KR101325777B1 - 플라즈마 진단장치 및 그 방법 - Google Patents

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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 의한 플라즈마 진단장치는, 플라즈마 챔버 내에 장착되는 프로브; 둘 이상의 주파수를 갖는 교류전압을 상기 프로브에 인가하는 전원부; 상기 프로브의 전압을 측정하는 전압감지부; 상기 프로브의 전류를 측정하는 전류감지부; 첫 번째 주파수 1ω전류와 두 번째 주파수 1ω전류간의 비율을 산출하여 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭간의 비율을 산출하고, 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭이 전자온도만의 함수로 전개된 식에 상기 비율을 대입하여 상기 전자온도를 계산하는 데이터처리부;를 포함한다. 본 발명에 의한 플라즈마 진단장치 및 그 방법을 이용하면, 증착환경에 민감한 2ω 전류를 이용하지 아니하고 상대적으로 증착환경에 덜 민감한 1ω 전류만을 이용함으로써, 프로브에 절연층이 두껍게 증착되더라도 측정값 왜곡 없이 전자온도 및 이온밀도를 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.

Description

플라즈마 진단장치 및 그 방법 {Plasma diagnosis apparatus and the method of the same}
본 발명은 챔버에 장착된 프로브에 전류를 인가하여 전자온도 및 이온밀도 등을 산출하기 위한 플라즈마 진단장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 상기 프로브에 둘 이상의 주파수를 갖는 교류전압을 인가하여 제1 주파수 1ω전류와 제2 주파수 1ω전류의 비율을 온도만의 함수로 전개하여 전자온도를 구할 수 있도록 구성되는 플라즈마 진단장치 및 그 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 플라즈마의 전자온도, 전자밀도를 측정하기 위하여 랭뮤어 프로브(Langmuir probe)를 사용하는 하는데, 상기 랭뮤어 프로브는 텅스텐과 같이 고온에서 견디는 금속에 DC 전압을 인가하여 직류 전압-전류 특성을 분석하여 전자온도와 플라즈마 밀도를 구할 수 있다. 금속을 이용하는 랭뮤어 프로브는 시간이 지남에 따라 상기 금속이 식각되거나 상기 금속 상에 오염물이 증착되어 잘못된 플라즈마 정보를 주거나 또는 상기 플라즈마에 영향을 줄 수 있다.
반도체소자를 제조하는데 사용되는 여러 가지의 장비 중에서, 진공 상태의 밀폐된 챔버 내에 플라즈마를 형성하고 반응 가스를 주입하여 웨이퍼 상에 박막을 증착하거나 웨이퍼에 형성된 박막을 에칭하는 플라즈마 장치가 널리 사용되고 있다.
플라즈마 장치는, 플라즈마를 이용하여 박막을 증착할 경우, 웨이퍼에 형성된 불순물 영역 내의 불순물들이 더 이상 확산하지 않는 저온에서 공정을 진행할 수 있다는 점과, 대구경의 웨이퍼에 형성되는 박막의 두께 균일도가 우수하다는 점과, 박막을 에칭할 경우 웨이퍼 전체에 걸쳐서 에칭 균일도(etch uniformity)가 우수하다는 점 때문에 널리 적용되고 있다.
이러한 플라즈마 장치의 플라즈마 내의 각 변수를 측정하여 플라즈마의 특성과 이온 및 전자 분포를 분석할 수 있는 장치로 가장 광범위하게 사용되는 것이 랭뮤어 프로브 진단법이다.
랭뮤어 프로브 진단법은, 금속으로 이루어진 프로브를 플라즈마에 삽입하고 프로브에 전압을 인가하여 탐침에 흐르는 전류를 측정함으로써 전류-전압 특성 곡선을 구하고, 전류-전압 곡선에서 전자 포화전류와 이온 포화전류 그리고 전자온도, 플라즈마전위 등의 정보를 얻도록 구성 된다. 이 방법 자체는 간단하지만 전류-전압 곡선을 구해야 하고 플라즈마 정보를 얻기 위해서는 별도의 신호처리를 거쳐야하는 불편함이 있다. 또한, 플라즈마 내에서 증착에 의해 프로브에 절연층이 쌓이는 경우, 전류-전압 곡선을 구할 수 없고 프로브가 정상적으로 동작하지 않게 된다.
랭뮤어 프로브 진단법이 증착 및 식각 환경에서는 플라즈마 변수 측정이 힘들다는 문제점을 해결하기 위하여, 프로브에 절연층이 쌓이더라도 전자온도 및 이온밀도 등을 구할 수 있는 플로팅 프로브 진단법이 제안된 바 있다. 플로팅 프로브 진단법은 프로브에 AC전압을 인가하여 절연층으로 인해 틀어지는 전류의 위상(phase)을 측정하고, 그것을 이용하여 플라즈마의 쉬스(sheath)와 절연층에 나뉘어 걸리는 전압을 계산한 후 변수정보를 끌어내는 방법이다. 플라즈마로부터 받는 전류값이 비선형(exponential function)으로 표현되며, 이 비선형 함수에 정현파 신호가 들어가면 고조파(harmonic) 신호들이 발생되는데, 이러한 고조파(harmonic) 전류의 진폭값은 플라즈마의 전자온도 정보를 가지고 있기 때문에 전자온도의 측정이 가능하다. 그리고 capacitor를 달아주면 받는 DC전류가 0이 되게 되는데 이 조건(floating condition)을 이용하여 플라즈마의 이온밀도(ion flux)도 구할 수 있다.
그러나 이와 같은 플로팅 프로브 진단법을 이용하는 경우, 프로브에 절연층 증착이 두껍게 형성되는 경우에는 절연층에 많은 전압이 분배되어 측정값이 왜곡되는바, 전자온도 및 이온밀도를 정확하게 측정하기 어렵다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 프로브에 절연층이 두껍게 증착되더라도 측정값 왜곡 없이 전자온도 및 이온밀도를 정확하게 측정할 수 있는 플라즈마 진단장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 플라즈마 진단장치는,
플라즈마 챔버 내에 장착되는 프로브; 둘 이상의 주파수를 갖는 교류전압을 상기 프로브에 인가하는 전원부; 상기 프로브의 전압을 측정하는 전압감지부; 상기 프로브의 전류를 측정하는 전류감지부; 첫 번째 주파수 1ω전류와 두 번째 주파수 1ω전류간의 비율을 산출하여 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭간의 비율을 산출하고, 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭이 전자온도만의 함수로 전개된 식에 상기 비율을 대입하여 상기 전자온도를 계산하는 데이터처리부;를 포함한다.
상기 데이터처리부는, 프로브 전류식의 전자포화전류 지수부가 수정된 베셀함수로 전개된 식 중에서 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭에 해당하는 수식과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭에 해당하는 수식이 추출되어 성립된 하기 [식 5]를 이용하여 상기 전자온도를 계산하도록 구성된다.
[식 5]
Figure 112012038145402-pat00001
(i1ω1은 첫 번째 주파수 1ω전류, i1ω2는 두 번째 주파수 1ω전류, v1은 첫 번째 주파수 전압성분, v2는 두 번째 주파수 전압성분, I0는 0차 수정된 베셀함수, I1은 1차 수정된 베셀함수, Te는 전자온도)
상기 프로브와 전원부 사이에 장착되는 블로킹 축전기를 더 포함한다.
상기 데이터처리부는 하기 [식 7]을 이용하여 이온밀도를 산출하도록 구성된다.
[식 7]
Figure 112012038145402-pat00002
(ip.1ω은 탐침전류의 제1차 기본 각주파수 성분, ni는 이온밀도, e는 전자의 단위 전하량, uB는 봄속도, AP는 프로브의 면적, V0는 프로브로 인가되는 교류전압의 진폭, I0는 0차 수정된 베셀함수, I1은 1차 수정된 베셀함수, Te는 전자온도)
본 발명에 의한 플라즈마 진단방법은, 플라즈마 챔버 내에 프로브를 장착하는 제1 단계; 상기 프로브에 둘 이상의 주파수를 갖는 교류전압을 인가하는 제2 단계; 첫 번째 주파수 1ω전류와 두 번째 주파수 1ω전류간의 비율이 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭간의 비율과 동일한 것으로 하여 상기 전자온도를 계산하는 제3 단계;를 포함한다.
상기 제3 단계는, 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭을 전자온도만의 함수로 전개하여 상기 전자온도를 계산한다.
상기 제3 단계는, 탐침전류를 이온포화전류 항과 전자포화전류 항으로 이루어진 탐침전류식으로 표현한 후 전자포화전류 지수항을 수정 베셀함수로 전개하여 하기 [식 4]를 산출하는 과정과, 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭에 해당하는 수식과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭에 해당하는 수식을 추출하여 하기 [식 5]를 산출하는 과정과, 하기 [식 5]를 이용하여 전자온도를 계산하는 과정을 포함한다.
[식 4]
Figure 112012038145402-pat00003
(ipr은 탐침전류, iis는 이온포화전류, ies는 전자포화전류, Vsh는 쉬스전압)
[식 5]
Figure 112012038145402-pat00004
(i1ω1은 첫 번째 주파수 1ω전류, i1ω2는 두 번째 주파수 1ω전류, v1은 첫 번째 주파수 전압성분, v2는 두 번째 주파수 전압성분, I0는 0차 수정된 베셀함수, I1은 1차 수정된 베셀함수, Te는 전자온도)
이온포화전류를 산출하는 제4 단계; 프로브 플로팅 상태를 만족시킨 후, 하기 [식 7]을 이용하여 이온밀도를 산출하는 제5 단계;를 더 포함한다.
[식 7]
Figure 112012038145402-pat00005
(ip.1ω은 탐침전류의 제1차 기본 각주파수 성분, ni는 이온밀도, e는 전자의 단위 전하량, uB는 봄속도, AP는 프로브의 면적, V0는 프로브로 인가되는 교류전압의 진폭, I0는 0차 수정된 베셀함수, I1은 1차 수정된 베셀함수, Te는 전자온도)
본 발명에 의한 플라즈마 진단장치 및 그 방법을 이용하면, 증착환경에 민감한 2ω 전류를 이용하지 아니하고 상대적으로 증착환경에 덜 민감한 1ω 전류만을 이용함으로써, 프로브에 절연층이 두껍게 증착되더라도 측정값 왜곡 없이 전자온도 및 이온밀도를 정확하게 측정할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 프로브에 교류전압을 인가하였을 때의 전기적 등가회로이다.
도 2는 쉬스전압을 벡터로 표시한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 진단방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명에 의한 플라즈마 진단장치의 블록도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 플라즈마 진단장치 및 그 방법의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 프로브에 교류전압을 인가하였을 때의 전기적 등가회로이고, 도 2는 쉬스전압을 벡터로 표시한 개략도이다.
절연층이 증착된 프로브에 교류전압을 인가하면, 도 1에 도시된 바와 같이 플라즈마 쉬스(sheath)와 절연층(dielectric)에 전압으로 구분되며, 절연층은 하나의 커패시터(capacitor)로 볼 수 있으므로 직렬로 연결된 커패시터 때문에 전류의 위상이 변화하게 된다. 이때, 프로브가 전기적으로 플로팅(floating)될 수 있도록 프로브와 전원부 사이에는 블로킹 축전기가 배치됨이 바람직하다.
따라서 도 2에 도시된 전류의 각도(Фsh)를 잴 수 있다면 쉬스에 걸리는 전압(Vsh)을 구할 수 있는데, 이와 같이 전류의 각도(Фsh)를 이용하여 쉬스에 걸리는 전압(Vsh)을 구하는 방법은 종래의 플로팅 프로브 진단법에서도 활용되고 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 의한 플라즈마 진단장치 및 그 방법은 프로브에 절연층이 두껍게 형성되더라도 전자온도를 정확하게 측정할 수 있도록 하기 위한다는 점에 특징이 있는바, 이하 도 3 및 도 4를 참조하여 이에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 플라즈마 진단방법의 순서도이다.
본 발명에 의한 플라즈마 진단방법을 이용하여 전자온도를 측정하고자 하는 경우, 먼저 플라즈마 챔버 내에 프로브를 장착한 후(S100), 상기 프로브에 둘 이상의 주파수를 갖는 교류전압을 인가한다(S200).
이때 프로브에 인가되는 탐침전류(ipr)는 맥스웰 분포 함수(Maxwellian distribution function) 패턴에 따라 하기 [식 1]과 같이 나타낼 수 있으며, 프로브에 인가되는 바이어스 전압(VB)은 하기 [식 2]와 같이 나타낼 수 있고, 쉬스에 걸리는 전압(Vsh)은 [식 3]과 같이 플라즈마 전압(Vp)과 플로팅전위(
Figure 112012038145402-pat00006
)의 차이로 나타낼 수 있다. 이때, v1은 첫 번째 주파수 전압성분이며, v2는 두 번째 주파수 전압성분이다.
[식 1]
Figure 112012038145402-pat00007
[식 2]
Figure 112012038145402-pat00008
[식 3]
Figure 112012038145402-pat00009

따라서 프로브 전류를 맥스웰 분포 함수 패턴을 따라 이온포화전류(iis) 항과 전자포화전류(ies) 항으로 나타내고 상기 [식 2] 및 [식 3]를 대입한 후, 전자포화전류(ies) 지수항을 수정 베셀함수로 전개하면(S310) 하기 [식 4]와 같이 전개될 수 있다.
[식 4]
Figure 112012038145402-pat00010

여기서, 이온포화전류(iis)는 이온 밀도(ion density density)와 봄 속도(Bohm speed)에 비례할 수 있다. 상기 봄 속도는 전자 온도에 의존할 수 있다. 상기 플라즈마에서 전자 밀도와 이온 밀도는 같다고 취급하며, 통상적으로 플라즈마 밀도는 전자밀도를 말한다. 전자 포화 전류(ies)는 전자 밀도(electron density)와 전자의 평균속도에 비례할 수 있다. 상기 전자 온도(Te,electron temperature)는 전자의 운동 에너지 분포함수(electron energy distribution function)에 의하여 결정될 수 있다. 또한 m은 정수이고, Im은 m차 수정 베셀함수이다.
이때 본 발명에 의한 플라즈마 진단방법은 주파수나 각속도가 상이한 두 개의 전류 진폭비와, 주파수나 각속도가 상이한 두 개의 전류비가 같다는 점을 이용하여 전자온도를 구한다는 점에 특징이 있는데, 프로브에 인가되는 전류가 하나의 주파수(single frequency)를 갖는 경우 ω전류의 진폭과 2ω전류의 진폭을 이용할 수 밖에 없다. 이때 상기 [식 4]에서 알 수 있듯이 프로브에 절연층이 쌓여서 쉬스전압(Vsh)이 작아질수록 2ω의 진폭이 작아져 2ω 신호는 왜곡이 심하므로, 2ω 전류의 진폭을 이용하여 전자온도를 구하는 경우 오차가 심하게 발생된다는 문제점이 발생된다.
본 발명에 의한 플라즈마 진단방법은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 두 개의 주파수를 갖는 교류전압을 프로브에 인가하여 cosωt 항이 두 개로 표현되도록 즉, cosω1t와 cosω2t 항이 각각 표현되도록 하고, cosω1t항의 전류 진폭비와 cosω2t항의 전류 진폭비를 이용하여 전자온도를 구하도록 구성된다는 점에 특징이 있다. 이와 같이 cosω1t항의 전류 진폭비와 cosω2t항의 전류 진폭비를 이용하여 전자온도를 구하는 경우, 프로브에 절연층이 두껍게 적층되는 경우 신호 왜곡이 심한 2ω전류의 진폭을 이용하지 아니하고서도 전자온도를 구할 수 있는바, 프로브에 적층된 절연층의 두께가 두꺼운 경우에 있어서도 보다 정확한 전자온도를 구할 수 있다는 장점이 있다.
따라서 전자포화전류(ies)의 지수항을 수정 베셀함수로 전개한 이후, 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭에 해당하는 수식
Figure 112013053941190-pat00023
과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭에 해당하는 수식
Figure 112013053941190-pat00024
을 추출하여, 첫 번째 주파수 1ω전류(i1ω1)와 두 번째 주파수 1ω전류(i1ω2)간의 비율을 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭간의 비율로 나타낸 하기 [식 5]를 산출한다(S320). 이때, 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭은 전자온도(Te)만의 함수이므로, [식 5]를 통해 전자온도(Te)를 산출할 수 있게 된다(S330).
[식 5]
Figure 112012038145402-pat00011

한편, 탐침전류(ipr)의 제1차 기본 각주파수 성분(ip.1ω)은 하기 [식 6]과 같이 표시될 수 있고, 이온밀도(ni)는 하기 [식 7]과 같이 주어질 수 있으므로, 전자온도(Te)를 구한 이후 제1차 기본 각주파수 성분(ip.1ω)을 산출하기 위하여 이온포화전류(iis)를 산출하고(S400), 상기 전자온도(Te) 및 제1차 기본 각주파수 성분(ip.1ω)을 [식 7]에 대입하여 이온밀도 즉, 전자밀도를 구할 수 있게 된다(S500).
[식 6]
Figure 112012038145402-pat00012
[식 7]
Figure 112012038145402-pat00013
이때, e는 전자의 단위 전하량이고, uB는 봄속도, AP는 프로브의 면적, V0는 프로브로 인가되는 교류전압의 진폭을 뜻한다. 또한, 이와 같이 상기 [식 6] 및 [식 7]이 전개되는 과정이나, 이를 통해 전자밀도를 산출하는 방법은, 본 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 '공정 모니터링 장치와 그 방법'(대한민국 등록특허 10-1000939호)에서 상세히 기술되어 있는바, 이에 대한 추가 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 실시예에서는 수정된 베셀함수를 이용하는 방법만을 설명하고 있으나, 두 개의 주파수를 갖는 교류전압을 프로브에 인가하였을 때 cosωt 항이 둘 이상으로 나타날 수 있다면 상기 수정된 베셀함수 이외에 다른 함수가 사용될 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 두 개의 주파수를 갖는 교류전압을 프로브에 인가하는 경우만을 설명하였으나, 셋 이상의 주파수를 갖는 교류전압이 프로브에 인가될 수도 있다. 이와 같이 셋 이상의 주파수를 갖는 교류전압이 프로브에 인가되면 cosωt 항이 셋 이상 나타나므로, 사용자는 셋 이상의 cosωt 항 중에서 두 개를 자유롭게 선택할 수 있는바, 선택의 폭이 더욱 넓어질 수 있다.
도 4는 본 발명에 의한 플라즈마 진단장치의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 플라즈마 진단장치는 상기 언급한 플라즈마 진단방법을 구현할 수 있도록 이루어진 장치로서, 플라즈마 챔버 내에 장착되는 프로브(10)와, 둘 이상의 주파수를 갖는 교류전압을 상기 프로브에 인가하는 전원부(20)와, 상기 프로브(10)와 전원부(20) 사이에 장착되는 블로킹 축전기(30)와, 프로브(10)와 블로킹 축전기(30) 사이에 장착되어 상기 프로브(10)의 전압을 측정하는 전압감지부(40)와, 블로킹 축전기(30)와 전원부(20) 사이에 장착되어 상기 블로킹 축전기(30) 또는 프로브(10)에 흐르는 전류를 측정하는 전류감지부(50)와, 전압감지부(40) 및 전류감지부(50)를 통해 전달받은 정보를 처리하여 전자온도나 이온밀도(전자밀도) 등과 같은 플라즈마 변수를 계산하는 데이터처리부(60)를 포함하여 구성된다. 이때 상기 전압감지부(40)는 수백킬로 오옴(Ω) 이상인 전압 측정용 저항을 포함할 수 있고, 프로브(10)의 전압을 입력받아 출력신호를 출력하도록 구성될 수 있다. 또한 상기 전류감지부(50)는 프로브(10)를 통하여 흐르는 탐침전류를 시간에 따라 측정할 수 있고, 탐침전류를 인가받아 출력신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
데이터처리부(60)는 첫 번째 주파수 1ω전류와 두 번째 주파수 1ω전류간의 비율을 산출하여 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭간의 비율을 산출하고, 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭이 전자온도만의 함수로 전개된 식에 상기 비율을 대입하여 상기 전자온도를 계산하도록 구성되는데, 이와 같이 전자온도를 산출할 때에는 상기 기재된 [식 5]를 이용하여 전자온도를 계산하도록 구성된다. 상기 [식 5]가 전개되는 과정과 이를 이용하여 전자온도를 산출하는 방법에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한 바 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
한편, 프로브(10)가 플로팅(floating)되기 위해서는 직류전류가 '0'이라는 조건이 되어야 하는데, 상기 블로킹 축전기(30)가 상기 조건을 하드웨어적으로 만들어주는 역할을 한다. 이와 같이 플로팅 상태가 되면, 상기 데이터처리부(60)는 상기 [식 7]을 통해 이온밀도를 산출할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의한 플라즈마 진단장치는 이온밀도까지 산출하도록 구성될 것인지의 여부에 따라 블로킹 축전기(30)의 설치 여부가 달라질 수 있다. 이와 같이 블로킹 축전기(30)가 설치됨으로써 플로팅 상태가 가능해지는 과정과 이에 따라 이온밀도를 산출하는 과정 역시, 본 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 '공정 모니터링 장치와 그 방법'(대한민국 등록특허 10-1000939호)에서 상세히 기술되어 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10 : 프로브 20 : 전원부
30 : 블로킹 축전기 40 : 전압감지부
50 : 전류감지부 60 : 데이터 처리부

Claims (8)

  1. 플라즈마 챔버 내에 장착되는 프로브;
    둘 이상의 주파수를 갖는 교류전압을 상기 프로브에 인가하는 전원부;
    상기 프로브의 전압을 측정하는 전압감지부;
    상기 프로브의 전류를 측정하는 전류감지부;
    상기 전압감지부 및 상기 전류감지부를 통해 전달받은 정보를 처리하여 전자온도 또는 이온밀도를 포함한 플라즈마 변수를 계산하는 데이터처리부;
    를 포함하는 플라즈마 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터처리부는,
    첫 번째 주파수 1ω전류(i1ω1)와 두 번째 주파수 1ω전류(i1ω2)간의 비율을 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭간의 비율로 나타낸 하기 [식 5]를 이용하여 상기 전자온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치.
    [식 5]
    Figure 112013053941190-pat00014

    (i1ω1은 첫 번째 주파수 1ω전류, i1ω2는 두 번째 주파수 1ω전류, v1은 첫 번째 주파수 전압성분, v2는 두 번째 주파수 전압성분, I0는 0차 수정된 베셀함수, I1은 1차 수정된 베셀함수, Te는 전자온도)
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로브와 전원부 사이에 장착되는 블로킹 축전기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 데이터처리부는 하기 [식 7]을 이용하여 이온밀도를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치.

    [식 7]
    Figure 112012038145402-pat00015

    (ip.1ω은 탐침전류의 제1차 기본 각주파수 성분, ni는 이온밀도, e는 전자의 단위 전하량, uB는 봄속도, AP는 프로브의 면적, V0는 프로브로 인가되는 교류전압의 진폭, I0는 0차 수정된 베셀함수, I1은 1차 수정된 베셀함수, Te는 전자온도)
  5. 플라즈마 챔버 내에 프로브를 장착하는 제1 단계;
    상기 프로브에 둘 이상의 주파수를 갖는 교류전압을 인가하는 제2 단계;
    첫 번째 주파수 1ω전류와 두 번째 주파수 1ω전류간의 비율이 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭간의 비율과 동일한 것으로 하여 전자온도를 계산하는 제3 단계;
    를 포함하는 플라즈마 진단방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭을 전자온도만의 함수로 전개하여 상기 전자온도를 계산하도록 구성되는 플라즈마 진단방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    탐침전류를 이온포화전류 항과 전자포화전류 항으로 이루어진 탐침전류식으로 표현한 후 전자포화전류 지수항을 수정 베셀함수로 전개하여 하기 [식 4]를 산출하는 과정과, 첫 번째 주파수 1ω전류의 진폭에 해당하는 수식과 두 번째 주파수 1ω전류의 진폭에 해당하는 수식을 추출하여 하기 [식 5]를 산출하는 과정과, 하기 [식 5]를 이용하여 전자온도를 계산하는 과정을 포함하는 플라즈마 진단방법.

    [식 4]
    Figure 112012038145402-pat00016

    (ipr은 탐침전류, iis는 이온포화전류, ies는 전자포화전류, Vsh는 쉬스전압)

    [식 5]
    Figure 112012038145402-pat00017

    (i1ω1은 첫 번째 주파수 1ω전류, i1ω2는 두 번째 주파수 1ω전류, v1은 첫 번째 주파수 전압성분, v2는 두 번째 주파수 전압성분, I0는 0차 수정된 베셀함수, I1은 1차 수정된 베셀함수, Te는 전자온도)
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    이온포화전류를 산출하는 제4 단계;
    프로브 플로팅 상태를 만족시킨 후, 하기 [식 7]을 이용하여 이온밀도를 산출하는 제5 단계;
    를 더 포함하는 플라즈마 진단방법.

    [식 7]
    Figure 112012038145402-pat00018

    (ip .1ω은 탐침전류의 제1차 기본 각주파수 성분, ni는 이온밀도, e는 전자의 단위 전하량, uB는 봄속도, AP는 프로브의 면적, V0는 프로브로 인가되는 교류전압의 진폭, I0는 0차 수정된 베셀함수, I1은 1차 수정된 베셀함수, Te는 전자온도)
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