KR102043994B1 - 플라즈마 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 플라즈마 방전 주파수 영역대와 다른 주파수를 갖는 기준파형을 이용하여 전극에서 감지되는 정전용량의 변화를 이용하여 실시간으로 플라즈마를 진단하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 감지되는 정전용량은 플라즈마 방전 전, 방전 후에 따라 값이 바뀌게 되고 이러한 정전용량의 변화를 이용하여 실시간 플라즈마 진단을 실시할 수 있다.

Description

플라즈마 진단 시스템 및 방법{System and method for diagnosing plasma}
본 발명은 플라즈마 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 플라즈마 방전 전/후에 따라 전극에서 감지되는 정전용량의 변화를 이용하여 실시간으로 플라즈마를 진단하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 분야에서 진공 플라즈마 공정은 큰 부분을 차지한다. 그 중반도체 시장의 미세화 및 DPT(Double Patterning Tech)등으로 반도체 제작에서 정밀 공정제어의 필요성이 증가하고 있고 특히 20 nm 이하 반도체 소자 생산에서는 집적도를 향상시킬 수 있는 실시간 플라즈마 공정 진단 기술의 필요성이 증가하고 있다.
기존에 플라즈마의 특성을 측정하기 위해 탐침(Probe)을 플라즈마에 섭동하여 측정하는 플라즈마 주파수 프로브(Langmuir Probe)를 주로 사용하였다. 이 방법은 탐침이 플라즈마에 섭동하여 플라즈마와 간섭이 발생하여 정확한 측정이 어렵고 또한 플라즈마 공정 과정 중에 탐침에 물질이 증착되면 탐침을 통한 플라즈마에 관한 정보가 차단된다. 따라서 공정이 진행되는 중에는 탐침을 이용한 플라즈마 측정을 할 수 없다는 단점이 있다. 또한 실제 공정 중에는 혼합 가스를 이용하여 플라즈마를 방전시키는 경우가 많다. 이러한 혼합 가스를 사용하는 경우 플라즈마 주파수 프로브(Langmuir Probe)의 경우에는 플라즈마의 밀도 진단이 어려운 단점이 존재한다.
한국 공개 특허 제 10-2011-0034746호 (공개일 : 2011. 04. 06)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 공정과정 중 신호의 왜곡 없이 실시간으로 플라즈마 상태를 모니터링하여 플라즈마의 상태를 정확히 판단하기 위해서 안출되었다
따라서, 본 발명의 플라즈마 진단 장치는 플라즈마 공정 시 정전용량의 변화를 측정하여 플라즈마 밀도를 계산함으로써 실시간 플라즈마 진단이 가능하여 인-시투 모니터링(In-situ monitoring)이 가능하다. 이를 이용하여 플라즈마 공정 시 공정 수율 향상에 기여하고 공정 결과물의 신뢰도 향상에 기여할 수 있다.
또한, 실시간 플라즈마 진단 시스템을 이용하여 공정 시 플라즈마 방전 상태가 비정상일 경우 피드백을 통해 장치 보완이 가능하여 반도체 및 디스플레이 산업에서 긍정적인 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 정전용량 진단장치(100)의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 임피던스 진단장치(300)의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 정전용량 진단장치(100)의 측정회로 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 정전용량 진단장치(100)가 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량 변화를 이용해서 플라즈마를 진단하는 모식도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 LCR meter로 측정한 제1 정전용량, 상기 LCR meter로 측정한 제1 정전용량에 대한 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량의 오차를 도시한 표이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량과 제3 전극쌍(142)의 전압을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량을 비교한 결과를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극쌍(144)의 부유 정전용량을 제거한 상기 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량을 비교한 결과를 도시한 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 방전에 따른 전압 변화를 측정한 결과를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 방전에 따른 정전용량 변화를 이용하여 플라즈마의 밀도를 진단한 결과를 도시한 도면이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 DLP(Double Langmuir Probe)를 이용하여 측정한 플라즈마 밀도와 플라즈마 진단 장치가 있는 공간 안에서 위치별 플라즈마 밀도를 비교한 결과를 도시한 도면이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 정전용량 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 임피던스 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14는 도 12의 S160단계를 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 진단 시스템(100)의 구성을 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 정전용량 진단장치(100)의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 정전용량 진단장치(100)는 전원 공급부(110), 신호 발생부(120), 보호 회로부(130), 정전용량 측정부(140), 잡음 제거부(150)를 포함한다.
전원 공급부(110)는 전원부(112), 정전압 출력회로(114), 및 병렬 단자 블록(116)을 포함한다. 전원 공급부(110)는 상기 플라즈마 외부 전원으로부터 공급받은 교류 전압을 이용하여, 상기 교류 전압을 필터링하여 잡음을 제거하고 상기 교류 전압을 출력하고, 상기 잡음이 제거된 교류 전압을 이용하여 정전압을 출력하고, 상기 출력된 정전압을 병렬로 분배하고, 상기 분배된 정전압은 각각의 회로를 구동시키는데 사용된다.상기 전원부(112)는 외부 전원으로부터 공급받은 교류 전압을 이용하여, 상기 교류 전압을 필터링하여 잡음을 제거하고 상기 교류 전압을 출력한다. 상기 정전압 출력 회로(114)는 잡음이 제거된 상기 교류 전압을 이용하여 정전압을 출력한다. 상기 병렬 단자 블록(116)은 상기 출력된 정전압을 병렬로 분배한다. 상기 분배된 정전압은 각각의 회로를 구동시키는데 사용된다.
신호 발생부(120)는 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치에서 발생된 플라즈마의 방전 주파수와 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 신호를 발생한다. 플라즈마 발생 장치는 진단 대상이 되는 장치로서, 본 발명의 플라즈마 진단 시스템의 외적 구성요소에 해당한다. 또한, 여기에서 플라즈마의 방전 주파수와 적어도 일부 겹치지 않는다는 것은 중심 주파수가 다르거나, 또는 주파수 대역이 상이한 것을 의미한다. 예를 들어, 플라즈마 발생 장치에서의 방전 주파수는 5~20MHz일 수 있다. 신호 발생부(120)에서 발생되는 전기적 신호의 주파수는 1kHz~1MHz 범위 대역에서 상기 플라즈마 방전 주파수와 중복되지 않도록 사용될 수 있다. 신호 발생부(120)에서 발생되는 신호는, 정전 용량 측정의 기준이 되며 실질적으로 정현파 성분을 갖는 기준 파형을 갖는 것이 바람직하다.
정전용량 측정부(140)는 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되며, 상기 발생된 신호가 인가되는 전극을 포함하며, 상기 전극에서의 전기적 신호를 측정한다. 정전용량 측정부(140)는 제1 전극쌍(144), 제2 전극쌍(146) 및 제3 전극쌍(142)을 포함할 수 있는데, 여기에서 플라즈마의 일부가 증착되는 것의 의미는 제1 전극쌍(144)에 플라즈마 발생 장치에서 발생되는 플라즈마가 증착됨을 의미한다.
제1 전극쌍(144)은 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되며 제1 정전용량을 갖는 전극쌍이다. 제2 전극쌍(146)은 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마가 증착되지 않으며 상기 제1 정전용량을 갖는 전극쌍이다. 제3 전극쌍(142)은 상기 제1 전극쌍(144) 및 제2 전극쌍(146)과 선택적으로 전기적으로 연결되며 제2 정전용량을 갖는 전극쌍이다.
상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마가 방전하면서 전극에 형성된 정전용량이 변하게 되고, 상기 정전용량의 변화는 전압의 변화로 나타나게 된다.상기 변화된 전압신호는 보호 회로부(130)로 들어가게 된다.후술하는 수학식 1을 이용하여, 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량을 알 수 있다.상기 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량은 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량과 상기 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량 변화에 따라 변화한 제3 전극쌍(142)의 전압을 곱한 값을 회로 전체에 인가되는 전압에서 상기 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량 변화에 따라 변화한 제3 전극쌍(142)의 전압을 뺀 값으로 승산하여 구할 수 있다.
도 6을 참고하면, 상기 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량 변화에 따라 변화한 제3 전극쌍(142)의 전압을 확인할 수 있다. 후술하는 수학식 4를 이용하여, 전극의 정전용량과 상기 전극의 전압 간의 상관관계를 통해 전체 전하량을 알 수 있다. 상기 전체 전하량은 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제1 전극쌍(144)에 인가되는 전압을 곱한 값과 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량과 제3 전극쌍(142)에 인가되는 전압을 곱한 값과 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량을 합한 정전용량과 회로 전체에 인가되는 전압을 곱한 값과 같다. 후술하는 수학식 2와 수학식 5를 이용하여, 플라즈마의 밀도 진단이 가능하다. 상기 플라즈마의 밀도는 플라즈마의 전하량을 전자의 전하량으로 승산한 값이다.
보호 회로부(130)는 상기 정전용량 측정부(140)에서 측정되는 전기적 신호의 크기가 미리 결정된 기준보다 클 경우, 상기 전기적 신호의 크기를 제한하거나 또는 상기 제한된 신호의 크기를 일정하게 유지 한다. 사용자는 상기 미리 결정된 기준을 임의로 설정할 수 있다. 상기 보호 회로부(130)는 고전압 제한 회로와 정전압 유지 회로를 포함한다. 상기 고전압 제한회로는 상기 전기적 신호의 크기를 제한한다. 상기 정전압 유지 회로는 상기 제한된 신호의 크기를 일정하게 유지한다.
예를 들어, 상기 보호 회로부(130)는 상기 전기적 신호의 크기를 제한하기 위해서, 다이오드(Diode), 제너 다이오드(Zener diode), 그라운드(Ground)를 사용할 수 있다. 상기 보호 회로부(130)는 플라즈마 방전 시 사용할 수 있는 상기 플라즈마 발생장치에서 나오는 고출력의 전기 에너지가 전극을 통해서 플라즈마 진단 시스템 안의 회로로 흘러 들어오는 것을 방지하여 플라즈마 진단 시스템 안의회로를 보호하는 역할을 한다.
잡음 제거부(150)는 전치 증폭기(152), 대역 통과 필터(154), 위상 검파기(156), 저역 통과 필터(158)를 포함한다. 상기 잡음 제거부(150)는 보호 회로부(130)로부터 전달되는 전기적 신호를 필터링한다.
상기 전치 증폭기(152)는 상기 보호 회로부(130)로부터 전달되는 전기적 신호를 일정하게 유지하기 위하여 증폭을 하고,상기 보호 회로부(130)로부터 입력받는 입력단에 필터 회로를 설치하여, 상기 전기적 신호로 인하여 상기 전치 증폭기(152)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 필터회로는 저역 통과 필터, 고역 통과 필터, 대역 통과 필터, 대역 저지 필터를 포함할 수 있다. 상기 대역 통과 필터(154)는 상기 증폭된 전기적 신호를 상기 발생된 플라즈마의 주파수와 적어도 일부의 겹치는 범위의 주파수를 설정하여 여러 주파수가 섞여 있는 전기적 신호에서 통과시킬 상기 겹치는 범위의 주파수를 통과시킬 수 있다. 상기 위상 검파기(156)는 상기 대역 통과 필터(154)를 통과한전기적 신호와 상기 기준 파형의 위상차를 이용하여 잡음을 제거할 수 있다. 상기 저역 통과 필터(158)는 상기 위상 검파기(156)를 통과한 전기적 신호의 낮은 주파수 성분을 통과시킬 수 있다.
관찰부(200)는 상기 필터링된 전기적 신호를 화면에 도시하는 장치로서, 본 발명의 플라즈마 정전용량 진단장치(100)의 외적 구성요소에 해당한다. 상기 관찰부(200)를 이용하여, 실시간으로 플라즈마의 전압과 정전용량을 관찰할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 임피던스 진단 장치(300)의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 임피던스진단장치(300)는 전원 공급부(310), 신호 발생부(320), 보호 회로부(330), 임피던스 측정부(340), 제1 잡음 제거부(350), 제2 잡음 제거부(360)를 포함한다. 플라즈마 진단 시스템은 제1 잡음 제거부 및 제2 잡음 제거부를 포함할 수 있으며, 상기 제1 잡음 제거부는, 상기 보호 회로부로부터 전달되는 전압 신호를 일정하게 유지하기 위하여 증폭을 하는 제1 전치 증폭기; 상기 증폭된 전압 신호를 필터링하는 제1 대역 통과 필터; 상기 필터링된 전압 신호의 위상과, 상기 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 전압 신호의 위상간의 차이를 감지하여 잡음을 제거하는 제1 위상 검파기; 상기 잡음이 제거된 전압 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;를 포함하며, 상기 제2 잡음 제거부는, 상기 보호 회로부로부터 전달되는 전압 신호의 위상을 변화시키는 위상변화기; 상기 위상이 변화된 전압 신호를 일정하게 유지하기 위하여 증폭을 하는 제2 전치 증폭기; 상기 증폭된 전압 신호를 필터링하는 제2 대역 통과 필터; 상기 필터링된 전압 신호의 위상과, 상기 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 전압 신호의 위상간의 차이를 감지하여 잡음을 제거하는 제2 위상 검파기; 상기 잡음이 제거된 전압 신호를 필터링하는 제2 저역 통과 필터;를 포함하며, 상기 위상변화기는 상기 제1 잡음 제거부를 통과한 전압 신호와 상기 제2 잡음 제거부를 통과한 전압 신호 간에 90도 만큼의 위상 차이가 생기도록 상기 보호 회로부로부터 전달되는 전압 신호의 위상을 변화시킬 수 있다.
전원 공급부(310)는 전원부(312), 정전압 출력회로(314), 및 병렬 단자 블록(316)을 포함한다. 전원 공급부(310)는 상기 플라즈마 외부 전원으로부터 공급받은 교류 전압을 이용하여, 상기 교류 전압을 필터링하여 잡음을 제거하고 상기 교류 전압을 출력하고, 상기 잡음이 제거된 교류 전압을 이용하여 정전압을 출력하고, 상기 출력된 정전압을 병렬로 분배하고, 상기 분배된 정전압은 각각의 회로를 구동시키는데 사용된다. 상기 전원부(312)는 외부 전원으로부터 공급받은 교류 전압을 이용하여, 상기 교류 전압을 필터링하여 잡음을 제거하고 상기 교류 전압을 출력한다. 상기 정전압 출력 회로(314)는 잡음이 제거된 교류 전압을 이용하여 정전압을 출력한다. 상기 병렬 단자 블록(316)은 상기 출력된 정전압을 병렬로 분배한다. 상기 분배된 정전압은 각각의 회로를 구동시키는데 사용된다. 상기 전원 공급부(310)는 전원 공급부(110)와 중복될 수 있다.
신호 발생부(320)는 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치에서 발생된 플라즈마의 방전 주파수와 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 신호를 발생한다. 플라즈마 발생 장치는 진단 대상이 되는 장치로서, 본 발명의 플라즈마 진단 시스템의 외적 구성요소에 해당한다. 또한, 여기에서 플라즈마의 방전 주파수와 적어도 일부 겹치지 않는다는 것은 중심 주파수가 다르거나, 또는 주파수 대역이 상이한 것을 의미한다. 예를 들어, 플라즈마 발생 장치에서의 방전 주파수는 5~20MHz일 수 있다. 신호 발생부(320)에서 발생되는 전기적 신호의 주파수는 1kHz~1MHz 범위 대역에서 상기 플라즈마 방전 주파수와 중복되지 않도록 사용될 수 있다. 신호 발생부(320)에서 발생되는 신호는, 정전 용량 측정의 기준이 되며 실질적으로 정현파 성분을 갖는 기준 파형을 갖는 것이 바람직하다. 상기 신호 발생부(320)는 신호 발생부(120)와 중복될 수 있다.
임피던스 측정부(340)는 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되며, 상기 발생된 신호가 인가되는 전극을 포함하며, 상기 전극에서의 전기적 신호를 측정한다. 상기 전극은 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되며 제1 임피던스를 갖는 제1 전극쌍(344), 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마가 증착되지 않으며 상기 제1 임피던스를 갖는 제2 전극쌍(346), 상기 제1 전극쌍 및 제2 전극쌍과 선택적으로 전기적으로 연결되며 제2 임피던스를 갖는 제3 전극쌍(342)을 포함한다.
상기 플라즈마가 방전하면서 전극에 형성된 임피던스가 변하게 되고, 상기 임피던스의 변화는 전압의 변화로 나타나게 된다. 상기 변화된 전압신호는 보호 회로부(330)로 들어가게 된다. 상기 임피던스측정부(340)는 정전용량 측정부(140)와 중복될 수 있다.
보호 회로부(330)는 상기 임피던스 측정부(340)에서 측정되는 전기적 신호의 크기가 미리 결정된 기준보다 클 경우, 상기 전기적 신호의 크기를 제한하거나 또는 상기 제한된 신호의 크기를 일정하게 유지 한다. 사용자는 상기 미리 결정된 기준을 임의로 설정할 수 있다. 상기 보호 회로부(330)는 고전압 제한 회로와 정전압 유지 회로를 포함한다. 상기 고전압 제한회로는 상기 전기적 신호의 크기를 제한한다. 상기 정전압 유지 회로는 상기 제한된 신호의 크기를 일정하게 유지한다.
예를 들어, 상기 보호 회로부(330)는 상기 전기적 신호의 크기를 제한하기 위해서, 다이오드(Diode), 제너 다이오드(Zener diode), 그라운드(Ground)를 사용할 수 있다. 상기 보호 회로부(330)는 플라즈마 방전 시 사용할 수 있는 상기 플라즈마 발생장치에서 나오는 고출력의 전기 에너지가 전극을 통해서 플라즈마 진단 시스템 안의 회로로 흘러 들어오는 것을 방지하여 플라즈마 진단 시스템 안의 회로를 보호하는 역할을 한다.
제1 잡음 제거부(350)는 제1 전치 증폭기(352), 제1 대역 통과 필터(354),제1 위상 검파기(356), 제1 저역 통과 필터(358)를 포함한다. 상기 제1 잡음 제거부(350)는 보호 회로부(330)로부터 전달되는 전기적 신호를 필터링한다.
상기 제1 전치 증폭기(352)는 상기 보호 회로부(330)로부터 전달되는 전기적 신호를 일정하게 유지하기 위하여 증폭을 하고, 상기 보호 회로부(330)로부터 입력받는 입력단에 필터 회로를 설치하여, 상기 전기적 신호로 인하여 상기 제1 전치 증폭기(352)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 필터회로는 저역 통과 필터, 고역 통과 필터, 대역 통과 필터, 대역 저지 필터를 포함할 수 있다. 상기 제1 대역 통과 필터(354)는 상기 증폭된 전기적 신호를 상기 발생된 플라즈마의 주파수와 적어도 일부의 겹치는 범위의 주파수를 설정하여 여러 주파수가 섞여 있는 전기적 신호에서 통과시킬 상기 겹치는 범위의 주파수를 통과시킬 수 있다.
상기 제1 위상 검파기(356)는 상기 제1 대역 통과 필터(354)를 통과한 전기적 신호와 상기 기준 파형의 위상차를 이용하여 잡음을 제거할 수 있다. 상기 제1 저역 통과 필터(358)는 상기 제1 위상 검파기(356)를 통과한 전기적 신호의 낮은 주파수 성분을 통과시킬 수 있다. 상기 제1 잡음 제거부(350)는 잡음 제거부(150)와 중복될 수 있다.
제2 잡음 제거부(360)는 위상 변화기(361), 제2 전치 증폭기(363), 제2 대역 통과 필터(365),제2 위상 검파기(367), 제2저역 통과 필터(369)를 포함한다. 상기 제2 잡음 제거부(360)는 보호 회로부(330)로부터 전달되는 전기적 신호를 필터링한다.
상기 위상 변화기(361)는 상기 보호 회로부(330)로부터 전달되는 전기적 신호의 위상을 변화시킨다. 상기 제2 전치 증폭기(363)는 상기 위상 변화기(361)로부터 전달되는 전기적 신호를 일정하게 유지하기 위하여 증폭을 하고, 상기 위상 변화기(361)로부터 입력받는 입력단에 필터 회로를 설치하여, 상기 전기적 신호로 인하여 상기 제2 전치 증폭기(363)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상기 필터회로는 저역 통과 필터, 고역 통과 필터, 대역 통과 필터, 대역 저지 필터를 포함할 수 있다. 상기 제2 대역 통과 필터(365)는 상기 증폭된 전기적 신호를 상기 발생된 플라즈마의 주파수와 적어도 일부의 겹치는 범위의 주파수를 설정하여 여러 주파수가 섞여 있는 전기적 신호에서 통과시킬 상기 겹치는 범위의 주파수를 통과시킬 수 있다.
상기 제2 위상 검파기(367)는 상기 제2 대역 통과 필터(365)를 통과한 전기적 신호와 기준 파형의 위상차를 이용하여 잡음을 제거할 수 있다. 상기 제2 저역 통과 필터(369)는 상기 제2 위상 검파기(367)를 통과한 전기적 신호의 낮은 주파수 성분을 통과시킬 수 있다.
관찰부(400)는 상기 필터링된 전기적 신호를 화면에 도시하는 장치로서, 본 발명의 플라즈마 정전용량 진단장치(100)의 외적 구성요소로서, 제1 관찰부(402)와 제2 관찰부(404)를 포함한다.
제1 관찰부(402)는 상기 제1 잡음 제거부(350)를 통과한 전기적 신호를 화면에 도시한다. 제2 관찰부(404)는 상기 제2 잡음 제거부(360)를 통과한 전기적 신호를 화면에 도시한다. 상기 제 1 관찰부(402)와 상기 제2 관찰부(404)의 화면에 도시된 신호는 위상차를 갖는다. 상기 위상차를 갖는 상기 제1 잡음 제거부(350)를 통과한 전기적 신호와 상기 제2 잡음 제거부(360)를 통과한 전기적 신호를 측정함으로서 플라즈마의 임피던스 측정이 가능하다. 예를 들어, 임피던스는 Ｒ＋ｊＸ로　나타낼　수　있다．Ｒ은　저항(Resistance)，　Ｘ는　리액턴스(Reactance)를　의미한다. 상기 플라즈마 발생 장치에서 발생한 플라즈마를 등가회로로 변환하였을 때, 상기 등가회로는 R(Resistance), C(Capacitance), L(Inductance)직렬 또는 병렬의 조합으로 나타낼 수 있다. 상기 C(Capacitance) 또는 L(Inductance)로 인해 발생되는 리액턴스(Reactance)는 저항과 ±90도 위상 차를 보인다. 제1 관찰부(402)에서는 상기 제1 잡음 제거부(350)를 통과한 전기적 신호의 저항을 측정하고, 제2 관찰부(404)에서는 상기 제2 잡음 제거부(360)를 통과한 전기적 신호를 위상 변화기(361)를 이용하여 위상을 상기 제1 잡음 제거부(350)를 통과한 전기적 신호와 90도 차이가 생기게 설정하여 플라즈마의 임피던스를 측정할 수 있다. 플라즈마의 저항(R)은 플라즈마 밀도와 전자온도의 함수로 나타낼 수 있다. 상기 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치에서 발생된 플라즈마의 정전용량 변화를 이용하여 플라즈마 밀도를 구하고 플라즈마의 저항을 측정하여 전자온도 또한 계산이 가능할 수 있다. 상기 제1 관찰부(402)는 관찰부(200)와 중복될 수 있다.
도 3는 본 발명의 일 실시　예에 따른 플라즈마 정전용량 진단장치(100)의 측정회로 모식도이다. 후술하는 수학식 1을 이용하여, 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량을 알 수 있다. 상기 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량은 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량과 상기 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량 변화에 따라 변화한 제3 전극쌍(142)의 전압을 곱한 값을 회로 전체에 인가되는 전압에서 상기 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량 변화에 따라 변화한 제3 전극쌍(142)의 전압을 뺀 값으로 승산하여 구할 수 있다.
후술하는 수학식 4를 이용하여, 전극의 정전용량과 상기 전극의 전압 간의 상관관계를 통해 전체 전하량을 알 수 있다. 상기 전체 전하량은 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제1 전극쌍(144)에 인가되는 전압을 곱한 값과 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량과 제3 전극쌍(142)에 인가되는 전압을 곱한 값과 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량을 합한 정전용량과 회로 전체에 인가되는 전압을 곱한 값과 같다. 후술하는 수학식 2와 수학식 5를 이용하여, 플라즈마의 밀도 진단이 가능하다. 상기 플라즈마의 밀도는 플라즈마의 전하량을 전자의 전하량으로 승산한 값이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 정전용량 진단장치(100)가 제1 전극쌍의 제1 정전용량 변화를 이용해서 플라즈마를 진단하는 모식도이다. 상기 도 4는 플라즈마 발생 장치에서 플라즈마를 발생하고, 상기 플라즈마를 발생시킨 진공 상태인 방에 제1 전극쌍을 두고, 상기 제1 전극쌍의 제1 정전용량 변화를 이용해서 플라즈마를 진단하는 모식도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 LCR meter로 측정한 제1 정전용량,상기 LCR meter로 측정한 제1 정전용량에 대한 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량의 오차를 도시한 표이다.
플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마가 증착되지 않으며 상기 제1 정전용량을 갖는 제2 전극쌍(146)도 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되며 제1 정전용량을 갖는 제1 전극쌍(144)과 같이 공정 상 오차가 존재하므로 정확한 제1 정전용량을 알기 위해 LCR meter를 이용하여 그 값을 측정한다. 상기 LCR meter는 전기, 전자부품을 개발하거나 생산하는 산업체에서 개별소자의 특성값을 측정할 수 있는 장비이다. 상기 특성값은 저항, 인덕턴스, 정전용량, 임피던스, 리액턴스, 컨덕턴스, 서셉턴스와 같은 값을 의미할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 전극쌍의 제1 정전용량과 제3 전극쌍의 전압을 도시한 도면이다. 상기 LCR meter를 이용하여 제2 전극쌍의 제1 정전용량을 구한 후에, 제2 전극쌍의 시간에 따른 전압을 구하면 도7과 같이 제2 전극쌍의 제1 정전용량에 따른 제3 전극쌍에서의 전압을 확인할 수 있다.
상기 도 6을 보면, 제2 전극쌍의 제1 정전용량이 작을 수록 제3 전극쌍에서의 전압이 높다. 제2 전극쌍의 정전용량이 클수록 제3 전극쌍에서의 전압이 낮다. 즉, 상기 제2 전극쌍의 제1 정전용량과 제3 전극쌍에서의 전압은 반비례한다. 상기 제3 전극쌍에서의 전압의 변화량과 후술하는 수학식 1을 이용하여, 제1 전극쌍에서의 제1 정전용량을 구할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량을 비교한 결과를 도시한 도면이다. 상기 제1 전극쌍(144)과 상기 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량 값을 비교해보면, 상기 제1전극쌍(144)의 제1 정전용량 값이 증가할수록 상기 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량 값이 선형적으로 증가하는 모습을 볼 수 있다.
제1 전극쌍(144)의 부유 정전용량을 제거한 후에, 상기 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량을 구하고, 상기 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량을 구하여 비교해볼 수 있다. 상기 부유 정전용량은 플라즈마 발생 장치가 플라즈마를 방전하고, 제3 전극쌍(142)과 제1 전극쌍(144)이 연결되었을 때, 제3 전극쌍(142)에서 측정되는 전압 값을 이용하여 계산할 수 있다. 도 7을 참조하면, 그래프에서 0 Pf에 해당하는 값이 제3 전극쌍(142)과 제1 전극쌍(144)이 연결되었을 때의 전압 값이다. 상기 전압 값과 수학식 1을 이용하여 부유 정전용량을 계산할 수 있다.
상기 부유 정전용량은 배선용 전선이 다른 금속 부분에 접근해 있다든지, 코일과 같이 전선이 다수 평행하게 존재할 때 그들 사이에 가지고 있는 정전용량을 의미한다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극쌍(144)의 부유 정전용량을 제거한 상기 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량을 비교한 결과를 도시한 도면이다. 도 7 및 도 8에서의 직선의 기울기를 통하여 제1 전극쌍(144)에 일정한 부유 정전용량이 존재하는 것을 파악할 수 있다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 방전에 따른 전압 변화를 측정한 결과를 도시한 도면이다. 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치가 플라즈마를 발생시켰을 때, 상기 플라즈마 진단 시스템에서 측정된 전압이 급격히 낮아지고, 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치가 플라즈마를 방전시켰을 때, 상기 플라즈마 진단 시스템에서 측정된 전압이 급격히 높아진다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 방전에 따른 정전용량 변화를 이용하여 플라즈마의 밀도를 진단한 결과를 도시한 도면이다. 플라즈마정전용량 진단장치는 방전 전 플라즈마의 정전용량과 방전 후 플라즈마의 정전용량의 변화를 측정하였다. 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치가 플라즈마를 발생했을 때, 상기 플라즈마의 정전용량이 급격히 높아지고, 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치가 플라즈마를 방전했을 때, 상기 플라즈마의 정전용량이 급격히 낮아진다.
상기 플라즈마 발생 장치가 플라즈마를 방전을 시작하면, 상기 플라즈마의 정전용량이 감소하는 것을 근거로 플라즈마 내의 하전입자가 정전용량의 변화를 가져오는 주요한 원인으로 볼 수 있다. 따라서, 플라즈마 공정 시 플라즈마의 정전용량이 변화하는 것을 통해서 플라즈마의 밀도를 진단할 수 있다. 상기 하전입자는 전기적으로 양성이나 음성 전하를 가진 이온입자이다. 예를 들어, 이온, 양성자, 전자 등, 양 또는 음의 전하를 가진 입자이다.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 DLP(Double Langmuir Probe)를 이용하여 측정한 플라즈마 밀도와 플라즈마 진단 장치가 있는 공간 안에서 위치별 플라즈마 밀도를 비교한 결과를 도시한 도면이다. 상기 DLP(Double Langmuir Probe)를 이용하여 측정한 플라즈마 밀도와 상기 플라즈마 진단 장치가 있는 공간 안에서 위치별 플라즈마 밀도를 비교했을 때, 같은 경향성을 보임을 확인할 수 있다. 상기 DLP(Double Langmuir Probe)는 두 개의 탐침을 포함하고 상기 두 개의 탐침으로 플라즈마 밀도를 측정할 수 있다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 정전용량 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
본 일 실시예에 따른 정전용량 진단 방법은 플라즈마 정전용량 진단장치(100)에서 시계열적으로 처리되는 다음과 같은 단계들로 구성된다.
S110에서, 신호 발생부(120)는 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치에서 발생된 플라즈마의 주파수와 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다.
S120에서, 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치가 플라즈마를 방전하거나 방전하지 않는다.
S130에서, 정전용량 측정부(140)는 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되는 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마가 증착되지 않는 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량이 같은지를 판단한다. 상기 S130의 판단에 따라, 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량이 같지 않다면, 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량이 같을 때까지 S130 내지 S140를 반복한다.
S140에서, 정전용량 측정부(140)는 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량을 제2 전극쌍(146)의 제1 정전용량을 통해 보정한다.
S150에서, 보호 회로부(130)는 상기 정전용량 측정부(140)에서 측정되는 전기적 신호의 크기가 미리 결정된 기준보다 클 경우, 상기 전기적 신호의 크기를 제한한다.
S160에서, 상기 잡음 제거부(150)는 상기 보호 회로부(130)로부터 전달되는 전기적 신호를 필터링한다.
도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 임피던스 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
본 일 실시예에 따른 임피던스 진단 방법은 플라즈마 임피던스 진단 장치(300)에서 시계열적으로 처리되는 다음과 같은 단계들로 구성된다.
S210에서, 신호 발생부(320)는 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치에서 발생된 플라즈마의 주파수와 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다.
S220에서, 진단하고자 하는 플라즈마 발생 장치가 플라즈마를 방전하거나 방전하지 않는다.
S230에서, 임피던스 측정부(340)는 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되는 제1 전극쌍(344)의 제1 임피던스와 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마가 증착되지 않는 제2 전극쌍(346)의 제1 임피던스가 같은지를 판단한다. 상기 S230의 판단에 따라, 제1 전극쌍(344)의 제1 임피던스와 제2 전극쌍(346)의 제1 임피던스가 같지 않다면, 제1 전극쌍(344)의 제1 임피던스와 제2 전극쌍(346)의 제1 임피던스가 같을 때까지 S230 내지 S240를 반복한다.
S240에서, 임피던스 측정부(340)는 제1 전극쌍(344)의 제1 임피던스를 제2 전극쌍(346)의 제1 임피던스를 통해 보정한다.
S250에서, 보호 회로부(330)는 상기 임피던스 측정부(340)에서 측정되는 전기적 신호의 크기가 미리 결정된 기준보다 클 경우, 상기 전기적 신호의 크기를 제한한다.
S260에서, 제2잡음 제거부(360)는상기 크기가 제한된 전기적 신호의 위상을 변화한다.
S270에서, 제1 잡음 제거부(350)와 제2 잡음 제거부(360)는상기 크기가 제한된 전기적 신호를 필터링한다.
도 14는 도 12의 S160단계를 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
S162에서, 전치 증폭기(152)는 상기 보호 회로부(130)로부터 전달되는 전기적 신호를 일정하게 유지하기 위하여 증폭을 한다.
S164에서, 대역 통과 필터(154)는 상기 증폭된 전기적 신호를 필터링한다.
S166에서, 위상 검파기(156)는 상기 필터링된 전기적 신호의 위상과, 상기 기준 파형을 갖는 신호의 위상간의 차이를 감지하여 잡음을 제거한다.
S168에서, 저역 통과 필터(158)는 상기 잡음이 제거된 신호를 필터링한다.
Figure 112017036825691-pat00001
여기에서, Cx: 제1 전극쌍의 제1 정전용량, Cr : 제3 전극쌍의 제2 정전용량, VI : 회로 전체에 인가되는 전압, Vr': 제2전극쌍의 제1정전용량 변화에 따라 변화한제3 전극쌍의 전압이다.
정전용량 진단부(140)는 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되며 제1 정전용량을 갖는 제1 전극쌍(144), 상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마가 증착되지 않으며 상기 제1 정전용량을 갖는 제2 전극쌍(146), 상기 제1 전극쌍(144) 및 제2 전극쌍(146)과 선택적으로 전기적으로 연결되며 제2 정전용량을 갖는 제3 전극쌍(142)을 포함한다. 상기 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량은 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량과 제2 전극쌍의 제1 정전용량 변화에 따라 변화한 제3 전극쌍의 전압을 곱한 값을 회로 전체에 인가되는 전압에서 제2 전극쌍의 제1 정전용량 변화에 따라 변화한 제3 전극쌍의 전압을 뺀 값으로 승산하여 구할 수 있다. 상기 수학식1을 이용하여, 정확한 제1 정전용량을 알 수 있다.
Figure 112017036825691-pat00002
여기에서, Q0 : 전체 전하량, qp: 플라즈마의 전하량, Qi: 초기 전하량이다.
전체 전하량은 플라즈마의 전하량과 초기 전하량의 합이다.
Figure 112017036825691-pat00003
여기에서, Q : 전하량, C : 정전용량, V : 전압이다.
전하량은 정전용량과 전압을 곱한 값과 같다.
Figure 112017036825691-pat00004
여기에서 Cx: 제1 전극쌍의 제1 정전용량, Vx: 제1 전극쌍에 인가되는 전압, Cr: 제3 전극쌍의 제2 정전용량, Vr :제3 전극쌍에 인가되는 전압, VI : 회로 전체에 인가되는 전압, CT : 제1 전극쌍의 제1 정전용량과 제3 전극쌍의 제2 정전용량을 합한 정전용량이다.
전체 전하량은 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제1 전극쌍(144)에 인가되는 전압을 곱한 값과 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량과 제3 전극쌍(142)에 인가되는 전압을 곱한 값과 제1 전극쌍(144)의 제1 정전용량과 제3 전극쌍(142)의 제2 정전용량을 합한 정전용량과 회로 전체에 인가되는 전압을 곱한 값과 같다. 상기 수학식 4를 이용해서 정전용량과 전압 간의 상관관계를 통해 전하량을 계산할 수 있다.
Figure 112017036825691-pat00005
여기에서 ne :플라즈마의 밀도, e : 전하의 전하량이다.
플라즈마의 밀도는 플라즈마의 전하량을 전하의 전하량으로 승산한 값이고, 상기 수학식5를 이용하여, 플라즈마 밀도진단이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 후술하는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 플라즈마 발생장치에서 플라즈마를 발생시킨 진공 상태인 방에 위치하고 상기 플라즈마 발생장치에서 플라즈마를 발생시킬 때 상기 발생한 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되어 정전 용량이 변화하는 두 전극으로 구현된 제1 전극쌍;
    두 전극으로 구현된 제2 전극쌍;
    상기 제1 전극쌍 또는 상기 제2 전극쌍에 선택적으로 연결되며, 두 전극으로 구현된 제3 전극쌍;
    상기 플라즈마 발생 장치에서 발생된 플라즈마의 주파수와 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 전압 신호를 발생시키고, 상기 제3 전극쌍이 상기 제1 전극쌍 또는 상기 제2 전극쌍에 선택적으로 연결된 회로에 상기 발생한 전압 신호를 인가하는 신호 발생부;
    상기 제1 전극쌍의 두 전극 또는 상기 제2 전극쌍의 두 전극에 연결되며, 상기 플라즈마 발생장치에서 플라즈마를 발생시킬 때 상기 제1 전극쌍의 정전 용량이 변하여, 변화된 정전 용량에 따라 상기 제1 전극쌍을 통하여 유입되는 전압 신호의 크기가 미리 결정된 기준보다 클 경우, 상기 제1 전극쌍을 통하여 유입되는 전압 신호의 크기를 제한하는 보호 회로부; 및
    상기 신호 발생부 및 상기 보호 회로부에 연결되며, 상기 보호 회로부로부터 전달되는 상기 제1 전극쌍 또는 상기 제2 전극쌍을 통하여 유입되는 전압 신호를 필터링하는 잡음 제거부; 를 포함하며,
    상기 제3 전극쌍의 두 전극 중에서 일 전극은 상기 신호 발생부에 연결되고, 타 전극은 상기 보호 회로부에 연결되며,
    상기 잡음 제거부는,
    상기 보호 회로부로부터 전달되는 전압 신호를 일정하게 유지하기 위하여 증폭을 하는 전치 증폭기;
    상기 증폭된 전압 신호를 필터링하는 대역 통과 필터;
    상기 필터링된 전압 신호의 위상과, 상기 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 전압 신호의 위상간의 차이를 감지하여 잡음을 제거하는 위상 검파기;
    상기 잡음이 제거된 전압 신호를 필터링하는 저역 통과 필터;를 포함하며,
    상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마가 방전하면서 상기 제1 전극쌍에 형성된 정전 용량이 변하게 되고, 상기 정전 용량의 변화에 따라 상기 제1 전극쌍의 전압 신호가 변하게 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 보호 회로부는
    상기 전압 신호의 크기를 제한하거나, 또는
    상기 제한된 전압 신호의 크기를 일정하게 유지하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 시스템.
  7. 삭제
  8. 플라즈마 발생장치에서 플라즈마를 발생시킨 진공 상태인 방에 위치하고 상기 플라즈마 발생장치에서 플라즈마를 발생시킬 때 상기 발생한 플라즈마 중 적어도 일부가 증착되어 정전 용량이 변화하는 두 전극으로 구현된 제1 전극쌍;
    두 전극으로 구현된 제2 전극쌍;
    상기 제1 전극쌍 또는 상기 제2 전극쌍에 선택적으로 연결되며, 두 전극으로 구현된 제3 전극쌍;
    상기 플라즈마 발생 장치에서 발생된 플라즈마의 주파수와 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 전압 신호를 발생시키고, 상기 제3 전극쌍이 상기 제1 전극쌍 또는 상기 제2 전극쌍에 선택적으로 연결된 회로에 상기 발생한 전압 신호를 인가하는 신호 발생부;
    상기 제1 전극쌍의 두 전극 또는 상기 제2 전극쌍의 두 전극에 연결되며, 상기 플라즈마 발생장치에서 플라즈마를 발생시킬 때 상기 제1 전극쌍의 정전 용량이 변하여, 변화된 정전 용량에 따라 상기 제1 전극쌍을 통하여 유입되는 전압 신호의 크기가 미리 결정된 기준보다 클 경우, 상기 제1 전극쌍을 통하여 유입되는 전압 신호의 크기를 제한하는 보호 회로부;
    상기 신호 발생부 및 상기 보호 회로부에 연결되며, 상기 보호 회로부로부터 전달되는 상기 제1 전극쌍 또는 상기 제2 전극쌍을 통하여 유입되는 전압 신호를 필터링하는 제1 잡음 제거부 및 제2 잡음 제거부;를 포함하며,
    상기 제3 전극쌍의 두 전극 중에서 일 전극은 상기 신호 발생부에 연결되고, 타 전극은 상기 보호 회로부에 연결되며,
    상기 제1 잡음 제거부는,
    상기 보호 회로부로부터 전달되는 전압 신호를 일정하게 유지하기 위하여 증폭을 하는 제1 전치 증폭기; 상기 증폭된 전압 신호를 필터링하는 제1 대역 통과 필터; 상기 필터링된 전압 신호의 위상과, 상기 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 전압 신호의 위상간의 차이를 감지하여 잡음을 제거하는 제1 위상 검파기; 상기 잡음이 제거된 전압 신호를 필터링하는 제1 저역 통과 필터;를 포함하며,
    상기 제2 잡음 제거부는,
    상기 보호 회로부로부터 전달되는 전압 신호의 위상을 변화시키는 위상변화기; 상기 위상이 변화된 전압 신호를 일정하게 유지하기 위하여 증폭을 하는 제2 전치 증폭기; 상기 증폭된 전압 신호를 필터링하는 제2 대역 통과 필터; 상기 필터링된 전압 신호의 위상과, 상기 적어도 일부의 겹치지 않는 범위의 주파수를 갖는 전압 신호의 위상간의 차이를 감지하여 잡음을 제거하는 제2 위상 검파기; 상기 잡음이 제거된 전압 신호를 필터링하는 제2 저역 통과 필터;를 포함하며,
    상기 위상변화기는 상기 제1 잡음 제거부를 통과한 전압 신호와 상기 제2 잡음 제거부를 통과한 전압 신호 간에 90도 만큼의 위상 차이가 생기도록 상기 보호 회로부로부터 전달되는 전압 신호의 위상을 변화시키며,
    상기 플라즈마 발생장치에서 발생된 플라즈마가 방전하면서 상기 제1 전극쌍에 형성된 정전 용량이 변하게 되고, 상기 정전 용량의 변화에 따라 상기 제1 전극쌍의 전압 신호가 변하게 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 시스템.
  9. 삭제
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  13. 제 8항에 있어서, 상기 보호 회로부는
    상기 전압 신호의 크기를 제한하거나, 또는
    상기 제한된 전압 신호의 크기를 일정하게 유지하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 시스템.
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