KR20150031782A - 플라즈마 특성을 모니터링하는 웨이퍼 형태의 진단 기구 및 이를 이용하는 진단 시스템 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 특성을 모니터링하는 기구 및 시스템가 제공된다. 이 기구는 하우징 그리고 하우징 내에 배치되는 센서 어레이, 신호 처리부, 데이터 전송 유닛, 및 제어 유닛을 포함할 수 있다. 센서 어레이는 하우징 내에 2차원적으로 배열되되, 플라즈마 내에 존재하는 하전 입자와의 전기적 상호 작용을 차단하는 차폐막을 구비하는, 복수의 측정 센서들을 포함하고, 신호 처리부는 측정 센서들에서 생성되는 전기적 신호를 처리하여 측정 데이터를 생성하도록 구성되고, 데이터 전송 유닛은 측정 데이터를 외부로 전송하도록 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 특성을 모니터링하는 기구 및 시스템에 관한 것이다.
플라즈마 공정은 반도체 장치와 같은 미세 패턴들을 포함하는 장치의 제조에 필수적이다. 예를 들면, 플라즈마는 박막을 증착, 식각 및 애싱하기 위해 사용되고 있다. 제품의 특성 및 수율을 향상시키기 위해, 플라즈마의 공정 산포를 정확하게 진단하고 엄밀하게 제어하는 것이 필요하다.
광학적 발광 분광법 (Optical emission spectroscopy; OES) 또는 전압-전류 프로브 (Voltage and current probe)와 같은 기술들이 플라즈마 특성의 측정 및 진단을 위해 제안되었다. 하지만, 이러한 방법들에 따르면, 챔버의 외부에 제공된 측정 수단이 챔버 내부에 형성된 플라즈마의 특성을 측정하기 위해 사용되며, 플라즈마 특성에 대한 정보를 2차원적 분포 데이터의 형태로 제공할 수 없다.
본 발명이 해결하려는 과제는 챔버의 내부 공간으로 로딩될 수 있는 플라즈마 진단 기구를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 플라즈마의 2차원적 분포 특성을 측정할 수 있는 플라즈마 진단 기구를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 플라즈마의 2차원적 분포 특성을 측정 및 제어하는 플라즈마 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 측정 센서 구조체는 기판, 상기 기판 상에 제공된 광전변환 소자, 상기 광전변환 소자 상에 제공된 광 가이드 구조체, 및 상기 광전변환 소자 상에 제공된 상부 차폐막을 포함할 수 있다. 상기 상부 차폐막은 도전성 물질을 포함하도록 구성되어, 상기 광전변환 소자와 플라즈마 내에 존재하는 하전 입자들 사이의 전기적 상호작용을 차단할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 상부 차폐막은 상기 광 가이드 구조체의 상부면 또는 하부면 중의 적어도 하나를 덮는 투명 도전막을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 상부 차폐막은 상기 광 가이드 구조체의 상부 또는 하부에 제공되는 금속막을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 기판은 상기 광전변환 소자를 외부 전자 장치에 전기적으로 연결하는 배선 구조가 제공된 연성 회로 기판(flexible printed circuit board)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 기판은 반도체 웨이퍼 또는 반도체막을 포함하는 플레이트 형태의 구조물이고, 상기 광전변환 소자는 상기 기판 상에 집적된 집적 회로의 형태로 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 광전변환 소자는 포토다이오드 또는 포토다이오드 및 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하는 이미지 센서들 중의 적어도 하나일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 측정 센서 구조체는 상기 광전변환 소자 상에 제공되어, 소정 파장 대역의 빛이 상기 광전변환 소자로 선택적으로 입사되는 것을 가능하게 하는, 광학 필터를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 측정 센서 구조체는 상기 광전변환 소자의 아래에 제공되는 하부 차폐막을 더 포함할 수 있다. 상기 하부 차폐막은 금속막을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 광 가이드 구조체는 광학적으로 투명한 렌즈 또는 적어도 하나의 관통 홀이 형성된 덮개를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 측정 센서 구조체는 상기 광전변환 소자 상에 제공되는 덮개층을 더 포함할 수 있다. 상기 덮개층은 상기 광 가이드 구조체가 제공되는 개구부를 갖고, 실리콘, 실리콘 산화물, 또는 세라믹으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 플라즈마 모니터링 기구는 하우징 그리고 상기 하우징 내에 배치되는 센서 어레이, 신호 처리부, 데이터 전송 유닛, 및 제어 유닛을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 센서 어레이는 상기 하우징 내에 2차원적으로 배열되되, 차폐막을 구비하는 복수의 측정 센서들을 포함할 수 있다. 상기 신호 처리부는 상기 측정 센서들에서 생성되는 전기적 신호를 처리하여 측정 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 상기 데이터 전송 유닛은 상기 측정 데이터를 외부로 전송하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 측정 센서들 각각은 광 가이드 구조체를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 광 가이드 구조체는 광학적으로 투명한 렌즈 또는 적어도 하나의 관통 홀이 형성된 덮개를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 차폐막은 상기 광 가이드 구조체의 상부 또는 하부에 제공되는 투명 도전막 또는 금속막을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마 모니터링 기구는, 상기 하우징 내에 제공되는, 배선 구조를 구비하는 연성 회로 기판(flexible printed circuit board)을 더 포함할 수 있다. 상기 센서 어레이, 상기 신호 처리부, 상기 데이터 전송 유닛, 및 상기 제어 유닛은 상기 연성 회로 기판 상에 실장되고, 상기 배선 구조를 통해 전기적으로 서로 연결될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 측정 센서들 각각은 상기 연성 회로 기판 상에 실장되는 광전변환 소자를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 하우징은 플레이트 형태의 하부 하우징 및 상기 측정 센서들에 대응되는 위치들에 형성된 적어도 하나의 개구부들을 갖는 상부 하우징을 포함할 수 있다. 상기 상부 하우징은 실리콘, 실리콘 산화물, 또는 세라믹으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 하부 하우징은 반도체 웨이퍼 또는 반도체막을 포함하는 플레이트의 형태로 제공되고, 상기 측정 센서들 각각은 상기 하부 하우징의 상부면에 집적되는 광전변환 소자를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마 모니터링 기구는, 상기 하우징 내에 배치되어, 상기 측정 데이터를 저장하는 데이터 저장 유닛 및, 상기 하우징 내에 배치되어, 상기 하우징 내에 배치되는 전자 부품들에 전원을 공급하는 전원 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 데이터 전송 유닛은 전자파를 이용하여 상기 측정 데이터를 외부로 전송하는 데이터 전송 모듈을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 신호 처리부는 전류-전압 변환부, 신호 증폭부, 신호 필터링부, 또는 아날로그-디지털 변환기 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전류-전압 변환부는 상기 측정 센서에서 생성되는 전류 신호를 전압 신호로 변환하도록 구성되고, 상기 신호 증폭부는 상기 측정 센서들 또는 상기 전류-전압 변환부로부터의 전기적 신호를 증폭하도록 구성되고, 상기 신호 필터링부는 상기 전기적 신호로부터 노이즈를 제거하도록 구성되고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마 모니터링 기구는, 상기 하우징 내에 배치되어, 상기 전기적 신호 또는 상기 디지털 신호로부터 플라즈마 특성 데이터를 계산하는 연산 유닛을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마 모니터링 기구는, 상기 하우징 내에 배치되어, 상기 측정 센서들 중의 어느 하나에 선택적으로 접근하는 것을 가능하게 하는 스위칭 유닛을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 측정 센서들은 적어도 하나의 제 1 측정 센서 및 적어도 하나의 제 2 측정 센서를 구비하되, 상기 제 1 및 제 2 측정 센서들은 서로 다른 파장 대역의 빛을 측정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마 모니터링 기구는 상기 하우징 내에 배치되는 발광 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 발광 유닛은 상기 측정 센서들을 통해 검출가능한 파장 대역의 빛을 방출하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 플라즈마 챔버 시스템은 플라즈마가 생성되도록 구성되는 챔버 그리고 통신 유닛, 연산 유닛 및 스토리지을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 통신 유닛은 상기 플라즈마 모니터링 기구로부터 측정 데이터를 독출하도록 구성되고, 상기 연산 유닛은 상기 측정 데이터로부터 플라즈마 특성 데이터를 계산하도록 구성되고, 상기 스토리지는 상기 독출 및 상기 계산을 위한 알고리즘 그리고 상기 측정 데이터 및 상기 플라즈마 특성 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마 챔버 시스템은 상기 플라즈마 모니터링 기구를 수납하는 수납 용기를 더 포함할 수 있다. 상기 수납 용기는 상기 플라즈마 모니터링 기구 내에 실장된 바데리를 무선 방식으로 충전하도록 구성되는 충전 모듈을 구비할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마 챔버 시스템은 상기 챔버 및 상기 수납 용기를 진공 상태로 유지하는 것을 가능하게 하는 로드 락 챔버를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 통신 유닛은 상기 수납 용기 내에 제공될 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 통신 유닛은 상기 챔버 내에 제공되어, 상기 측정 데이터를 실시간으로 독출할 수 있도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마 챔버 시스템은 상기 챔버에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부 및 상기 챔버에 고주파를 인가하도록 구성되는 고주파 생성부를 더 포함할 수 있다. 상기 가스 공급부 또는 상기 고주파 생성부 중의 적어도 하나는 상기 플라즈마 특성 데이터에 기초하여 제어될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 챔버 내부에 로딩되어 플라즈마의 특성을 2차원적으로 측정하는 것을 가능하게 하는 플라즈마 모니터링 기구가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버 시스템을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 모니터링 기구를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 모니터링 기구를 예시적으로 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 유닛을 예시적으로 도시하는 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 처리 유닛을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 전류-전압 변환부를 개략적으로 도시하는 회로도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 유닛을 개략적으로 도시하는 회로도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연산 유닛을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 유닛을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플라즈마 모니터링 기구들을 개략적으로 도시하는 블록도들이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 측정 센서들을 개략적으로 도시하는 도면들이다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 광전변환 소자들을 예시적으로 도시하는 회로도들이다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 측정 센서들을 개략적으로 도시하는 도면들이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 모니터링 기구들을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 설비를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른, 대면적의 플라즈마의 특성을 2차원적으로 분석할 수 있도록 구성된, 플라즈마 모니터링 구조체를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 모니터링 기구를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 모니터링 기구를 예시적으로 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스위칭 유닛을 예시적으로 도시하는 회로도이다.
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도 19 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 측정 센서들을 개략적으로 도시하는 도면들이다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 모니터링 기구들을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 설비를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른, 대면적의 플라즈마의 특성을 2차원적으로 분석할 수 있도록 구성된, 플라즈마 모니터링 구조체를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버 시스템을 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 챔버 시스템(1000)은 적어도 하나의 공정 챔버를 구비하는 챔버 설비(300), 상기 공정 챔버 내에 로딩될 수 있도록 구성되는 플라즈마 모니터링 기구(200), 및 상기 챔버 설비(300)를 제어하는 시스템 제어부(400)를 포함할 수 있다.
상기 공정 챔버는 플라즈마를 생성할 수 있도록 구성되며, 상기 플라즈마 모니터링 기구(200)는, 상기 공정 챔버 내에서, 상기 플라즈마의 광학적 특성(OC)을 측정하도록 구성될 수 있다. 상기 플라즈마 모니터링 기구(200)에 의해 측정된 결과는, 전기적 또는 디지털 데이터의 형태로, 상기 시스템 제어부(400)로 전송될 수 있으며, 상기 시스템 제어부(400)는 측정 결과에 대한 분석에 기초하여 원하는 플라즈마 특성을 구현하도록 상기 챔버 설비(300)를 제어할 수 있다.
상기 플라즈마 모니터링 기구(200)는 도 2 내지 23을 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명되고, 상기 챔버 설비(300) 및 상기 시스템 제어부(400)는 도 24 및 도 25를 참조하여 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 모니터링 기구를 개략적으로 도시하는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 모니터링 기구를 예시적으로 도시하는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 모니터링 기구(200)는 센서 어레이(201), 스위칭 유닛(210), 신호 처리 유닛(220), 변환 유닛(230), 연산 유닛(240), 저장 유닛(250), 통신 유닛(260), 전원 유닛(270), 및 제어 유닛(280)을 포함할 수 있다.
상기 센서 어레이(201)는 복수의 측정 센서들(100)을 구비할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 3에 도시된 것처럼, 상기 측정 센서들(100)은 상기 센서 어레이(201) 내에 2차원적으로 배열될 수 있다. 이에 따라, 상기 플라즈마의 광학적 특성(OC)은 2차원적으로 측정될 수 있다. 또한, 상기 측정 센서들(100)은 상기 플라즈마의 광학적 특성(OC)을 전기적 신호(예를 들면, 전류 신호)로 변환하도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 상기 센서 어레이(201)의 사용은 상기 플라즈마의 광학적 특성(OC)을 2차원적 데이터의 형태로 제공되는 전기적 신호로 변환하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에 따르면, 도 3에 예시적으로 도시된 것처럼, 상기 센서 어레이(201) 또는 측정 센서들(100)은, 서로 다른 파장의 빛을 측정하도록 구성되는, 적어도 하나의 제 1 측정 센서(101) 및 적어도 하나의 제 2 측정 센서(102)를 구비할 수 있다. 상기 센서 어레이(201) 및 상기 측정 센서들(100)은 도 3 내지 도 23을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
상기 스위칭 유닛(210)은 상기 측정 센서들(100) 중의 적어도 하나에 선택적으로 접근하는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 상기 스위칭 유닛(210)은, 도 4에 도시된 것처럼, 상기 측정 센서들(100)에 각각 연결되는 입력 노드들, 적어도 하나의 출력 노드, 상기 입력 및 출력 노드들 사이의 스위칭 소자들(SW)을 구비할 수 있다. 상기 스위칭 소자들(SW)은 전기적 또는 기계적 방식으로 상기 입력 및 출력 노드들 사이의 전기적 연결을 제어할 수 있으며, 상기 스위칭 소자(SW)의 연결 제어는 상기 제어 유닛(280)의 제어에 따라 선택적으로 구현될 수 있다.
상기 신호 처리 유닛(220)은 도 5에 도시된 것처럼 전류-전압 변환부(222), 신호 증폭부(224), 또는 신호 필터링부(226) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전류-전압 변환부(222)는 상기 측정 센서(100)에서 생성되는 전류 신호를 전압 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 상기 전류-전압 변환부(222)는 도 6에 예시적으로 도시된 회로를 구현하도록 제공될 수 있지만, 본 발명의 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 신호 증폭부(224)는 상기 측정 센서들(100) 또는 상기 전류-전압 변환부(222)로부터 전송된 전기적 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 신호 처리 유닛(220)가 상기 전류-전압 변환부(222)를 포함하는 경우, 상기 신호 증폭부(224)는 상기 전류-전압 변환부(222)에 의해 변환된 전압 신호를 증폭시키도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 상기 신호 증폭부(224)는 상기 측정 센서(100) 또는 상기 스위칭 유닛(210)으로부터 전송되는 전류 신호를 증폭시키도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 신호 증폭부(224)는 상기 측정 센서(100)와 상기 전류-전압 변환부(222) 사이에 제공되거나 상기 신호 처리 유닛(220)은 상기 전류-전압 변환부(222)없이 제공될 수 있으며, 이러한 경우들에서, 상기 신호 증폭부(224)는 전류 신호를 증폭시키도록 구성될 수 있다.
상기 신호 필터링부(226)는 상기 전기적 신호로부터 노이즈를 제거하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 신호 필터링부(226)는 상기 측정 센서들(100)과 상기 전류-전압 변환부(222) 사이에 제공되어, 상기 측정 센서들(100)에서 측정된 전기적 신호들로부터 노이즈를 제거를 제거할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 신호 필터링부(226)는 상기 전류-전압 변환부(222)와 상기 신호 증폭부(224) 사이에 제공되어, 상기 전류-전압 변환부(222)에서 변환된 전기적 신호들로부터 노이즈를 제거를 제거할 수 있다. 또다른 실시예들에 따르면, 상기 신호 필터링부(226)는 상기 신호 증폭부(224)에 의해 증폭된 전기적 신호들로부터 노이즈를 제거를 제거할 수 있다.
도 7에 예시적으로 도시된 것처럼, 상기 변환 유닛(230)은 아날로그-디지털 변환기일 수 있다. 다시 말해, 상기 변환 유닛(230)은 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 상기 변환 유닛(230)에 의해 디지털화된 신호는 상기 저장 유닛(250)에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 저장 유닛(250)은 비휘발성 메모리 장치(예를 들면, 플래시 메모리, MRAM, PRAM, 또는 RRAM)일 수 있다. 상기 아날로그-디지털 변환기의 사용은 상기 통신 유닛(260)을 통해 전송되는 데이터의 양을 줄이는 것을 가능하게 한다. 하지만, 변형된 실시예들에 따르면, 상기 플라즈마 모니터링 기구(200)는 상기 변환 유닛(230), 상기 저장 유닛(250), 또는 상기 연산 유닛(240) 중의 적어도 하나없이 구현될 수 있다. 이러한 변현된 실시예들은 아래에서 도 11 내지 도 13을 참조하여 다시 설명될 것이다.
상기 연산 유닛(240)은 입력되는 데이터로부터 플라즈마 특성 데이터를 추출하는 연산 과정을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 연산 유닛(240)은 광량측정법(actinometry)에 기초하여 상기 연산 과정을 수행하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, CxFy 가스를 사용하는 플라즈마 식각 공정의 경우, 불소 원자의 농도는 식각 특성에 영향을 주는 중요한 공정 파라미터이다. 다시 말해, 식각 특성(예를 들면, 식각률)은 상기 불소 원자의 농도를 분석함으로써 예측될 수 있다. 상기 불소 원자의 농도는 플라즈마 내의 불소 원자의 여기종인 F*의 천이 과정에서 방출되는 광(예를 들면, [3p2P0 --> 3s2P], 14.8eV, 703.7nm)을 공간적으로 분석함으로써 예측할 수 있다. 이에 더하여, 703.7nm의 광과 베이스 가스인 아르곤 라인(750nm)과의 세기 비교 또는 actinometry는 플라즈마 온도 및 밀도에 대한 모니터링을 가능하게 한다. 하지만, 상기 연산 과정을 통한 플라즈마 특성 데이터가 상술한 분석 방법에 의해 얻어지도록 한정될 필요는 없다.
일부 실시예들에서, 도 8에 도시된 것처럼, 상기 연산 유닛(240)은 상기 연산 과정을 처리하도록 구성되는 마이크로 제어 유닛(Micro Controller Unit: MCU)(242) 및/또는 현장 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array: FPGA)(244)를 포함할 수 있다. 이에 더하여, 상기 연산 유닛(240)은 연산 과정에서 처리되는 데이터를 임시적으로 저장하는 메모리 소자(246)(예를 들면, 램)을 더 포함할 수 있다. 상기 연산 과정이 완료되면, 상기 메모리 소자(246)에 저장된 데이터는 상기 저장 유닛(250)에 저장되거나 상기 통신 유닛(260)을 통해 외부로 전송될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 연산 유닛(240)은 상기 현장 프로그래머블 게이트 어레이(244) 및 상기 저장 유닛(250)를 참조하여 상기 연산 과정을 수행할 수 있다. 한편, 상기 연산 유닛(240)은 상기 연산 과정이 외부 시스템 또는 사용자의 제어에 의해 변형되는 것이 가능하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 이러한 변형은 연산 파라미터들을 변화시키는 방법을 통해 구현될 수 있다. 상기 연산 파라미터의 변화는 상기 통신 유닛(260)을 통해 실시간으로 구현되거나, 상기 저장 유닛(250)에 저장된 테이블 데이터를 참조하여 선택적으로 구현될 수 있다.
상기 통신 유닛(260)은 입력되는 데이터를 외부로 전송하는 데이터 전송 모듈을 포함할 수 있다. 상기 데이터 전송 모듈은 전자기파(예를 들면, 전파 또는 빛)의 형태로 데이터를 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 유닛(260)은 안테나 및 무선 트랜시버 등을 포함할 수 있으며, Bluetooth, CDMA, GSM, NADC, E-TDMA, WCDMA, CDMA2000, Wi-Fi, Muni Wi-Fi, DECT, Wireless USB, Flash-OFDM, IEEE 802.20, GPRS, iBurst, WiBro, WiMAX, WiMAX-Advanced, UMTS-TDD, HSPA, EVDO, LTE-Advanced, MMDS 등과 같은 다양한 통신 인터페이스 프로토콜를 구현하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 통신 유닛(260)은 외부 데이터를 수신하도록 구성되는 데이터 입력 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 전원 유닛(270)은 상기 센서 어레이(201), 상기 스위칭 유닛(210), 상기 신호 처리 유닛(220), 상기 변환 유닛(230), 상기 연산 유닛(240), 상기 저장 유닛(250), 상기 통신 유닛(260), 및 상기 제어 유닛(280) 등의 동작을 위한 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전원 유닛(270)은 재충전 가능한 바데리(즉, 이차 전지)(272)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 바데리(272)는 니켈-카드뮴, 리튬이온, 니켈-수소, 리튬폴리머를 포함하는 바데리일 수 있다. 이에 더하여, 도 9에 도시된 것처럼, 상기 전원 유닛(270)은 상기 바데리(272)를 재충전하기 위한 재충전 모듈(274)을 더 포함할 수 있다. 상기 재충전 모듈(274)은 자기 유도 방식, 자기 공명 방식, 또는 전자기파 방식을 통해 상기 바데리(272)를 무선 충전할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 제어 유닛(280)은 상술한 상기 센서 어레이(201), 상기 스위칭 유닛(210), 상기 신호 처리 유닛(220), 상기 변환 유닛(230), 상기 연산 유닛(240), 상기 저장 유닛(250), 상기 통신 유닛(260), 상기 전원 유닛(270), 및 상기 제어 유닛(280)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
도 10 내지 도 13은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 플라즈마 모니터링 기구들을 개략적으로 도시하는 블록도들이다. 도 10 내지 도 13의 플라즈마 모니터링 기구들은 아래에서 설명될 기술적 차이점들을 제외하면, 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명된 실시예의 그것과 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다. 따라서, 설명의 간결함을 위해, 중복되는 기술적 특징들에 대한 설명은 생략될 수 있다. 이에 더하여, 도 10 내지 도 13 각각을 참조하여 설명되는 기술적 변형들은 도 10 내지 도 13의 다른 실시예들에도 적용될 수 있다.
도 10에 도시된 것처럼, 상기 신호 처리 유닛(220)은 상기 센서 어레이(201)에서 측정된 전기적 신호들이 상기 신호 처리 유닛(220)을 경유하여 상기 스위칭 유닛(210)에 전송되도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 상기 신호 처리 유닛(220)은 상기 센서 어레이(201)와 상기 스위칭 유닛(210) 사이에 제공될 수 있다. 도 5를 다시 참조하면, 일부 실시예들에서, 상기 전류-전압 변환부(222), 상기 신호 증폭부(224), 또는 상기 신호 필터링부(226) 모두 상기 센서 어레이(201)와 상기 스위칭 유닛(210) 사이에 제공될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 상기 전류-전압 변환부(222), 상기 신호 증폭부(224), 또는 상기 신호 필터링부(226) 중의 적어도 하나가 상기 센서 어레이(201)와 상기 스위칭 유닛(210) 사이에 제공될 수 있다.
플라즈마 모니터링 기구는 상기 연산 유닛(240), 또는 상기 저장 유닛(250) 중의 적어도 하나없이 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 플라즈마 모니터링 기구는 도 11에 도시된 것처럼 상기 연산 유닛(240)를 포함하지 않거나 도 12에 도시된 것처럼 상기 변환 유닛(230), 상기 연산 유닛(240), 및 상기 저장 유닛(250) 모두를 포함하지 않도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 연산 유닛(240)에서 수행되는 상기 연산 과정은 상기 신호 처리 유닛(220)에서 출력되는 전기적 신호를 상기 통신 유닛(260)을 통해 외부 시스템으로 전송한 후, 상기 외부 시스템을 이용하여 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 플라즈마 모니터링 기구는 도 13에 도시된 것처럼 발광 유닛(290)을 더 포함할 수 있다. 상기 발광 유닛(290)은 상기 제어 유닛(280)의 제어에 의해 상기 챔버 설비(300)(예를 들면, 샤워 해드)를 향해 빛을 방출하도록 구성될 수 있다. 상기 발광 유닛(290)에서의 발광 현상은 상기 전원 유닛(270)으로부터 공급되는 전원을 이용하여 구현될 수 있다. 상기 방출광은 상기 챔버 설비(300)(예를 들면, 샤워 해드)에 의해 반사되어 상기 센서 어레이(201)로 재입사될 수 있다. 이 경우, 상기 센서 어레이(201)에서 측정되는 광학적 데이터는 상기 챔버 설비(300)의 오염도를 분석하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 오염도 분석은 상기 챔버 설비(300) 내에 플라즈마가 생성되지 않는 시기에 수행될 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 측정 센서들을 개략적으로 도시하는 도면들이다. 도 16 내지 도 18은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 광전변환 소자들을 예시적으로 도시하는 회로도들이다. 도 19 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 측정 센서들을 개략적으로 도시하는 도면들이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 측정 센서들(100) 각각은 기판(110) 상에 차례로 제공되는 광전변환 소자(120), 광학 필터(130), 광 가이드 구조체(140), 및 상부 차폐막(150)을 포함할 수 있다.
상기 기판(110)은 연성 회로 기판(flexible printed circuit board)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기판(110)은 상기 광전변환 소자(120)를 외부 전자 장치에 전기적으로 연결하는 배선 구조를 구비하도록 구성될 수 있다. 여기서, 외부 전자 장치는 상기 스위칭 유닛(210), 상기 신호 처리 유닛(220), 상기 변환 유닛(230), 상기 연산 유닛(240), 상기 저장 유닛(250), 상기 통신 유닛(260), 상기 전원 유닛(270), 및 상기 제어 유닛(280) 중의 하나일 수 있다.
상기 광전변환 소자(120)는 광전변환 효과를 이용하여 입사된 광을 전기적 신호로 변환시키도록 구성될 수 있다. 상기 입사 광은 플라즈마(PSM) (예를 들면, 플라즈마 벌크 영역(PB) 및 플라즈마 쉬쓰 영역(PS))로부터 상기 광전변환 소자(120)로 입사되는 광일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 광전변환 소자(120)는 도 16에 도시된 것처럼 포토다이오드의 형태로 제공될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 도 17 및 도 18에 예시된 것처럼, 상기 광전변환 소자(120)는 포토다이오드 및 두개 또는 세개의 트랜지스터들을 구비하는 이미지 센서의 형태로 제공될 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시예들이 상기 광전변환 소자(120)의 특정한 유형에 한정되는 것은 아니다.
상기 광학 필터(130)의 사용은 원하는 파장의 빛을 선택적으로 상기 광전변환 소자(120)로 입사시키는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 광학 필터(130)는 703.7nm 및/또는 750nm의 파장을 갖는 입사광을 선택적으로 투과시키도록 구성될 수 있다. 도 3을 참조하여 설명한 것처럼, 상기 측정 센서들(100)은, 서로 다른 파장의 빛을 측정하도록 구성되는, 제 1 측정 센서들(101) 및 적어도 하나의 제 2 측정 센서들(102)를 구비할 수 있다. 상기 광학 필터(130)는 상기 제 1 측정 센서들(101)과 상기 제 2 측정 센서들(102)에서 서로 다른 구조를 갖도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 광 가이드 구조체(140)는 광학적으로 투명한 렌즈(예를 들면, 도 15에 도시된 것처럼 볼록 렌즈)를 포함할 수 있다. 상기 상부 차폐막(150)은 도전성 물질을 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 광 가이드 구조체(140)가 도 15에 도시된 것처럼 투명한 렌즈일 경우, 상기 상부 차폐막(150)은 상기 렌즈의 상부면 또는 하부면에 코팅된 투명 도전막(예를 들면, ITO막 또는 IZO막)을 포함할 수 있다. 상기 상부 차폐막(150)의 존재는 하전 입자가 상기 플라즈마(PSM)로부터 상기 광전변환 소자(110)로 입사되는 것을 차단하거나 상기 광전변환 소자(110)가 상기 하전 입자에 의해 전기적으로 영향을 받는 것을 차단할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 플라즈마 모니터링 기구는 상기 챔버 설비(300)의 내부로 로딩되어 플라즈마에 직접 접촉하기 때문에, 상기 상부 차폐막(150)이 없을 경우, 상기 플라즈마 모니터링 기구는 오동작할 수 있다. 다시 말해, 상기 상부 차폐막(150)의 존재에 의해, 상기 플라즈마 모니터링 기구의 측정 신뢰성은 향상될 수 있다.
다른 실시예들에 따르면, 상기 광 가이드 구조체(140)는 도 20에 도시된 것처럼 적어도 하나의 관통홀(TH)이 형성된 센서 두껑(SRC)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(TH)은, 상기 입사광이 상기 광학 필터(130) 또는 상기 광전변환 소자(120)로 진행하는 것을 가능하게 하도록 상기 센서 두껑(SRC)을 관통하도록 형성될 수 있다. 상기 센서 두껑(SRC)은, 그것의 존재에 의해, 플라즈마의 특성이 실제 공정의 그것과 달라지는 현상을 방지할 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 센서 두껑(SRC)은 실리콘, 실리콘 산화물, 또는 세라믹으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 센서 두껑(SRC)은 광학적으로 불투명한 특성을 갖도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 센서 두껑은, 상기 광학 필터(130)에 의해 투과될 수 있는 파장 대역에 대해, 광학적으로 불투명한 특성을 갖는 막으로 형성되거나 이를 더 포함할 수 있다.
상기 광 가이드 구조체(140)는 상기 센서 두껑(SRC)의 형태로 제공될 경우, 상기 상부 차폐막(150)은 상기 센서 두껑(SRC)의 하부에 제공되는 금속막을 포함할 수 있다. 도 20에 도시된 것처럼, 상기 상부 차폐막(150) 또는 상기 금속막은 상기 관통홀(TH)의 아래에 형성되는 개구부(OP)를 갖도록 형성될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 상기 상부 차폐막(150)은 도 14 및 도 21에 도시된 것처럼 상기 개구부(OP)를 가지면서 상기 센서 두껑(SRC)의 상부에 제공될 수도 있다.
또다른 실시예들에 따르면, 상기 측정 센서들(100)은, 도 19 및 도 21에 도시된 것처럼, 상기 기판(110)의 아래에 제공되는 하부 차폐막(109)를 더 포함할 수 있다. 상기 하부 차폐막(109)은 상기 도전성 물질(예를 들면, 금속막)을 포함하도록 구성될 수 있다. 상기 하부 차폐막(109)의 존재는 상기 광전변환 소자(110)가 그것의 하부에서 인가되는 전기적 상호 작용에 의해 영향을 받는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 차폐막(109)의 존재는 상기 플라즈마 모니터링 기구의 측정 신뢰성을 향상시키는데 더욱 기여할 수 있다.
도 22 및 도 23은 본 발명의 실시예들에 따른 플라즈마 모니터링 기구들을 개략적으로 도시하는 단면도들이다.
도 22 및 도 23를 참조하면, 단면도를 통해 볼 때, 상기 플라즈마 모니터링 기구(200)는 커버층(또는 하부 하우징)(CL), 바디층(또는 상부 하부징)(BL), 및 이들 사이에 개재되는 중간층(IL)을 포함할 수 있다. 상기 커버층(CL), 상기 바디층(BL), 및 상기 중간층(IL)의 두께 합은 대략 500 마이크로 미터 내지 0.5 센티 미터일 수 있다. 이에 따라, 상기 플라즈마 모니터링 기구(200)은 상술한 것처럼 상기 챔버 설비(300) 내부에 로딩될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 커버층(CL) 및 상기 바디층(BL)은, 적어도 그것의 바깥층들은 플라즈마 환경에서의 변화를 유발하지 않거나 실제 공정에 사용되는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 커버층(CL) 및 상기 바디층(BL)의 바깥 표면은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 세라믹으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 바디층(BL)은 반도체 웨이퍼 또는 이를 가공하여 얻어진 웨이퍼 형태의 구조물일 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 바디층(BL)은 반도체막을 포함하는 플레이트 형태의 구조물일 수 있다. 이처럼, 상기 바디층(BL)이 반도체 웨이퍼이거나 반도체막을 포함하는 경우, 상기 측정 센서들(100)의 상기 광전변환 소자들(120)은 상기 바디층(BL)에 직접 집적될 수 있다. 다시 말해, 도 23에 도시된 것처럼, 상기 기판(110) 및 상기 광전변환 소자들(120)은 상기 바디층(BL)의 일부로서 제공될 수 있다.
하지만, 다른 실시예들에 따르면, 상기 기판(110)은 연성 회로 기판(flexible printed circuit board)의 형태로 제공되고, 상기 광전변환 소자들(120)은 독립적으로 제조된 후 상기 기판(110) 상에 실장될 수 있다. 예를 들면, 도 22에 도시된 것처럼, 상기 광전변환 소자들(120)은 상기 중간층(IL) 내에 제공되는 구조물일 수 있다.
단면도를 통해 볼 때, 상기 스위칭 유닛(210), 상기 신호 처리 유닛(220), 상기 변환 유닛(230), 상기 연산 유닛(240), 상기 저장 유닛(250), 상기 통신 유닛(260), 상기 전원 유닛(270), 및 상기 제어 유닛(280)은 상기 중간층(IL)을 구성할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 기판(110), 상기 광전변환 소자(120), 상기 광학 필터(130), 상기 광 가이드 구조체(140), 상기 하부 차폐막(109), 및 상부 차폐막(150)은 상기 중간층(IL)을 구성할 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 상술한 것처럼, 상기 기판(110) 및 상기 광전변환 소자(120)은 상기 바디층(BL)을 구성하고, 상기 광학 필터(130), 상기 광 가이드 구조체(140), 상기 하부 차폐막(109), 및 상부 차폐막(150)은 상기 중간층(IL)을 구성할 수 있다.
상기 커버층(CL)은 개구부들를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 개구부들은 상기 광전변환 소자들(120)에 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 광전변환 소자들(120)은 상기 개구부들 내에 각각 삽입될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 상기 광 가이드 구조체(140)는 생략되고, 상기 커버층(CL)가 상기 광 가이드 구조체(140)로서 기능할 수 있다. 하지만, 또다른 실시예들에 따르면, 도 20에 도시된 것처럼, 상기 광 가이드 구조체(140)는 상기 커버층(CL)과 독립적으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 20에 도시된 것처럼, 상기 광 가이드 구조체(140)는 상기 커버층(CL)에 삽입되는 상기 센서 두껑(SRC)일 수 있다. 상기 센서 두껑(SRC)은 상기 커버층(CL)보다 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 관통홀(TH)의 길이가 증가될 수 있으며, 이는 상기 광전변환 소자(120)가 증가된 공간 해상도를 가지고 상기 플라즈마(PSM)를 관찰하는 것을 가능하게 한다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 24를 참조하면, 상기 시스템 제어부(400)는 통신 유닛(410), 연산 유닛(420) 및 스토리지(430)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 통신 유닛(410)은 상기 플라즈마 모니터링 기구(200)로부터 측정 데이터를 독출하도록 구성되고, 상기 연산 유닛(420)은 상기 측정 데이터로부터 플라즈마 특성 데이터를 계산하도록 구성되고, 상기 스토리지(430)는 상기 독출 및 상기 계산을 위한 알고리즘 그리고 상기 측정 데이터 및 상기 플라즈마 특성 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.
상기 챔버 설비(300)는 공정 챔버(310), 가스 공급부(320), 및 고주파 생성부(330)를 포함할 수 있다. 상기 시스템 제어부(400)는 상기 플라즈마 특성 데이터에 기초하여 상기 공정 챔버(310), 상기 가스 공급부(320), 및 상기 고주파 생성부(330) 중의 적어도 하나를 제어할 수 있다. 즉, 상기 플라즈마 특성 데이터는 상기 챔버 설비(300)의 공정 특성을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상기 통신 유닛(410)은 상기 공정 챔버(310) 내에 제공되어, 상기 측정 데이터를 실시간으로 독출할 수 있도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 25에 도시된 것처럼, 상기 챔버 설비(300)는 적어도 하나의 공정 챔버(310), 적어도 하나의 로드 락 챔버(LC) 및 상기 플라즈마 모니터링 기구(200)를 수납하는 수납 용기(CT)를 구비할 수 있다. 상기 로드 락 챔버(LC)는 상기 공정 챔버(310) 및 상기 수납 용기(CT)를 진공 상태로 유지하는 것을 가능하게 한다. 또한, 상기 수납 용기(CT)가 상기 챔버 설비(300) 내에 제공되기 때문에, 상기 수납 용기(CT)의 반출을 위한 진공 상태의 훼손을 방지할 수 있다. 상기 수납 용기(CT)는 상기 플라즈마 모니터링 기구(200) 내에 실장된 바데리(270)를 무선 방식으로 충전하도록 구성되는 충전 모듈을 구비할 수 있다. 또한, 상기 시스템 제어부(400)의 상기 통신 유닛(410)의 적어도 일부는 상기 수납 용기(CT) 내에 제공될 수 있다.
디스플레이 장치를 제조하는 공정은 대면적의 플라즈마를 생성하는 것이 필요할 수 있다. 이 경우, 도 26에 도시된 것처럼, 복수의 모니터링 기구들(200)을 포함하는 플라즈마 모니터링 구조체(1001)가 대면적의 플라즈마의 특성을 2차원적으로 분석하기 위해 사용될 수 있다. 상기 모니터링 기구들(200) 각각은 상술한 플라즈마 모니터링 기구들(200) 중의 하나와 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (20)
- 기판;
상기 기판 상에 제공된 광전변환 소자;
상기 광전변환 소자 상에 제공된 광 가이드 구조체; 및
상기 광전변환 소자 상에 제공된 상부 차폐막을 포함하되,
상기 상부 차폐막은 도전성 물질을 포함하도록 구성되어, 상기 광전변환 소자와 플라즈마 내에 존재하는 하전 입자들 사이의 전기적 상호작용을 차단하는 측정 센서 구조체. - 청구항 1에 있어서,
상기 상부 차폐막은 상기 광 가이드 구조체의 상부면 또는 하부면 중의 적어도 하나를 덮는 투명 도전막을 포함하는 측정 센서 구조체. - 청구항 1에 있어서,
상기 상부 차폐막은 상기 광 가이드 구조체의 상부 또는 하부에 제공되는 금속막을 포함하는 측정 센서 구조체. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 상기 광전변환 소자를 외부 전자 장치에 전기적으로 연결하는 배선 구조가 제공된 연성 회로 기판(flexible printed circuit board)인 측정 센서 구조체. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판은 반도체 웨이퍼 또는 반도체막을 포함하는 플레이트 형태의 구조물이고,
상기 광전변환 소자는 상기 기판 상에 집적된 집적 회로의 형태로 제공되는 측정 센서 구조체. - 청구항 1에 있어서,
상기 광전변환 소자는 포토다이오드 또는 포토다이오드 및 적어도 하나의 트랜지스터를 구비하는 이미지 센서들 중의 적어도 하나인 측정 센서 구조체. - 청구항 1에 있어서,
상기 광전변환 소자 상에 제공되어, 소정 파장 대역의 빛이 상기 광전변환 소자로 선택적으로 입사되는 것을 가능하게 하는, 광학 필터를 더 포함하는 측정 센서 구조체. - 청구항 1에 있어서,
상기 광전변환 소자의 아래에 제공되는 하부 차폐막을 더 포함하되,
상기 하부 차폐막은 금속막을 포함하는 측정 센서 구조체. - 청구항 1에 있어서,
상기 광 가이드 구조체는 광학적으로 투명한 렌즈 또는 적어도 하나의 관통 홀이 형성된 덮개를 포함하는 측정 센서 구조체. - 청구항 1에 있어서,
상기 광전변환 소자 상에 제공되는 덮개층을 더 포함하되,
상기 덮개층은 상기 광 가이드 구조체가 제공되는 개구부를 갖고,
상기 덮개층은 실리콘, 실리콘 산화물, 또는 세라믹으로 형성되는 측정 센서 구조체. - 하우징 그리고 상기 하우징 내에 배치되는 센서 어레이, 신호 처리부, 데이터 전송 유닛, 및 제어 유닛을 포함하고,
상기 센서 어레이는 상기 하우징 내에 2차원적으로 배열되되, 플라즈마 내에 존재하는 하전 입자와의 전기적 상호 작용을 차단하는 차폐막을 구비하는, 복수의 측정 센서들을 포함하고,
상기 신호 처리부는 상기 측정 센서들에서 생성되는 전기적 신호를 처리하여 측정 데이터를 생성하도록 구성되고,
상기 데이터 전송 유닛은 상기 측정 데이터를 외부로 전송하도록 구성되는 플라즈마 모니터링 기구. - 청구항 11에 있어서,
상기 측정 센서들 각각은 광 가이드 구조체를 더 포함하되,
상기 광 가이드 구조체는 광학적으로 투명한 렌즈 또는 적어도 하나의 관통 홀이 형성된 덮개를 포함하는 플라즈마 모니터링 기구. - 청구항 12에 있어서,
상기 차폐막은 상기 광 가이드 구조체의 상부 또는 하부에 제공되는 투명 도전막 또는 금속막을 포함하는 플라즈마 모니터링 기구. - 청구항 11에 있어서,
상기 하우징 내에 제공되는, 배선 구조를 구비하는 연성 회로 기판(flexible printed circuit board)을 더 포함하되,
상기 센서 어레이, 상기 신호 처리부, 상기 데이터 전송 유닛, 및 상기 제어 유닛은 상기 연성 회로 기판 상에 실장되고, 상기 배선 구조를 통해 전기적으로 서로 연결되는 플라즈마 모니터링 기구. - 청구항 14에 있어서,
상기 측정 센서들 각각은 상기 연성 회로 기판 상에 실장되는 광전변환 소자를 포함하는 플라즈마 모니터링 기구. - 청구항 11에 있어서,
상기 하우징은
플레이트 형태의 하부 하우징; 및
상기 측정 센서들에 대응되는 위치들에 형성된 적어도 하나의 개구부들을 갖는 상부 하우징을 포함하되,
상기 상부 하우징은 실리콘, 실리콘 산화물, 또는 세라믹으로 형성되는 플라즈마 모니터링 기구. - 청구항 16에 있어서,
상기 하부 하우징은 반도체 웨이퍼 또는 반도체막을 포함하는 플레이트의 형태로 제공되고,
상기 측정 센서들 각각은 상기 하부 하우징의 상부면에 집적되는 광전변환 소자를 포함하는 플라즈마 모니터링 기구. - 청구항 11에 있어서,
상기 하우징 내에 배치되어, 상기 측정 데이터를 저장하는 데이터 저장 유닛; 및
상기 하우징 내에 배치되어, 상기 하우징 내에 배치되는 전자 부품들에 전원을 공급하는 전원 공급 유닛을 더 포함하는 플라즈마 모니터링 기구. - 청구항 11에 있어서,
상기 데이터 전송 유닛은 전자파를 이용하여 상기 측정 데이터를 외부로 전송하는 데이터 전송 모듈을 포함하는 플라즈마 모니터링 기구. - 청구항 11에 있어서,
상기 신호 처리부는 전류-전압 변환부, 신호 증폭부, 신호 필터링부, 또는 아날로그-디지털 변환기 중의 적어도 하나를 포함하되,
상기 전류-전압 변환부는 상기 측정 센서에서 생성되는 전류 신호를 전압 신호로 변환하도록 구성되고,
상기 신호 증폭부는 상기 측정 센서들 또는 상기 전류-전압 변환부로부터의 전기적 신호를 증폭하도록 구성되고,
상기 신호 필터링부는 상기 전기적 신호로부터 노이즈를 제거하도록 구성되고,
상기 아날로그-디지털 변환기는 상기 전기적 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 플라즈마 모니터링 기구.
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