KR102043884B1 - 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치 및 이를 이용한 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가동 중인 공정챔버 내부의 임피던스 변화값을 지속적으로 모니터링하여 챔버 내부 상태에 대한 정보를 작업자에게 제공하여 공정챔버의 오염 정도를 확인할 수 있는 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치 및 이를 이용한 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법에 관한 것으로,
본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치는,
고주파 발생기와 플라즈마 공정챔버 사이에 형성되며, 임피던스를 조절하여 상기 플라즈마 공정챔버로 전달되는 전력값을 가변시키는 임피던스 조절부; 상기 임피던스 조절부에 의해 가변된 전력값을 측정하여 상기 플라즈마 공정챔버로 전달되는 최대 전력값을 결정하는 전력 측정부; 상기 전력 측정부에 의해 결정된 최대 전력값을 이용하여 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 산출하는 임피던스 산출부; 상기 임피던스 산출부에 의해 산출된 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

Description

플라즈마 공정챔버 모니터링 장치 및 이를 이용한 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법 {Apparatus for monitoring plasma process chamber and method for monitoring plasma process chamber using it}

본 발명은 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치 및 이를 이용한 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가동 중인 공정챔버 내부의 임피던스 변화값을 지속적으로 모니터링하여 챔버 내부 상태에 대한 정보를 작업자에게 제공하여 공정챔버의 오염 정도를 확인할 수 있는 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치 및 이를 이용한 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법에 관한 것이다.

플라즈마 공정에 이용되는 챔버는, 반도체, 디스플레이, 태양전지 등 산업분야에 널리 사용되고 있다. 플라즈마 공정에 있어서, 공정에 이용되는 챔버(chamber)의 세정은 매우 중요하다. 챔버의 표면에 증착된 오염물은 공정 결과물의 수율에 영향을 미칠 뿐 만 아니라, 적절한 시기에 챔버 세정을 수행하지 아니하면 시간과 비용의 큰 손실이 발생한다. 따라서, 챔버의 세정 주기를 정확히 진단하고 챔버의 최적의 상태를 유지하도록 하는 방안이 요구된다.

이러한 챔버의 세정 주기 결정과 관련하여, 한국등록특허 10-1108541호(선행기술1)와 한국등록특허 10-1833762호(선행기술2)가 개시되어 있다.

이 문헌들에는 챔버월의 일부를 천공하여 측정 플레이트를 설치하고, 측정 플레이트에 쌓이는 공정부산물(오염물질)에 의해 생기는 전류 변화(선행기술1), 커패시턴스 변화(선행기술2)를 측정하여, 기준치에 이르면 챔버 내부를 세정하도록 하고 있다.

이러한 방식들은 플라즈마 공정 챔버 벽면에 정전 회로를 구성하여 오염되는 량에 따라 챔버의 상태를 측정하는 것으로, 플라즈마에 직접적으로 영향을 미치지는 않으나 플라즈마 혹은 전류에 영향을 미쳐 플라즈마 유도 현상이 발생할 수 있는 문제가 있다.

한국등록특허 10-1108541호 한국등록특허 10-1833762호

본 발명은 가동 중인 공정챔버 내부의 임피던스 변화값을 지속적으로 모니터링하여 챔버 내부 상태에 대한 정보를 작업자에게 제공하여 공정챔버의 오염 정도를 확인할 수 있는 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치 및 이를 이용한 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치는,

고주파 발생기와 플라즈마 공정챔버 사이에 형성되며, 임피던스를 조절하여 상기 플라즈마 공정챔버로 전달되는 전력값을 가변시키는 임피던스 조절부; 상기 임피던스 조절부에 의해 가변된 전력값을 측정하여 상기 플라즈마 공정챔버로 전달되는 최대 전력값을 결정하는 전력 측정부; 상기 전력 측정부에 의해 결정된 최대 전력값을 이용하여 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 산출하는 임피던스 산출부; 상기 임피던스 산출부에 의해 산출된 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치에 있어서, 상기 임피던스 조절부는, VVC(Variable Vacuum Capacitor, 가변 진공 커패시터)와, 상기 VVC를 회전시켜서 커패시터값을 가변시키는 회전모터와, 상기 회전모터 움직임을 감지하는 가변 저항기를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치에 있어서, 상기 전력 측정부는, 전압과 전류를 측정하는 VI 센서 또는 전력값을 측정하는 PM Detector일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치에 있어서, 상기 전력 측정부는, 최대 전력값이 되는 VVC 변화량이 결정되기 전까지 상기 VVC 변화량에 따른 전력값을 상기 임피던스 조절부에 피드백하여 상기 임피던스 조절부에 의한 전력값 가변이 계속 수행되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치에 있어서, 상기 임피던스 산출부는, 상기 전력 측정부에 의해 최대 전력값이 되는 VVC 변화량이 결정되면, 상기 VVC의 회전수로부터 커패시터값(C1, C2)을 결정하여 하기의 식 (1)에 의해 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 산출할 수 있다.

식 (1) :

(여기서, ω는 주파수이고, L은 상수이고, R은 고주파 발생기의 초기 설정 임피던스 저항값임)

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법은,

임피던스를 조절하여 플라즈마 공정챔버로 전달되는 전력값을 가변시키는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 가변된 전력값을 측정하여 상기 플라즈마 공정챔버로 전달되는 최대 전력값을 결정하는 제2 단계; 상기 제2 단계에서 결정된 최대 전력값을 이용하여 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 산출하는 제3 단계;를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법에 있어서, 상기 제1 단계는, VVC를 회전시켜서 고주파 발생기 측의 임피던스를 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법에 있어서, 상기 제2 단계는, 최대 전력값이 되는 VVC 변화량이 결정되기 전까지 상기 VVC 변화량에 따른 전력값을 피드백하여 상기 제1 단계가 반복되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법에 있어서, 상기 제3 단계는, 최대 전력값이 되는 VVC 변화량이 결정되면, VVC의 회전수로부터 커패시터값(C1, C2)을 결정하여 하기의 식 (1)에 의해 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 산출할 수 있다.

식 (1) :

(여기서, ω는 주파수이고, L은 상수이고, R은 고주파 발생기의 초기 설정 임피던스 저항값임)

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법에 있어서, 상기 제3 단계 이후에, 상기 제3 단계에서 산출된 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 스미스차트 상에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법에 있어서, 상기 제1 단계 이전에, 상기 플라즈마 공정챔버의 정상 범위를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법에 있어서, 상기 제3 단계 이후에, 상기 제3 단계에서 산출된 플라즈마 공정챔버의 임피던스값이 설정된 정상 범위에 속하는 지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 공정챔버에 별도로 추가하는 구성없이 가동 중인 공정챔버 내부의 임피던스 변화값을 지속적으로 모니터링하여 챔버 내부 상태에 대한 정보를 작업자에게 제공하여 공정챔버의 오염 정도를 확인할 수 있도록 한다.

또한, 가동 중에 있는 공정챔버의 실시간 임피던스를 산출하고, 산출된 임피던스를 스미스차트 형식으로 디스플레이하고, 스미스차트 상에서 공정챔버의 정상 상태 또는 비정상 상태를 판단하여 공정챔버의 세정 주기를 결정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치의 임피던스 조절부가 도시된 도면이다.
도 3은 도 2의 등가 회로이다.
도 4는 임피던스 조절부와 연결된 전력 측정부를 도시한 회로도이다.
도 5는 VVC 변화량에 따른 전력값 변화가 도시된 그래프이다.
도 6은 VVC의 회전 턴 수와 커패시터값의 관계가 도시된 그래프이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치에 의해 산출된 임피던스값과 실제 임피던스 계측 장비를 사용하여 측정된 임피던스값을 스미스차트 상에 표시하여 비교한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법이 도시된 순서도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치 및 이를 이용한 플라즈마 공정챔버 세정주기 결정방법을 설명한다.

본 발명의 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치(M)는, 반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 분야에서 널리 활용되는 플라즈마 공정에서 이용되는 챔버(chamber)의 내부 관리에 기여할 수 있다. 특히, 챔버 내부의 공정에 영향을 미치지 아니하고 챔버 내부 상태, 특히 챔버 내부의 오염 상태를 모니터링할 수 있다.

본 발명의 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치(M)는, 가동 중에 있는 플라즈마 공정챔버의 실시간 임피던스를 산출하고, 산출된 임피던스를 스미스차트 형식으로 디스플레이하고, 스미스차트 상에서 공정챔버의 정상 상태 또는 비정상 상태를 판단하여 공정챔버의 세정 주기를 결정할 수 있다..

일반적으로 플라즈마 공정은 고주파 발생기(R, RF Generator)에서 발생된 고주파 전력을 공정챔버(C)로 인가하여 플라즈마를 유기시켜서 플라즈마 이온들의 운동에너지를 이용하여 처리 대상물을 처리한다.

통상 고주파 발생기(G)와 공정챔버(C) 사이에는, 고주파 발생기(G) 측과 공정챔버(C)의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부가 설치되는데, 임피던스 매칭부는 공정챔버(C)에서의 공정이 처리되고 난 후, 남은 공정 부산물에 의해 결정되는 공정챔버(C)의 임피던스와 고주파 발생기(G) 측의 임피던스를 매칭시키는 데 사용된다.

한편, 현재 공정챔버(C)의 임피던스는, 매칭 상태의 임피던스 매칭부의 임피던스 값을 저장(기억)한 후, 임피던스 매칭부를 공정챔버(C)로부터 분리하고 임피던스 측정장치에 연결하여 측정한다. 즉, 공정챔버(C)가 가동 중인 경우에는 임피던스를 측정할 수 없게 된다.

가동 중인 공정챔버(C)는 챔버 내부의 공정 변화 또는 상태 변화에 따라 민감하게 변화된다. 즉, 챔버 내부의 플레이트의 크기, 챔버 내부의 상태, 케이블의 길이, 두께 등 챔버의 전체적인 특성에 따라 실시간으로 변화된다.

또한, 내부 클리닝없이 동일한 공정챔버(C)를 반복적으로 사용할 경우, 공정챔버(C) 내부에 누적되는 공정 부산물에 의해 임피던스값이 점점 변화하게 된다.

본 발명의 실시예는 가동 중인 공정챔버(C) 내부의 임피던스 변화값을 지속적으로 모니터링하여 챔버 내부 상태에 대한 정보를 작업자에게 제공하여 공정챔버(C)의 오염 정도를 확인할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치가 도시된 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치는, 임피던스 조절부(100)와, 전력 측정부(200)와, 임피던스 산출부(300)와, 디스플레이부(400)를 포함한다.

임피던스 조절부(100)는 고주파 발생기(G)와 플라즈마 공정챔버(C) 사이에 형성되며, 고주파 발생기(G) 측의 임피던스를 조절하여 플라즈마 공정챔버(C)로 전달되는 전력값을 가변시킨다. 여기서, “고주파 발생기(G) 측의 임피던스”라 함은, 고주파 발생기(G)의 임피던스와 임피던스 조절부(100) 자체의 임피던스를 포함하는 의미이다.

도 2를 참조하면, 임피던스 조절부(100)는 VVC(110, Variable Vacuum Capacitor, 가변 진공 커패시터)와 VVC를 회전시켜서 커패시터값을 가변시키는 회전모터(120)와 회전모터(120)의 움직임을 감지하는 가변 저항기(130)를 포함한다. 도 2에 도시된 임피던스 조절부(100)는 도 3과 같은 등가회로로 치환될 수 있다.

임피던스 조절부(100)는 회전모터(120)가 VVC(110)를 회전시켜서 고주파 발생기(G) 측의 임피던스를 조절한다. 회전모터(120)의 회전수는 가변 저항기(130)에 의해 측정될 수 있다.

VVC(110)의 회전 결과, 임피던스가 가변되고 이에 따라 플라즈마 공정챔버(C)로 전달되는 전력값은 가변된다.

전력 측정부(200)는 임피던스 조절부(100)에 의해 가변된 전력값을 측정한다. 전력 측정부(200)는, 예를 들어, 전압과 전류를 측정하는 VI 센서 또는 전력값을 측정하는 PM Detector가 될 수 있다. 도 4는 임피던스 조절부(100)와 연결된 전력 측정부(200)를 도시한 회로도이다. 도 4에서 전력 측정부(200)는 PM Detector이다.

전력 측정부(200)는 측정된 가변 전력값의 추이를 관찰하여, 가변 전력값이 최대인 전력값을 결정한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, VVC 변화량에 따른 전력값 변화로부터 최대 전력값(Pmax)이 되는 VVC 변화량을 결정한다. 여기서, “VVC 변화량”은 회전모터(120)에 의한 VVC(110) 회전수일 수 있다. 또는 스미스차트 상에서 표시되는 임피던스 변화값(VVC 변화 위치)일 수 있다.

전력 측정부(200)는 최대 전력값(Pmax)이 되는 VVC 변화량이 결정되기 전까지 VVC 변화량에 따른 전력값을 임피던스 조절부(100)에 피드백하여 임피던스 조절부(100)에 의한 전력값 가변이 계속 수행되도록 한다.

또는, 전력 측정부(200)는 VVC 변화량에 따른 전력값을 디스플레이부(400)에 표시되게 하고, 작업자는 임피던스 조절부(100)를 계속 조작하여 최대 전력값(Pmax)이 되는 VVC 변화량을 얻을 수 있도록 한다.

고주파 발생기(G) 측의 임피던스(소스측 임피던스)와 플라즈마 공정챔버(C)의 임피던스(로드측 임피던스)가 공액인 경우, 플라즈마 공정챔버(C)로 최대 전력이 전달되므로, 최대 전력값이 되는 VVC에 의한 임피던스는 플라즈마 공정챔버(C) 임피던스의 공액 임피던스임을 알 수 있다.

임피던스 산출부(300)는 전력 측정부(200)에 의해 결정된 최대 전력값을 이용하여 플라즈마 공정챔버(C)의 임피던스값을 산출한다. 즉, 최대 전력값이 되는 VVC에 의한 임피던스값을 산출한다.

다시, 도 3을 참조하면, 상기와 같이 전력 측정부(200)에서 최대 전력값이 되는 VVC가 결정되면, VVC 회전수로부터 C1, C2의 값이 정해지고, L은 기지의 값이고, R은 RF Generator(G)의 초기 설정된 임피던스 값(Real 값)이므로, 임피던스 산출부(300)에 의해 산출되는 임피던스값(Z)은 다음 식 (1)과 같다. 한편, VVC(110)는 적어도 2개 이상의 커패시터를 구비할 수 있으며, 본 명세서에서는 VVC(110)가 2개의 커패시터(C1, C2)로 구성되는 것을 예시한다. 물론, 이에 한정되는 것은 아니다.

식 (1) :

여기서, ω는 주파수이고, 수식 전개 중에 “jωRC₁+1”은 “jωRC₁”으로 근사하였다.

VVC(110)의 움직임을 스크류 방식이며, 회전 턴 수는 커패시터값과 비례한다. (도 6 참조) 한편, 회전모터(120)의 턴 수와 가변 저항(130)의 관계는 주로 일차 직선 형식의 비례 관계에 있으며, 회전모터(120)의 종류에 따라 달라지기에 실험적으로 결정될 수 있다.

디스플레이부(400)는 임피던스 산출부(300)에 의해 산출된 플라즈마 공정챔버(C)의 임피던스값을 작업자가 확인할 수 있도록 표시한다. 디스플레이부(400)는 스미스차트 형식으로 공정챔버(C)의 임피던스값을 표시할 수 있다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치에 의해 산출된 임피던스값과 실제 임피던스 계측 장비를 사용하여 측정된 임피던스값을 스미스차트 상에 표시하여 비교한 도면이다.

도 7 내지 도 10에서 붉은 색으로 표시된 좌표가 본 발명의 모니터링 장치에 의해 산출된 좌표이고, 녹색으로 표시된 좌표가 임피던스 계측 장비를 사용하여 측정된 좌표이다. 도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따라 산출된 임피던스 좌표가 실제 임피던스 계측 장비를 사용하여 측정된 임피던스 좌표과 유사한 위치임을 알 수 있다.

다음으로, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법을 설명한다. 도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법이 도시된 순서도이다.

도 11에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법은, 임피던스를 조절하여 플라즈마 공정챔버로 전달되는 전력값을 가변시키는 제1 단계(S110)와, 제1 단계에서 가변된 전력값을 측정하여 플라즈마 공정챔버로 전달되는 최대 전력값을 결정하는 제2 단계(S120)와, 제2 단계에서 결정된 최대 전력값을 이용하여 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 산출하는 제3 단계(S130)와, 제3 단계에서 산출된 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 표시하는 제4 단계(S140)를 포함한다.

제1 단계(S110)에서, 임피던스 조절부(100)로 고주파 발생기(G) 측의 임피던스를 조절하여 플라즈마 공정챔버(C)로 전달되는 전력값을 가변시킨다. 임피던스 조절부(100)는 회전모터(120)가 VVC(110)를 회전시켜서 고주파 발생기(G) 측의 임피던스를 조절한다. 회전모터(120)의 회전수는 가변 저항기(130)에 의해 측정될 수 있다. VVC(110)의 회전 결과, 임피던스가 가변되고 이에 따라 플라즈마 공정챔버(C)로 전달되는 전력값은 가변된다.

제2 단계(S120)에서, 전력 측정부(200)는 임피던스 조절부(100)에 의해 가변된 전력값을 측정한다. 전력 측정부(200)는 측정된 가변 전력값의 추이를 관찰하여, 가변 전력값이 최대인 전력값을 결정한다. 전력 측정부(200)는 최대 전력값(Pmax)이 되는 VVC 변화량을 결정되기 전까지 VVC 변화량에 따른 전력값을 임피던스 조절부(100)에 피드백하여 임피던스 조절부(100)에 의한 전력값 가변을 계속 수행되도록 한다. 또는, 전력 측정부(200)는 VVC 변화량에 따른 전력값을 디스플레이부(400)에 표시되게 하고, 작업자는 임피던스 조절부(100)를 계속 조작하여 최대 전력값(Pmax)이 되는 VVC 변화량을 얻을 수 있도록 한다.

제3 단계(S130)에서, 임피던스 산출부(300)는 전력 측정부(200)에 의해 결정된 최대 전력값을 이용하여 플라즈마 공정챔버(C)의 임피던스값을 산출한다. 즉, 최대 전력값이 되는 VVC에 의한 임피던스값을 산출한다. 임피던스 산출부(300)에 의해 산출되는 임피던스값(Z)은 전술한 식 (1)과 같다.

제4 단계(S140)에서, 디스플레이부(400)는 임피던스 산출부(300)에 의해 산출된 플라즈마 공정챔버(C)의 임피던스값을 작업자가 확인할 수 있도록 표시한다. 디스플레이부(400)는 스미스차트 형식으로 공정챔버(C)의 임피던스값을 표시할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법은, 플라즈마 공정챔버(C)의 정상 범위를 설정하는 단계(S210)와, 임피던스를 조절하여 플라즈마 공정챔버로 전달되는 전력값을 가변시키는 단계(S220)와, S220 단계에서 가변된 전력값을 측정하여 플라즈마 공정챔버로 전달되는 최대 전력값을 결정하는 단계(S230)와, S230 단계에서 결정된 최대 전력값을 이용하여 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 산출하는 단계(S240)와, S240 단계에서 산출된 플라즈마 공정챔버의 임피던스값이 S210 단계에서 설정된 정상 범위에 속하는 지 여부를 판단하는 단계(S250)를 포함한다.

먼저, S210 단계에서 플라즈마 공정챔버(C)의 정상 범위를 설정한다. “플라즈마 공정챔버(C)의 정상 범위”라 함은, 공정챔버(C) 내부의 오염 정도가 경미하여 세정 작업이 필요하지 않는 범위를 의미한다. 정상 범위는, 공정챔버(C)의 크기, 종류, 플라즈마 처리 대상 등 여러 요인에 의해 다양하게 설정될 수 있다. 이러한 정상 범위는 공정챔버(C) 별로 반복적인 실험에 의해 도출되어 설정될 수 있다. 즉, 정상 범위를 설정하기 전에, 여러 공정챔버(C) 각각에 대해 수회 플라즈마 공정을 수행하여도 세정이 필요없었던 공정챔버(C) 임피던스 범위를 획득한 후, 이를 정상 범위로 설정할 수 있다. 이러한 정상 범위는 스미스차트 형식으로 설정될 수 있다.

S220 단계는 전술한 S110 단계와 실질적으로 동일하고, S230 단계는 전술한 S120 단계와 실질적으로 동일하고, S240 단계는 전술한 S130 단계와 실질적으로 동일하므로 반복 설명은 생략한다.

S250 단계에서, S240 단계에서 산출된 플라즈마 공정챔버의 임피던스값이 S210 단계에서 설정된 정상 범위에 속하는 지 여부를 판단한다. 즉, 임피던스 산출부(300)에 의해 산출된 임피던스값(Z)이 반복 실험에 의해 설정된 정상 범위에 속하는 지 여부를 판단하며, 이때, 스미스차트 상에 설정된 범위 내에 있는 지 여부를 판단한다.

S250 단계의 판단 결과, 정상 범위로 판단된 경우, 다시 S220 단계 내지 S240 단계를 반복한다.

S250 단계의 판단 결과, 정상 범위를 벗어난 경우, 작업자에게 플라즈마 공정 작업을 중단하고, 공정챔버(C)를 세정할 것을 알리는 신호(청각, 시각 신호 등)를 발생시킨다. (S260)

한편, S240 단계와 S250 단계 사이에, S240 단계에서 산출된 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 제공되는 스미스차트에는 정상 범위의 좌표가 미리 표시되고, S240 단계에서 산출된 임피던스값은 정상 범위의 좌표가 미리 표시된 스미스차트 상에 겹쳐져서 표시될 수 있다. 따라서, 작업자는 스미스차트 상에 표시된 임피던스값이 정상 범위에 속하는 지를 육안으로 확인할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100 : 임피던스 조절부 110 : VVC
120 : 회전모터 130 : 가변 저항기
200 : 전력 측정부 300 : 임피던스 산출부
400 : 디스플레이부

Claims (13)

1. 고주파 발생기와 플라즈마 공정챔버 사이에 형성되며, 임피던스를 조절하여 상기 플라즈마 공정챔버로 전달되는 전력값을 가변시키는 임피던스 조절부;
   상기 임피던스 조절부에 의해 가변된 전력값을 측정하여 상기 플라즈마 공정챔버로 전달되는 최대 전력값을 결정하는 전력 측정부;
   상기 전력 측정부에 의해 결정된 최대 전력값을 이용하여 가동중인 플라즈마 공정챔버의 실시간 임피던스값을 산출하는 임피던스 산출부;
   상기 임피던스 산출부에 의해 산출된 상기 플라즈마 공정챔버의 실시간 임피던스값을 스미스차트 형식으로 표시하는 디스플레이부를 포함하며,
   상기 스미스차트에는 반복 실험에 의해 도출되어 설정되는 정상 범위가 미리 표시되고, 상기 임피던스 산출부에 의해 산출된 상기 플라즈마 공정챔버의 실시간 임피던스값은 상기 정상 범위가 미리 표시된 스미스차트 상에 겹쳐서 표시되어, 상기 플라즈마 공정챔버의 실시간 임피던스값이 상기 정상 범위를 벗어난 경우, 상기 플라즈마 공정챔버를 세정할 것을 알리는 신호를 발생시키는 것
   을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 임피던스 조절부는,
   VVC(Variable Vacuum Capacitor, 가변 진공 커패시터)와,
   상기 VVC를 회전시켜서 커패시터값을 가변시키는 회전모터와,
   상기 회전모터 움직임을 감지하는 가변 저항기
   를 포함하는 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 전력 측정부는,
   전압과 전류를 측정하는 VI 센서 또는 전력값을 측정하는 PM Detector인 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치.
   
4. 청구항 2에 있어서, 상기 전력 측정부는,
   최대 전력값이 되는 VVC 변화량이 결정되기 전까지 상기 VVC 변화량에 따른 전력값을 상기 임피던스 조절부에 피드백하여 상기 임피던스 조절부에 의한 전력값 가변이 계속 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 임피던스 산출부는,
   상기 전력 측정부에 의해 최대 전력값이 되는 VVC 변화량이 결정되면, 상기 VVC의 회전수로부터 커패시터값(C1, C2)을 결정하여 하기의 식 (1)에 의해 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 산출하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버 모니터링 장치.
   식 (1) :

   

   
   (여기서, ω는 주파수이고, L은 상수이고, R은 고주파 발생기의 초기 설정 임피던스 저항값임)
   
6. 스미스차트 상에 반복 실험에 의해 도출된 플라즈마 공정챔버의 정상 범위를 미리 표시하는 단계;
   고주파 발생기 측의 임피던스를 조절하여 가동중인 플라즈마 공정챔버로 전달되는 전력값을 가변시키는 단계;
   상기 가변된 전력값을 측정하여 상기 플라즈마 공정챔버로 전달되는 최대 전력값을 결정하는 단계;
   상기 결정된 최대 전력값을 이용하여 가동중인 플라즈마 공정챔버의 실시간 임피던스값을 산출하는 단계;
   상기 산출된 가동중인 플라즈마 공정챔버의 실시간 임피던스값을 상기 정상 범위가 표시된 스미스차트 상에 겹쳐서 표시하는 단계;
   상기 스미스차트 상에 표시된 가동중인 플라즈마 공정챔버의 실시간 임피던스값이 미리 표시된 정상 범위를 벗어난 경우, 상기 플라즈마 공정챔버를 세정할 것을 알리는 신호를 발생시키는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법.
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 전력값을 가변시키는 단계는,
   VVC를 회전시켜서 고주파 발생기 측의 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법.
   
8. 청구항 6에 있어서, 상기 최대 전력값을 결정하는 단계는,
   최대 전력값이 되는 VVC 변화량이 결정되기 전까지 상기 VVC 변화량에 따른 전력값을 피드백하여 상기 전력값을 가변시키는 단계가 반복되도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법.
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 실시간 임피던스값을 산출하는 단계는,
   최대 전력값이 되는 VVC 변화량이 결정되면, VVC의 회전수로부터 커패시터값(C1, C2)을 결정하여 하기의 식 (1)에 의해 상기 플라즈마 공정챔버의 임피던스값을 산출하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정챔버 모니터링 방법.
   식 (1) :

   

   
   (여기서, ω는 주파수이고, L은 상수이고, R은 고주파 발생기의 초기 설정 임피던스 저항값임)
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