KR101833764B1 - 증착용 진공 용기 내 광학 진단용 필터링 장치 및 광섬유 오염 방지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마의 광학적 진단을 위한 필터링 장치에 관한 것으로서, 챔버 내에서 발생되는 플라즈마 방출광을 감지하기 위해 상기 챔버 내에서 발생되는 증착물질을 필터링하는 필터링 장치에 있어서, 상기 플라즈마 방출광을 감지하는 광감지부, 상기 광감지부를 둘러싸며, 공정과정에서 발생되는 외부 영향을 차단하는 케이스, 상기 플라즈마 방출광이 상기 광감지부에 도달하기 위한 광로를 제공하고, 상기 증착물질을 필터링하는 필터부 및 상기 챔버 내에서 이루어지는 공정에서 이용되는 공정가스를 포함하는 필터링가스를 상기 챔버 내로 분출하기 위한 필터링가스 경로로서, 상기 광감지부와 인접하여 형성된 필터링가스 경로를 포함한다.
Description
본 발명은 챔버 내에서 발생되는 플라즈마 방출광을 감지하기 위해 상기 챔버 내에서 발생되는 증착물질을 필터링하는 필터링 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체, 디스플레이, 태양전지 제조를 위한 플라즈마를 사용한 증착 공정 중에 신뢰성과 재현성 목적을 위하여 플라즈마 광학 진단에 사용하는 광감지부를 보호하는 장치에 관한 것이다.
반도체, 디스플레이, 태양전지 제조를 위한 플라즈마를 사용한 증착 공정 중에는 광파이버(광섬유)를 이용해 플라즈마의 광학적 특성 진단 및 측정을 행한다. 광파이버가 주로 사용되는 공정은 스퍼터 증착공정이며 이때 광파이버는 플라즈마 부근에 위치시켜서 광학측정을 진행한다. 광파이버를 스퍼터 장치 내에 사용하는 이유는 플라즈마의 광도를 측정하여 플라즈마 내에 존재하는 물질들을 분석하기 위함이다.
이에 대한 선행기술로서 한국등록특허 10-0473865(플라즈마 챔버의 공정 상태 관찰방법)이 있다. 이 기술에 따르면, 식각 또는 증착 챔버의 동작동안 챔버로부터 발생되는 광 입자로부터 챔버의 공정 상태를 관찰하기 위한 방법을 개시한다. 이 기술에 따르면 플라즈마 챔버에서 발생되는 플라즈마 스펙트럼을 광파이버(광섬유)를 통하여 측정하고, 이 플라즈마 스펙트럼을 실시간으로 플라즈마 공정 분석기에 입력하여 정상상태에서의 플라즈마 스펙트럼과 일치하는지 여부에 대해 비교한다.
스퍼터 증착시에는 타겟에서 나오는 물질들이 기판 쪽으로만 증착되는 것이 아니라 사방으로 흩어져 증착되는데, 이 때 챔버 안에 있는 광파이버에도 역시 타겟에서 나오는 물질들로 증착이 된다.
투영창, 광학파이버 등에 증착이 이루어져 오염되면 플라즈마 진단시 플라즈마의 측정 광도가 떨어지므로 재현성이 떨어진다. 광파이버에 증착이 되면 정확한 플라즈마 광원을 측정할 수 없게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 필터링 장치 내에 필터링 가스를 주입함으로써, 무작위 운동하는 증착물질 입자들과 충돌하여 상기 증착물질의 입자들을 산란시키므로 운동 방향이 바뀌어, 증착물질이 광파이버(Optical fiber)에 증착하는 현상을 방지하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 유형에 따른 필터링 장치는, 챔버 내에서 발생되는 플라즈마 방출광을 감지하기 위해 상기 챔버 내에서 발생되는 증착물질을 필터링하는 필터링 장치에 있어서, 상기 플라즈마 방출광을 감지하는 광감지부, 상기 광감지부를 둘러싸며, 공정과정에서 발생되는 외부 영향을 차단하는 케이스, 상기 플라즈마 방출광이 상기 광감지부에 도달하기 위한 광로를 제공하고, 상기 증착물질을 필터링하는 필터부 및 상기 챔버 내에서 이루어지는 공정에서 이용되는 공정가스를 포함하는 필터링가스를 상기 챔버 내로 분출하기 위한 필터링가스 경로로서, 상기 광감지부와 인접하여 형성된 필터링가스 경로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터링가스를 주입함으로써, 상기 광감지부를 향해 운동하는 증착물질의 적어도 일부의 운동방향을 산란시키는 가스주입부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 가스주입부는 기 설정된 주기에 따라 상기 필터링가스를 출력하는 제1출력주기 및 지속적으로 상기 필터링 가스를 출력하는 제2출력주기를 선택적으로 적용하여 주입할 수 있다.
본 발명에서, 상기 필터부는 상기 케이스의 내측면과 인접하고, 상기 증착물질이 유입되는 방향에 대하여 횡방향으로 설치되어 상기 증착물질의 적어도 일부를 필터링하는 적어도 한 개의 격벽을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광감지부로부터 감지된 플라즈마 방출광의 스펙트럼을 계측하는 분광기 및 상기 계측된 스펙트럼을 화면으로 나타내는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광감지부의 일측에 형성되어, 광감지부로 입사(入射) 하는 상기 플라즈마 방출광을 집속하는 집속렌즈 및
상기 집속렌즈(160)의 일측에 형성되어, 상기 증착물질을 차단하여 상기 광감지부를 보호하는 보호막을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 필터링 장치는 상기 챔버의 적어도 일 부분에 삽입되어, 상기 플라즈마 방출광을 감지하고, 감지된 플라즈마 방출광을 이용하여 상기 플라즈마를 광학적으로 진단할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 스퍼터링 챔버 오염 방지 시스템은, 스퍼터링(sputtering) 챔버 및 상기 챔버로부터 발생되는 플라즈마 방출광을 감지하는 광감지부, 상기 광감지부를 둘러싸며, 공정과정에서 발생되는 외부 영향을 차단하는 케이스, 상기 플라즈마 방출광이 상기 광감지부에 도달하기 위한 광로를 제공하고, 상기 증착물질을 필터링하는 필터부 및 상기 챔버 내에서 이루어지는 공정에서 이용되는 공정가스를 포함하는 필터링가스를 상기 챔버 내로 분출하기 위한 필터링가스 경로로서, 상기 광감지부와 인접하여 형성된 필터링가스 경로를 포함하는 필터링 장치를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 필터링 장치는 상기 필터링가스를 주입함으로써, 상기 광감지부를 향해 운동하는 증착물질의 적어도 일부의 운동방향을 산란시키는 가스주입부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서, 상기 가스주입부는 기 설정된 주기에 따라 상기 필터링가스를 출력하여 주입할 수 있다.
또한, 상기 광감지부로부터 감지된 플라즈마 방출광의 스펙트럼을 계측하는 분광기 및 상기 계측된 스펙트럼을 화면으로 나타내는 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스퍼터링 챔버는 상기 플라즈마 방전이 이루어질 수 있다.
본 발명에서, 상기 필터링 장치는 상기 스퍼터링 챔버의 일체로서 구비될 수 있다.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위해 안출된 구성들에 의해 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 증착물질에 의한 광파이버(Optical fiber)의 오염문제를 해결할 수 있다.
둘째, 증착 공정 시, 플라즈마에 대한 광학적 진단이 가능하다.
셋째, 플라즈마 방출광의 분광 분석을 통한 증착공정의 플라즈마 밀도 균일성 및 이온, 여기종 균일성 평가가 가능하다.
넷째, 증착공정의 진단 및 평가가 가능해지므로, 생산성 및 수율 극대화가 가능하다.
도1은 광감지부의 오염에 따른 분광기 입사광의 왜곡을 나타내는 도면이다.
도2은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 내에서 발생되는 증착물질을 필터링하는 필터링 장치의 구성도이다.
도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)를 도시한 도면이다.
도4은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착물질과 필터링가스의 진행 경로를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스주입부의 필터링가스 주입 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 오염 방지 시스템을 도시한 도면이다.
도2은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 내에서 발생되는 증착물질을 필터링하는 필터링 장치의 구성도이다.
도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)를 도시한 도면이다.
도4은 본 발명의 일 실시예에 따른 증착물질과 필터링가스의 진행 경로를 나타내는 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스주입부의 필터링가스 주입 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 오염 방지 시스템을 도시한 도면이다.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 일 실시예에 따라 상세히 설명한다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
따라서 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 스퍼터(sputter) 챔버(chamber) 내에서 발생하는 플라즈마 방출광을 진단하는 진단 장치의 오염을 방지하는 플라즈마의 광학적 진단을 위한 필터링 장치 및 시스템을 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
플라즈마(Plasma)를 진단하는 방법은 크게 전기적 방법과 광학적 방법으로 나눌 수 있는데, 일반적으로 전기적 방법은 탐침을 이용하여, 전자온도, 밀도 등 플라즈마의 정량적 특성을 평가하는 방법으로 플라즈마에 직접 접촉하기 때문에, 플라즈마 또는 공정에 간섭을 주어 공정 중에 사용하는 방법으로 적합하지 않다.
반면에, 광학적 진단 방법은 분광 분석법으로서, 플라즈마에 직접 접촉하지 않으며, 플라즈마에서 발생하는 방출광을 분광기를 이용하여 측정하는 방법이다. 광학적 진단 방법을 통하여 플라즈마에 포함된 이온, 여기종 등 플라즈마 내에 포함된 입자들의 정보와 여기 상태와 같은 정성적 특성을 확인할 수 있으며, 분광기를 통해 측정 가능한 임의 여기 상태의 스펙트럼(spectrum) 상에 나타나는 특정 파장의 빛의 세기를 이용하여 대략적인 정량적 평가가 가능하다.
상술한 바와 같이, 특성에 따라 실제 공정 중 수행하는 플라즈마 진단은 광학적 방법이 적합하고, 실제 현장에서 널리 사용되고 있는 실정이다.
하지만, 증착 공정의 경우, 증착 물질에 의해 광학적 진단을 위해 삽입되는 광섬유(Optical fiber)가 오염되어 플라즈마 방출광은 변화가 미미하지만, 오염된 광섬유에 의해 이를 통하여 분광기로 입사되는 플라즈마 방출광이 왜곡되어 정상적인 진단이 불가능하게 된다.
도1은 광감지부(110)의 오염에 따른 분광기 입사광의 왜곡을 나타내는 도면이다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이, 증착물질들로 인해 광감지부(110)에 증착현상이 일어남에 따라, 광감지부(110)가 오염되면 플라즈마 방출광을 계측하는 데 있어서 오류가 발생하여 상기와 같이 정상적이 진단이 불가능하게 된다.
이 때, 스퍼터 챔버 공정으로부터 발생되는 증착물질은 방전을 위해 주입한 중성 기체와 중성 기체가 에너지를 받아 이온화하는 과정에서 발생한 이온과 전자, 그리고 에너지를 받았지만 이온화되지 않고 여기 상태에 있는 여기종 그리고 스퍼터 타겟으로부터 떨어져 나온 무작위 운동하는 타겟물질일 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 증착물질이 광섬유를 오염시키는 현상을 방지할 수 있는 플라즈마의 광학적 진단을 위한 필터링 장치 및 스퍼터링 챔버 오염 방지 시스템을 제공한다. 여기서, 본 발명에 따른 필터링 장치는 플라즈마 공정용 스퍼터링 챔버에 일체로서 구비되거나, 별도로 마련되어 방전되는 진공 플라즈마 또는 대기압 플라즈마 제트로부터 플라즈마의 특성을 진단하기 위한 지표 정보를 입력받을 수 있다.
도2은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 내에서 발생되는 증착물질을 필터링하는 필터링 장치의 구성도이고, 도3는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)를 도시한 도면이다.
도2을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)는 광감지부(110), 케이스(120), 가스주입부(130), 필터부(140), 분광기(150), 집속렌즈(160), 보호막(170) 및 표시부(180)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광감지부(110)는 챔버 내에서 발생되는 플라즈마 방출광을 감지한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)는 상기 광감지부(110)를 둘러싸며, 공정과정에서 발생되는 외부 영향을 차단하는 케이스(120)를 포함하여 구현될 수 있다. 이 때, 케이스(120)는 진공 챔버에 직접 삽입될 수 있도록 플렌지(flange) 결합이 가능한 원기둥 형태의 하우징으로 마련될 수 있고, 다양한 종류의 챔버의 형태에 따라 원기둥 형태뿐만 아니라, 다양한 형태로 가공되어 구현될 수 있다. 일 예로, 케이스(120)의 재질은 산화 및 스퍼터링에 강한 금속이나 세라믹 재질로 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)는 상기 스퍼터 챔버 내에서 이루어지는 공정에서 사용되는 공정가스를 포함하는 필터링 가스를 주입함으로써, 상기 광감지부(110)를 향해 운동하는 증착물질의 적어도 일부의 운동방향을 산란시키는 가스주입부(130)를 더 포함하여 구현할 수 있다.
도3를 참조하면, 가스주입부(130)로부터 주입되는 필터링가스는 상기 광감지부(110)와 인접하여 형성된 필터링가스 경로(130a)를 통하여, 상기 스퍼터 챔버 내로 분출한다. 이 때, 광감지부(110)가 위치하는 곳에서 상기 필터링가스를 주입하면, 필터링 장치(100) 내부로 확산하면서 들어가게 된다. 이 과정에서, 주입된 필터링가스는 무작위 운동으로 광감지부(110)에 접근하는 증착물질의 입자와 충돌하여, 상기 증착물질의 입자들은 산란하므로 운동 방향이 바뀌어 증착물질이 광감지부(110)에 증착하는 현상을 방지할 수 있다. 예컨대, 필터링가스로 이용되는 가스는 공정기체로 이용되는 가스로서, 부식성 기체를 제외한 모든 공정 기체가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)는 플라즈마 방출광이 광감지부(110)에 도달하기 위한 광로(140a)를 제공하고, 증착물질을 필터링하는 필터부(140)를 포함하여 구현될 수 있다. 또 다른 일 실시예로, 필터부(140)는 상기 케이스(120)의 내측면과 인접하고, 챔버 내에서 발생된 증착물질이 필터링 장치(100) 내로 유입되는 방향에 대하여 횡방향으로 설치되어, 증착물질의 적어도 일부를 필터링하는 적어도 하나의 격벽(140b)을 더 포함할 수 있다.
도3를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 필터링 장치(100)에 마련되는 격벽들(140b)은 상기 챔버로부터 유입되는 증착물들 중 일부를 필터링함으로써, 상기 플라즈마 방출광만이 광감지부(110)에 도달하여, 광감지부(110)가 오염되지 않도록 증착물들의 경로를 방해할 수 있도록 구현될 수 있다. 이 때, 상기 적어도 하나의 격벽(140b)들은 무작위 운동하는 증착물질 중 일부를 가둠으로써 광감지부(110)로 접근하는 증착물질을 차단할 수 있다. 본 발명의 일 예로, 적어도 하나의 격벽(140b)들은 필요에 따라 개수를 조절하여 마련할 수 있다. 또한, 상기 격벽(140b)은 케이스(120)의 형태에 따라 원판, 사각판 등 다양한 형태로 제작될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 원판 또는 사각판으로 구현되는 격벽(140b)은 격벽 중앙에 구멍을 뚫어, 플라즈마 방출광이 광감지부(110)에 도달하기 위한 광로(140a)를 제공한다.
여기서, 상기 광로(140a)는 정렬된 복수개의 격벽(140b)들의 구멍으로 형성되는 공간으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 방출광과 증착물질들이 움직이는 공간이다. 예컨대, 적어도 하나의 격벽(140b)들에 형성되는 구멍의 크기는 광감지부(110)의 직경을 고려하여 설계할 수 있다.
상기와 같이 형성된 광로(140a)는 가스주입부(130)의 필터링가스 주입에 따라, 상기 필터링가스가 통과하는 경로로 이용될 수 있다. 따라서, 광로(140a)는 스퍼터 챔버 내에서 발생된 플라즈마 방출광이 지나가는 경로이고, 스퍼터 챔버 내에서 발생된 증착물질들이 지나가는 경로이며, 상기 필터링가스가 통과하는 경로이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착물질과 필터링가스의 진행 경로를 나타내는 도면이다.
보다 상세한 설명을 위하여 도4을 참조하면, 필터링가스는 상기 플라즈마 방출광의 투과방향과 증착물질의 운동방향에 있어서, 반대되는 방향으로 분출한다. 따라서, 복수개의 격벽(140b)들과 가스주입부(130)로부터 주입되는 필터링가스로부터 광감지부(110)로 접근하는 증착물질들을 차단할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 압력에 따른 평균자유행로(Mean free path)를 이용하여, 광감지부(110)를 향해 운동하는 증착물질을 산란시켜 운동방향을 바꾸고, 광감지부(110) 외에 다른 곳에 증착시킬 수 있는 방법을 제공한다.
평균자유행로는(Mean free path) 
와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 는 
평균자유행로이고,
는 기체에 따른 상수를 의미하며, P는 압력를 나타낸다.
이 때, 가스주입부(130)를 이용한 필터링가스의 유입을 통해 광감지부(110) 부근의 압력이 증가하면, 단위부피당 입자의 개수가 증가하므로 입자간 충돌이 늘어나고, 광감지부(110) 근방에서 평균자유행로가 짧아지는 효과를 볼 수 있다. 따라서, 광감지부(110)를 향해 운동하는 증착물질은 압력차에 의해 광감지부(110)에서 챔버가 위치하는 방향으로 운동하는 필터링가스 입자와의 충돌에 의해 광로(140a) 내부로 들어갈 확률이 감소하고, 낮은 확률로 광로(140a) 내부로 들어온 증착물질 역시 필터링가스 입자와의 충돌로 산란하여 적어도 하나의 격벽(140b)들에 증착될 수 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스주입부(130)의 필터링가스 주입 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터링가스 주입 방법은 펄스(Pulse)방식에 따른 제1출력주기와 지속파 방식(Continuous wave)에 따른 제2출력주기를 선택적으로 적용하여 주입할 수 있다.
도5의 (a)는 제2출력주기를 도시한 도면이고, (b)는 제1출력주기를 도시한 도면이다. 제2출력주기는 도5의 (a)에 도시된 바와 같이, 필터링가스를 주입하기 시작(on)하는 순간부터 종료(off)하는 시점까지, 일정한 세기의 압력으로 지속적으로 주입될 수 있고, 제1출력주기는 (b)에 도시된 바와 같이, 구형파(square wave)와 같은 주기에 따라 필터링가스를 주입할 수 있다.
일반적으로 스퍼터링(sputtering)된 입자가 가지는 에너지는 0.1~1 정도이다. 이 경우, 107 g/mol의 질량을 가지는 은(Ag) 원자의 속도는 대략적으로 2~20 를 갖게 된다. 이 때, 구현되는 필터링 장치(100)의 크기를 고려하여 40정도의 off 주기 펄스폭을 가지는 기체의 펄스를 이용한다면 증착물질과 필터링가스의 펄스를 이용한다면 증착물질과 필터링가스 입자의 소밀(Dense and thin)에 의해 입자를 광로(140a) 내부에 가두는 효과를 얻을 수 있고, 더 많은 충돌을 유도하여 효울적으로 증착물질을 제거할 수 있다.
또 다른 일 실시예로, 도면에 도시하지 않았지만, 가스주입부(130)의 가스 주입 방법은 상기 제1출력주기와 제2출력주기 외에도 다양한 주기와 압력에 따른 주입 방법으로 필터링가스를 주입할 수 있다. 예를 들어, 가스주입 압력 세기가 점점 줄어드는 주기를 갖는 펄스 파형에 따른 출력주기를 선택할 수 있고, 반대로, 가스주입 압력 세기가 점점 세지는 주기를 갖는 펄스 파형에 따른 출력주기로 구현되어 선택할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)는 광감지부(110)부로부터 감지된 플라즈마 방출광이 스펙트럼을 계측하는 분광기(spectro meter)(150)를 더 포함하여 구현할 수 있고, 또 다른 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)는 분광기(150)로부터 계측된 플라즈마 방출광을 표시부(display)(180)를 포함할 수 있다. 일 예로, 본 발명에 따른 표시부(180)는 필터링 장치(100)의 외표면에 구비되어 있는 화면을 통해 표시될 수 있고, 필터링 장치(100)의 외부의 핀(fin)을 통해 연결한 디스플레이 장치에 의해 표시되도록 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 필터링 장치(100)는 광감지부(110)로 입사(入射)하는 플라즈마 방출광을 집속하는 집속렌즈(160)를 더 포함할 수 있다. 도3를 참조하면, 집속렌즈(160)는 광감지부(110)의 일단에 연결되어 형성되어, 자유롭게 방출하는 플라즈마 방출광을 광감지부(110)로 수렴시키기 위한 렌즈이다.
본 발명에 따른 보호막(170)은 상기 집속렌즈(160)의 일측면에 인접하여 형성되어, 증착물질을 차단하여 상기 광감지부(110)를 보호할 수 있다. 보호막(170)은 낮은 확률로 광감지부(110)에 근접하여 운동하는 증착물질의 입자로부터 광감지부(110)를 보호하는 창이다. 예컨대, 보호막(170)은 교체 가능하도록 구비될 수 있고, 용도 및 수명에 따라 교체될 수 있다.
도3를 다시 참조하면, 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)는 보호막(170)과 집속렌즈(160)의 일 부분을 감싸며 형성되어, 상기 보호막(170)과 집속렌즈(160)를 고정하여, 형태를 유지 및 보완하는 지지부(190)를 더 포함할 수 있다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 오염 방지 시스템(1)을 도시한 도면이다. 본 발명의 챔버 오염 방지 시스템(1)은 스퍼터링 챔버(10)와 플라즈마의 광학적 진단을 위한 필터링 장치(100)를 포함한다.
보다 상세하게는, 스퍼터링 챔버(10)는 Anode(substrate)와 Cathode(target)을 포함할 수 있다. 이 때, 스퍼터링 챔버(10)는 일반적으로 글로우 방전(플라즈마)에 의해 발생된 양이온이 플라즈마와 플라즈마 내 물체 사이에 자발적으로 존재하는 음극강하영역 및 인가된 바이어스에 의해 가속되는 스퍼터링 공정을 수행한다. 이와 같이, 스퍼터링 챔버(10) 내에서 방전을 위해 주입한 중성 기체와 중성 기체가 에너지를 받아 이온화가 이루어지고, 이온화하는 과정에서 발생한 이온과 전자, 에너지를 받았지만 이온화 되지 않고 여기 상태에 있는 여기종 그리고 스퍼터 타겟(target)으로부터 떨어져 나와 증착물질이 발생하게 되는 것이다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터링 장치(100)는 스퍼터링 챔버(10) 내의 적어도 일 부분에 삽입되어, 플라즈마 방출광을 감지하고, 감지된 플라즈마 방출광을 이용하여 광학적으로 플라즈마를 진단할 수 있도록 구현될 수 있다.
또 다른 일 예로, 상기 플라즈마 방출광의 스펙트럼을 계측하는 분광기(150) 및 상기 분광기(150)로부터 계측된 스펙트럼 결과를 화면으로 나타내는 디스플레이(표시부)(180)는 필터링 장치(100)의 일 부분에 형성되어 구비될 수 있고, 스퍼터링 챔버 오염 방지 시스템(1)이 포함하는 별도의 장치로서 구비될 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되서는 안될 것이다.
Claims (13)
- 챔버 내에서 발생되는 플라즈마 방출광을 감지하기 위해 상기 챔버 내에서 발생되는 증착물질을 필터링하는 필터링 장치에 있어서,
상기 플라즈마 방출광을 감지하는 광감지부;
상기 광감지부의 일측에 형성되어, 상기 증착물질을 차단하여 상기 광감지부를 보호하는 보호막;
상기 광감지부를 둘러싸며, 공정과정에서 발생되는 외부 영향을 차단하는 케이스;
상기 플라즈마 방출광이 상기 광감지부에 도달하기 위한 광로를 제공하고, 상기 케이스의 내측면과 인접하고, 상기 증착물질이 유입되는 방향에 대하여 횡방향으로 설치되어 상기 증착물질의 적어도 일부를 필터링하는 다수개의 격벽들을 포함하는 필터부;
상기 챔버 내에서 이루어지는 공정에서 이용되는 공정가스를 포함하는 필터링가스를 상기 챔버 내로 분출하기 위한 필터링가스 경로로서, 상기 광감지부와 인접하여 형성된 필터링가스 경로; 및
상기 필터링가스를 주입함으로써, 상기 광감지부를 향해 운동하는 증착물질의 적어도 일부의 운동방향을 산란시키는 가스주입부;를 포함하되,
상기 가스주입부는 상기 필터링가스를 펄스(Pulse) 방식에 따른 제1 출력 주기 및 지속파 방식(Continuous wave)에 따른 제2 출력주기를 선택적으로 적용하여 상기 플라즈마 방출광의 투과방향 및 상기 증착물질의 운동방향의 반대 방향으로 주입함으로써, 상기 광감지부를 향해 운동하는 증착물질을 산란시켜 상기 격벽들에증착시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마의 광학적 진단을 위한 필터링 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 광감지부로부터 감지된 플라즈마 방출광의 스펙트럼을 계측하는 분광기; 및
상기 계측된 스펙트럼을 화면으로 나타내는 표시부;를 더 포함하는 플라즈마의 광학적 진단을 위한 필터링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광감지부의 일측에 형성되어, 광감지부로 입사(入射) 하는 상기 플라즈마 방출광을 집속하는 집속렌즈를 더 포함하는 플라즈마의 광학적 진단을 위한 필터링 장치. - 제1항에 있어서,
상기 필터링 장치는 상기 챔버의 적어도 일 부분에 삽입되어, 상기 플라즈마 방출광을 감지하고, 감지된 플라즈마 방출광을 이용하여 상기 플라즈마를 광학적으로 진단하는 것을 특징으로 하는 것을 더욱 포함하는 플라즈마의 광학적 진단을 위한 필터링 장치. - 스퍼터링(sputtering) 챔버; 및
상기 챔버로부터 발생되는 플라즈마 방출광을 감지하는 광감지부, 상기 광감지부의 일측에 형성되어, 증착물질을 차단하여 상기 광감지부를 보호하는 보호막, 상기 광감지부를 둘러싸며, 공정과정에서 발생되는 외부 영향을 차단하는 케이스, 상기 플라즈마 방출광이 상기 광감지부에 도달하기 위한 광로를 제공하고, 상기 케이스의 내측면과 인접하며, 상기 챔버 내에서 발생되는 증착물질이 유입되는 방향에 대하여 횡방향으로 설치되어 상기 증착물질의 적어도 일부를 필터링하는 다수개의 격벽들을 포함하는 필터부, 상기 챔버 내에서 이루어지는 공정에서 이용되는 공정가스를 포함하는 필터링가스를 상기 챔버 내로 분출하기 위한 필터링가스 경로로서, 상기 광감지부와 인접하여 형성된 필터링가스 경로 및 상기 필터링가스를 주입함으로써, 상기 광감지부를 향해 운동하는 증착물질의 적어도 일부의 운동방향을 산란시키는 가스주입부를 포함하는 필터링 장치;를 포함하되,
상기 가스주입부는 상기 필터링가스를 펄스(Pulse) 방식에 따른 제1 출력 주기 및 지속파 방식(Continuous wave)에 따른 제2 출력주기를 선택적으로 적용하여 상기 플라즈마 방출광의 투과방향 및 상기 증착물질의 운동방향의 반대 방향으로 주입함으로써, 상기 광감지부를 향해 운동하는 증착물질을 산란시켜 상기 격벽들에증착시키는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 챔버 오염 방지 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 광감지부로부터 감지된 플라즈마 방출광의 스펙트럼을 계측하는 분광기; 및
상기 계측된 스펙트럼을 화면으로 나타내는 디스플레이를 더 포함하는 스퍼터링 챔버 오염 방지 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 스퍼터링 챔버는 상기 플라즈마 방출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 챔버 오염 방지 시스템. - 제8항에 있어서,
상기 필터링 장치는 상기 스퍼터링 챔버의 일체로서 구비되는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 챔버 오염 방지 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020160126877A KR101833764B1 (ko) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 증착용 진공 용기 내 광학 진단용 필터링 장치 및 광섬유 오염 방지 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160126877A KR101833764B1 (ko) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 증착용 진공 용기 내 광학 진단용 필터링 장치 및 광섬유 오염 방지 시스템 |
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| JP2000074839A (ja) | 1998-08-28 | 2000-03-14 | Seiko Instruments Inc | 保護ガス放出口を設けたｉｃｐ分光分析装置 |
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-
2016
- 2016-09-30 KR KR1020160126877A patent/KR101833764B1/ko active IP Right Grant
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