.
랑뮈어 프로브를 이용하여 구한 중성-전자 충돌 주파수(ν)는 다음과 같이 계산되었다.
Figure 112011068900133-pat00010
여기서, ng는 중성 입자의 밀도, ne는 전자 밀도, m은 전자의 질량, ge는 전자의 에너지 분포 함수(electron energy distribution function, EEDF), σ는 산란 단면적, ε은 전자의 운동 에너지이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중성-전자 충돌 주파수(ν)와 랑뮈어 프로브를 이용하여 구한 중성-전자 충돌 주파수(ν)는 서로 차이가 있다. 그러나, 플라즈마 밀도의 부정확성 및 에너지 분포 함수의 부정확성 등에 기인하여 랑뮈어 프로브 방식의 오차가 더 클 것으로 판단된다.
본 발명에 의한 중성-전자 충돌 주파수(ν)는 매우 고속으로 주파수를 스캔하여 추출될 수 있다. 따라서, 상기 중성-전자 충돌 주파수(ν)는 공정의 이상을 감지하는 수단으로 사용될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
122: 송신 안테나
124: 수신 안테나
126: 네트워크 분석부
128: 처리부

Claims (5)

  1. 플라즈마 내부에 삽입되고 전자기파를 발산하는 송신 안테나;
    플라즈마 내부에 삽입되고 상기 송신 안테나와 나란히 배치되는 수신 안테나;
    가변 주파수를 안테나에 상기 송신 안테나에 제공하고, 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 전기적 특성을 측정하여 상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 임피던스를 출력하는 네트워크 분석부; 및
    상기 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 직렬 임피던스를 분석하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하는 처리부를 포함하고,
    상기 처리부는 상기 직렬 임피던스의 허수부를 미분하여 미분한 영인 제1 미분 주파수 및 제2 미분 주파수를 추출하고, 상기 제1 미분 주파수 및 상기 제2 미분 주파수를 이용하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하고,
    상기 직렬 임피던스는:
    서로 직렬 연결된 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕터;
    상기 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕터에 병렬 연결된 플라즈마 축전기;
    상기 플라즈마 축전기의 일단과 상기 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕터의 일단이 연결되는 제1 노드에 연결되는 송신 안테나 쉬스 축전기; 및
    상기 플라즈마 축전기의 타단과 상기 플라즈마 저항 및 플라즈마 인턱의 타단이 연결되는 제2 노드에 연결되는 수신 안테나 쉬스 축전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 측정 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 송신 안테나는:
    네트워크 분석부로부터 전력을 공급받는 중심 도선;
    상기 중심 도선을 감싸는 절연체; 및
    접지되고 상기 절연체를 감싸는 외부 도선을 포함하고,
    상기 중심 도선의 일부가 상기 플라즈마에 노출되도록 상기 절연체의 일부가 제거된 것을 특징으로 하는 플라즈마 측정 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 수신 안테나는:
    중심 도선;
    상기 중심 도선을 감싸는 절연체; 및
    접지되고 상기 절연체를 감싸는 외부 도선을 포함하고,
    상기 중심 도선의 일부가 상기 플라즈마에 노출되도록 상기 절연체의 일부가 제거된 것을 특징으로 하는 플라즈마 측정 장치.
  4. 플라즈마에 노출되는 송신 안테나와 플라즈마에 노출되고 저항에 연결된 수신 안테나 사이에 주파수에 따른 투과계수 또는 스케터링 매트릭스를 측정하는 단계;
    상기 투과계수 또는 스케터링 매트릭스를 이용하여 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나 사이의 직렬 임피던스를 추출하는 단계; 및
    상기 직렬 임피던스를 이용하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 직렬 임피던스를 이용하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하는 단계는:
    상기 직렬 임피던스의 허수부를 미분하여 미분한 영인 제1 미분 주파수 및 제2 미분 주파수를 추출하는 단계; 및
    상기 제1 미분 주파수 및 상기 제2 미분 주파수를 이용하여 전자-중성 충돌 주파수를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 직렬 임피던스는:
    서로 직렬 연결된 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕터;
    상기 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕터에 병렬 연결된 플라즈마 축전기;
    상기 플라즈마 축전기의 일단과 상기 플라즈마 저항 및 플라즈마 인덕터의 일단이 연결되는 제1 노드에 연결되는 송신 안테나 쉬스 축전기; 및
    상기 플라즈마 축전기의 타단과 상기 플라즈마 저항 및 플라즈마 인턱의 타단이 연결되는 제2 노드에 연결되는 수신 안테나 쉬스 축전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 측정 방법.
  5. 삭제
KR1020110089172A 2011-09-02 2011-09-02 플라즈마 측정 장치 및 측정 방법 KR101324990B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110089172A KR101324990B1 (ko) 2011-09-02 2011-09-02 플라즈마 측정 장치 및 측정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110089172A KR101324990B1 (ko) 2011-09-02 2011-09-02 플라즈마 측정 장치 및 측정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130025698A KR20130025698A (ko) 2013-03-12
KR101324990B1 true KR101324990B1 (ko) 2013-11-04

Family

ID=48177282

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110089172A KR101324990B1 (ko) 2011-09-02 2011-09-02 플라즈마 측정 장치 및 측정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101324990B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101671189B1 (ko) 2014-08-26 2016-11-01 국방과학연구소 플라즈마 매질에서 전자기파 해석 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040093017A (ko) * 2003-04-24 2004-11-04 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 모니터링 방법, 플라즈마 모니터링 장치 및플라즈마 처리장치
KR100833646B1 (ko) 2006-12-12 2008-05-30 한국표준과학연구원 펄스 플라즈마 전자밀도 및 전자온도 모니터링 장치 및방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040093017A (ko) * 2003-04-24 2004-11-04 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 모니터링 방법, 플라즈마 모니터링 장치 및플라즈마 처리장치
KR100833646B1 (ko) 2006-12-12 2008-05-30 한국표준과학연구원 펄스 플라즈마 전자밀도 및 전자온도 모니터링 장치 및방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130025698A (ko) 2013-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4270872B2 (ja) インピーダンスをモニターするシステム並びに方法
US7615985B2 (en) Probe for measuring characteristics of an excitation current of a plasma, and associated plasma reactor
JP3665265B2 (ja) プラズマ処理装置
US7642785B2 (en) Method and device for complex permittivity measurements as a function of frequency
CN103308778B (zh) 介电常数测量装置
US9395172B2 (en) Device for measuring coating thickness
JP2011014579A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN103487728A (zh) 测量gis局部放电的窄带电磁波信号耦合方法及检测系统
US20100050938A1 (en) Plasma processing apparatus
JP5478924B2 (ja) 高圧力プラズマの電子密度および／または電子衝突周波数測定が可能な測定方法及び測定装置
KR20170028094A (ko) 마이크로파 탐침, 그 탐침을 구비한 플라즈마 모니터링 시스템, 및 그 시스템을 이용한 반도체 소자 제조방법
Li et al. Design and experiments for the waveguide to coaxial cable adapter of a cavity beam position monitor
KR102200662B1 (ko) 비침습형 플라즈마 공정 진단 방법 및 장치
CN108008190A (zh) 基于微波信号的非接触式导电薄膜方块电阻测量方法
KR101324990B1 (ko) 플라즈마 측정 장치 및 측정 방법
KR100833646B1 (ko) 펄스 플라즈마 전자밀도 및 전자온도 모니터링 장치 및방법
WO2019100858A1 (zh) 应用等效并联阻抗实现回旋加速器加速电压冷腔测试方法
Law et al. Rf probe technology for the next generation of technological plasmas
Law et al. Remote-coupled sensing of plasma harmonics and process end-point detection
KR101310766B1 (ko) 공정 모니터링 방법 및 공정 모니터링 장치
RU2587468C2 (ru) Способ измерения плотности электронов в плазме методом оптической спектроскопии
EP4250335A1 (en) Apparatus for non-invasive sensing of radio-frequency current spectra flowing in a plasma processing chamber
KR101916702B1 (ko) 컷오프 프로브를 이용한 정자기장 측정 방법
CN203164367U (zh) 超高频传感器损耗测量的试验回路
CN115453213B (zh) 一种基于波同转换器的机表光窗电磁屏蔽效能检测方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170913

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180927

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190926

Year of fee payment: 7