KR20240014227A - 일체형 플라즈마 진단장치 - Google Patents
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Abstract
일체형 플라즈마 진단장치는 플라즈마를 진단하는 진단모듈을 포함하며, 상기 진단모듈은 기판부 및 제1 상부 및 하부 전극들을 포함한다. 상기 제1 상부 및 하부 전극들은 외부로부터 초고주파를 송수신하며, 상기 기판부의 상부 및 하부에 각각 형성된다. 상기 제1 상부 전극과 상기 제1 하부 전극은 서로 반대방향을 향하며 외부로 노출되는 제1 상부 노출부 및 제1 하부 노출부를 각각 포함하고, 상기 제1 상부 노출부 및 제1 하부 노출부는 상기 플라즈마로 초고주파를 제공하거나 상기 플라즈마를 통과한 초고주파를 수신한다.
Description
본 발명은 일체형 플라즈마 진단창치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마가 발생하는 공간상으로 또는 공간을 향하여 적어도 한 쌍의 전극들이 적층되어 위치하여, 상기 전극들 사이에서 형성되는 쉬스 영역을 원천적으로 차단할 수 있고, 외부로부터 상기 전극들로 초고주파가 제공되어, 상기 공간상에서 발생하는 플라즈마를 보다 정확하고 효과적으로 진단할 수 있는 일체형 플라즈마 진단장치에 관한 것이다.
반도체 소자 등의 제조 공정에 있어서 진공 플라즈마를 이용한 식각공정이나 증착공정이 적용되고 있는데, 반도체 소자가 미세화되고 구조가 복잡해짐에 따라 상기 플라즈마에 대한 미세한 제어가 요구되고 있다.
이러한 플라즈마에 대한 미세한 제어를 위해서는, 공정 장비 내부에서 발생되는 플라즈마에 대한 보다 정확한 측정이 필요하다.
관련하여, 대한민국 등록특허 제10-2323995호에서는 챔버 내의 플라즈마를 진단하기 위해, 챔버의 벽면 상에 매립되는 형태로 제작되는 플라즈마 진단장치에 관한 기술을 개시하고 있다.
그러나, 벽면에 매립되는 형태로 플라즈마를 진단하는 경우, 플라즈마에 전극이 직접 노출되지 않기 때문에 정확한 플라즈마 진단이 어렵고, 챔버의 제작단계부터 매립형 플라즈마 진단장치가 동시에 제작되어야 하는 문제가 있다.
한편, 대한민국 등록특허 제10-2125646호의 경우, 플라즈마가 발생하는 챔버에 소정의 윈도우를 형성하고, 윈도우를 통해 노출되는 플라즈마에 대한 진단을 수행하는 기술을 개시하고 있으며, 이러한 윈도우를 통해 플라즈마에 대한 진단을 수행하는 기술은 대한민국 등록특허 제10-2035423호를 통해서도 개시되고 있다.
그러나, 종래 기술에 의한 윈도우를 통한 플라즈마 진단장치의 경우, 단순히 윈도우를 통과한 플라즈마 광을 수신하여 그 정보를 획득하는 것에 불과하여, 실제 챔버 내에서의 플라즈마의 밀도 상태를 정확하게 진단하는 것은 한계가 있다.
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 플라즈마가 발생하는 공간상으로 또는 공간을 향하여 적어도 한 쌍의 전극들이 적층되어 위치하여, 상기 전극들 사이에서 형성되는 쉬스 영역을 원천적으로 차단할 수 있어 보다 정확한 플라즈마 진단이 가능하며, 외부로부터 상기 전극들로 초고주파가 제공되어, 상기 공간상에서 발생하는 플라즈마를 보다 효과적으로 진단할 수 있는 일체형 플라즈마 진단장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 플라즈마 진단장치는 플라즈마를 진단하는 진단모듈을 포함하며, 상기 진단모듈은 기판부 및 제1 상부 및 하부 전극들을 포함한다. 상기 제1 상부 및 하부 전극들은 외부로부터 초고주파를 송수신하며, 상기 기판부의 상부 및 하부에 각각 형성된다. 상기 제1 상부 전극과 상기 제1 하부 전극은 서로 반대방향을 향하며 외부로 노출되는 제1 상부 노출부 및 제1 하부 노출부를 각각 포함하고, 상기 제1 상부 노출부 및 제1 하부 노출부는 상기 플라즈마로 초고주파를 제공하거나 상기 플라즈마를 통과한 초고주파를 수신한다.
일 실시예에서, 상기 기판부의 두께에 따라 상기 제1 상부 전극과 상기 제1 하부 전극의 이격 거리가 가변되고, 상기 플라즈마의 깊이 방향에 따른 플라즈마 정보가 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단모듈은, 상기 제1 상부 전극의 상면 및 상기 제1 하부 전극의 하면에 각각 형성되는 제1 상부 유전체층 및 제1 하부 유전체층을 포함하고, 상기 제1 상부 노출부는 상기 제1 상부 전극에서 상기 제1 상부 유전체층에 의해 커버되지 않고 노출되며, 상기 제1 하부 노출부는 상기 제1 하부 전극에서 상기 제1 하부 유전체층에 의해 커버되지 않고 노출될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단모듈은, 상기 제1 상부 전극과 상기 기판부 사이에 개재되는 상부 절연층, 및 상기 제1 하부 전극과 상기 기판부 사이에 개재되는 하부 절연층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상부 절연층 및 상기 하부 절연층은, 유전체 물질(dielectric material)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단모듈은, 상기 제1 상부 유전체층의 상면에 형성되는 상부 커버층, 및 상기 제1 하부 유전체층의 하면에 형성되는 하부 커버층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상부 커버층 및 하부 커버층은, 전도성 물질(conductive material)을 포함하며 접지(ground)될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단모듈은, 외부로부터 초고주파를 송수신하며, 상기 제1 상부 유전체층의 상면 및 상기 제1 하부 유전체층의 하면에 각각 형성되는 제2 상부 전극 및 제2 하부 전극을 더 포함하고, 상기 제2 상부 전극과 상기 제2 하부 전극은 서로 반대방향을 향하며 외부로 노출되는 제2 상부 노출부 및 제2 하부 노출부를 각각 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 상부 전극, 상기 제1 하부 전극, 상기 제2 상부 전극 및 상기 제2 하부 전극은 상호간에 초고주파를 송수신하여, 상기 플라즈마의 깊이 방향에 따른 플라즈마 정보가 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 진단모듈은, 상기 제2 상부 전극의 상면 및 상기 제2 하부 전극의 하면에 각각 형성되는 제2 상부 유전체층 및 제2 하부 유전체층을 포함하고, 상기 제2 상부 노출부는 상기 제2 상부 전극에서 상기 제2 상부 유전체층에 의해 커버되지 않고 노출되며, 상기 제2 하부 노출부는 상기 제2 하부 전극에서 상기 제2 하부 유전체층에 의해 커버되지 않고 노출될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판부, 상기 제1 상부 전극, 상기 제1 하부 전극, 상기 제2 상부 전극 및 상기 제2 하부 전극은 전도성 물질(conductive material)을 포함하고, 상기 제1 상부 유전체층, 상기 제1 하부 유전체층, 상기 제2 상부 유전체층 및 상기 제2 하부 유전체층은 유전체 물질(dielectric material)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 상부 전극 및 상기 제1 하부 전극으로 초고주파를 인가하거나 검출하여 상기 플라즈마를 분석하는 신호 분석부, 및 상기 신호 분석부와 상기 제1 상부 전극 및 상기 제1 하부 전극을 전기적으로 연결하여 상기 초고주파가 전달되는 신호 전달부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 상부 노출부 및 상기 제1 하부 노출부는 상기 플라즈마가 발생하는 공간의 내부로 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 플라즈마가 발생하는 공간과의 사이에서 투과창이 형성되며 상기 진단모듈을 수납하는 수납유닛을 더 포함하며, 상기 제1 상부 노출부 및 상기 제2 상부 노출부는 상기 투과창을 향하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수납유닛의 수납공간은 유전체 물질 또는 공기로 채워질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 상부 노출부 및 상기 제1 하부 노출부는, 플레이트 형상, 반구형 형상, 실린더 형상, 다각 블록 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 매립형 플라즈마 진단장치와 달리, 플라즈마가 발생하는 공간의 내부로 직접 인입되어 위치하거나, 투과창을 통해 플라즈마를 직접 진단할 수 있으므로, 플라즈마를 보다 정확하게 진단할 수 있다. 특히, 플라즈마가 발생하는 다양한 공간상에 임의 위치에 배치될 수 있으므로, 진단장치의 매립 등을 위한 구조설계를 생략하면서도 다각적인 플라즈마 측정이 가능하다.
또한, 기판부의 양측에 상부 및 하부 전극들이 형성되므로, 상부 및 하부 전극들의 사이에서 형성되는 쉬스(sheath) 영역을 원천적으로 차단할 수 있어, 보다 정확한 플라즈마의 진단이 가능하다.
또한, 기판부의 두께를 다르게 형성함으로서, 플라즈마의 깊이방향의 정보를 획득할 수 있어 다각적인 플라즈마 측정이 가능하다.
나아가, 복수의 전극들이 상기 기판부를 기준으로 양 측에 각각 형성됨으로써, 서로 다른 이격거리를 가지는 복수의 전극들 사이에서 보다 다양한 깊이의 플라즈마를 측정할 수 있어, 플라즈마 발생 공간에서의 입체적인 플라즈마 상태 진단이 가능할 수 있다.
또한, 플라즈마가 발생하는 공간의 내부에 전극이 직접 위치하지 못하는 경우, 투명한 투과창을 통해 플라즈마 발생 공간으로 초고주파를 송수신함으로써, 상기 공간 내에서의 플라즈마 발생 상태를 효과적으로 모니터링 할 수 있다.
또한, 플라즈마와 초고주파를 직접 송수신하는 노출부는 플레이트 형상 외에, 반구형 형상, 실린더 형상 또는 다각 블록 형상과 같이 다양한 형상으로 형성되어, 보다 넓은 면적으로 플라즈마와 접촉되며, 이를 통해 보다 정확한 플라즈마 진단을 수행할 수 있다.
도 1은 플라즈마 진단장치에서 전극들 사이의 쉬스가 발생되는 상태를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 플라즈마 진단장치에서 전극들 사이의 쉬스가 발생되는 상태를 도시한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 진단장치(1)에서, 플라즈마(3)가 발생하는 챔버부(2)의 내부로 한 쌍의 프로브들(4, 5)이 인입되어, 상기 플라즈마(3)를 진단할 수 있다.
이와 같이 전극인 한 쌍의 프로브들(4, 5)이 플라즈마(3)가 발생하는 공간에 서로 인접하도록 위치하는 경우, 예를 들어 제1 프로브(4)를 통해 제공되는 신호는 제2 공간(B)을 통해 플라즈마(3)를 관통한 후, 제2 프로브(5)를 통해 수신되어, 상기 플라즈마(3)에 대한 진단을 수행하게 된다.
그러나, 상기 제1 및 제2 프로브들(4, 5) 사이에는 서로 마주하는 공간인 제1 공간(A)에 형성되는 소위, 쉬스(sheath) 영역으로 인해, 플라즈마 진단의 오류가 발생할 수 있다.
일반적으로, 쉬스 영역이란 플라즈마와 전극 사이의 일정 영역에서 양이온이 자유전자보다 많아져 전위(electric potential)가 불규칙해지는 영역인데, 상기 제1 공간(A)의 경우, 서로 마주하는 제1 및 제2 프로브들(4, 5) 사이의 거리가 가까우므로, 상기 제1 및 제2 프로브들(4, 5) 사이가 모두 쉬스 영역으로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2 프로브들(4, 5)을 통해 진단되는 플라즈마의 경우, 상기 제1 공간(A)에서의 플라즈마 측정 결과는 실제 플라즈마 발생 상태와 다르게 왜곡될 수 있으며, 이에 따라, 플라즈마 진단결과의 정확도가 저하될 수 있다.
이에, 플라즈마 진단에 있어서는, 상기와 같은 쉬스 영역에 의한 진단 오류를 최소화하는 것이 필요하며, 이하에서는 본 실시예들에 의한 플라즈마 진단장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 플라즈마 진단장치(10)는 진단모듈(100), 고정유닛(200), 신호분석부(20) 및 신호전달부(30)를 포함한다.
우선, 상기 진단모듈(100)은 플라즈마(3)가 발생하는 공간, 예를 들어 챔버(2)와 같은 공간의 내부로 위치하여 상기 플라즈마(3)의 발생 상태를 진단한다.
상기 신호분석부(20)는 상기 신호전달부(30)를 통해 상기 진단모듈(100)로 플라즈마(3) 진단을 위한 초고주파 신호를 송수신하며, 송수신된 초고주파 신호를 바탕으로 상기 플라즈마(3)의 상태에 대하여 분석한다.
이 경우, 상기 초고주파란 kHz~GHz 대역을 가지는 주파수 신호일 수 있다.
상기 신호전달부(30)는 상기 신호분석부(20)와 상기 진단모듈(100) 사이에 연결되며, 제1 신호선(31) 및 제2 신호선(32)을 포함한다. 이 경우, 상기 제1 신호선(31) 및 제2 신호선(32)은 후술되는 상기 진단모듈(100)의 상부 전극(140) 및 하부전극(150)에 각각 연결될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 신호선들(31, 32)은 어느 하나의 신호선은 상기 초고주파 신호를 제공하는 송신선, 다른 하나의 신호선은 상기 초고주파 신호를 제공받는 수신선일 수 있다. 나아가, 상기 제1 및 제2 신호선들(31, 32)이 생략되고, 상기 신호분석부(20)와 상기 진단모듈(100)이 무선으로 신호 전달을 수행할 수 있으며, 이러한 무선 신호전달을 위해서는 도시하지는 않았으나 별도의 무선통신유닛이 구비될 수 있다.
이하에서는, 상기 진단모듈(100)에 대하여 구체적으로 설명한다.
상기 진단모듈(100)은 기판부(110), 상부 절연층(120), 하부 절연층(130), 상부 전극(140), 하부 전극(150), 상부 유전층(160), 하부 유전층(170), 상부 커버층(180) 및 하부 커버층(190)을 포함한다.
상기 기판부(110)는 일 방향으로 연장되며 소정의 두께(d)를 가지는 플레이트 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 상기 기판부(110)의 면적이나 두께는 설계사항일 수는 있으나, 상기 기판부(110)의 두께는, 측정대상인 상기 플라즈마(3)의 깊이 정보를 고려하여 다양하게 기 설계될 수 있다.
즉, 상기 기판부(110) 상에 형성되는 한 쌍의 상부 및 하부 전극들(140, 150) 사이의 이격 거리가 상기 기판부(110)에 의해 결정되며, 상기 상부 및 하부 전극들(140, 150) 사이의 이격거리에 따라 측정되는 상기 플라즈마(3)의 깊이 정보가 가변되므로, 상기 기판부(110)의 두께(d)를 다양하게 기 설정함으로써, 다양한 깊이의 플라즈마(3) 정보를 획득할 수 있다.
이 경우, 상기 기판부(110)는 전도성 물질(conductive material)을 포함하여, 전기가 통하는 도체일 수 있다.
상기 기판부(110)의 상면 및 하면에는 상기 상부 절연층(120) 및 상기 하부 절연층(130)이 각각 형성된다. 이 경우, 상기 상부 및 하부 절연층들(120, 130)의 두께는 상기 기판부(110)의 두께보다는 얇게 형성될 수 있으며, 상기 상부 전극(140) 및 상기 하부 전극(150)과 상기 기판부(110) 사이를 절연시킨다.
이 경우, 상기 상부 및 하부 절연층들(120, 130)은 유전체 물질(dielectric material)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 상부 전극(140) 및 하부 전극(150)과의 사이에서 전기적 유도 작용을 유도할 수 있다.
한편, 상기 상부 및 하부 절연층들(120, 130)은 상기 기판부(110)의 면적과 동일한 면적으로 형성될 수 있다.
상기 상부 절연층(120)의 상면에는 상기 상부전극(140)이 형성되며, 상기 상부전극(140)의 형성 면적은 상기 상부 절연층(120)과 실질적으로 동일하다. 또한, 상기 상부전극(140)의 두께는 다양하게 형성될 수 있으며, 상기 기판부(110)의 두께보다는 상대적으로 작은 두께로 형성될 수 있다.
이와 마찬가지로, 상기 하부 절연층(130)의 하면에는 상기 하부전극(150)이 형성되며, 상기 하부전극(150)의 형성 면적은 상기 하부 절연층(130)과 실질적으로 동일하다. 또한, 상기 하부전극(150)의 두께는 다양하게 형성될 수 있으며, 상기 기판부(110)의 두께보다는 상대적으로 작은 두께로 상기 상부전극(150)과 동일하게 형성될 수 있다.
상기 상부전극(140) 및 상기 하부전극(150)은 전도성 물질(conductive material)을 포함하는 것으로, 구리와 같은 금속일 수 있다.
상기 상부전극(140)은 전술한 상기 제1 신호선(31)과 전기적으로 연결되며 일정 면적 연장되는 상부 신호라인(141), 및 상기 상부 신호라인(141)으로부터 추가로 연장되어 상기 플라즈마(3) 발생 공간으로 위치하는 상부 노출부(142)를 포함한다.
마찬가지로, 상기 하부전극(150)도 상기 제2 신호선(32)과 연결되며 상기 상부 신호라인(141)과 동일한 구성 및 형상을 가지는 하부 신호라인(151), 및 상기 상부 노출부(142)와 동일한 구성 및 형상을 가지는 하부 노출부(152)를 포함한다.
이 때, 상기 상부 노출부(142) 및 상기 하부 노출부(152)는 도시된 바와 같이, 상기 플라즈마(3)가 발생하는 공간으로 노출되는데, 상기 상부 노출부(142)는 상부를 향하여 노출되고, 상기 하부 노출부(152)는 하부를 향하여 노출된다.
그리하여, 상기 상부 신호라인(141) 또는 상기 하부 신호라인(151)을 통해 전달된 초고주파 신호는, 상기 상부 노출부(142) 또는 상기 하부 노출부(152)로부터 도시된 점선방향으로 상기 플라즈마(3)를 관통하여 상기 하부 노출부(152) 또는 상기 상부 노출부(142)로 전달된다. 이에, 상기 제2 공간(B)에서의 플라즈마(3) 상태에 대한 진단이 가능하다.
이 경우, 상기 상부전극(140) 및 상기 하부전극(150)은, 어느 하나가 신호 전달부이고 다른 하나가 신호 수신부일 수 있으며, 양 전극들이 모두 신호의 송수신을 수행할 수도 있다.
또한, 본 실시예에서와 같이, 상기 플라즈마(3)가 발생하는 공간으로 노출되는 전극의 일부는, 서로 반대방향을 향하도록 노출되는 것으로, 도 1에서와 같이 쉬스 영역에 의해 플라즈마 신호의 측정 결과에 오류가 발생하는 것이 최소화된다.
즉, 상기 기판부(110) 및 상기 상부 및 하부 절연층들(120, 130)에 의해 상기 상부전극(140) 및 상기 하부전극(150)의 서로 마주하는 영역이 채워지므로, 도 1에서 설명한 바와 같이 상기 상부전극(140) 및 상기 하부전극(150)의 서로 마주하는 영역이 모두 쉬스 영역으로 채워져 플라즈마 측정 신호의 오류가 발생하는 것이 원천적으로 방지된다.
한편, 상기 상부 전극(140) 중, 상기 상부 신호라인(141)의 상면 상에는 상기 상부 유전층(160) 및 상기 상부 커버층(180)이 순차적으로 적층된다. 이 경우, 상기 상부 유전층(160) 및 상기 상부 커버층(180)이 형성되는 면적은 상기 상부 전극(140)의 면적보다 작으며, 이에 따라 상기 상부 전극(140) 중 상기 상부 노출부(142)가 상기 플라즈마(3) 발생 공간으로 노출될 수 있다.
마찬가지로, 상기 하부 전극(150) 중, 상기 하부 신호라인(151)의 상면 상에는 상기 하부 유전층(170) 및 상기 하부 커버층(180)이 순차적으로 적층된다. 이에, 마찬가지로, 상기 하부 유전층(170) 및 상기 하부 커버층(190)이 형성되는 면적은 상기 하부 전극(150)의 면적보다 작으며, 이에 따라 상기 하부 전극(150) 중 상기 하부 노출부(152)가 상기 플라즈마(3) 발생 공간으로 노출될 수 있다.
상기 상부 유전층(160) 및 상기 하부 유전층(170)은 상기 상부 절연층(120) 및 상기 하부 절연층(130)과 마찬가지로 유전체 물질(dielectric material)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 커버층(180) 및 상기 하부 커버층(190)은 상기 상부전극(140) 및 상기 하부전극(150)과 마찬가지로 전도성 물질(conductive material)을 포함할 수 있으며, 상세히 도시하지는 않았으나, 접지(ground)될 수 있다.
이상과 같이, 상기 진단모듈(100)은 상기 기판부(110)를 중심으로, 유전체 물질 및 전도성 물질이 순차적으로 적층되고, 서로 대칭으로 구성됨으로써, 일체화된 제작이 용이하며, 상기 챔버부(2)와 같이 플라즈마(3)가 발생하는 공간의 내부로도 용이하게 위치할 수 있어, 플라즈마 진단의 효율성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 고정유닛(200)은 상부 고정부(210) 및 하부 고정부(220)를 포함하며, 상기 진단모듈(100)을 상기 챔버부(2) 상에 고정한다.
즉, 상기 상부 고정부(210) 및 상기 하부 고정부(220)는 상기 챔버부(2)의 일 측면 상에 형성될 수 있으며, 상기 상부 고정부(210) 상에는 상기 상부 커버층(180)이 고정되고, 상기 하부 고정부(220) 상에는 상기 하부 커버층(190)이 고정될 수 있다.
이 경우, 구체적인 고정 또는 결합 방법은 다양하게 설계될 수 있으며, 그 방법이 제한되지는 않는다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
본 실시예에 의한 플라즈마 진단장치(11)는 상부 노출부(143) 및 하부 노출부(153)의 형상이 다른 것을 제외하고는 도 2를 참조하여 설명한 상기 플라즈마 진단장치(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 플라즈마 진단장치(11)의 진단모듈(101)에서는, 상기 상부전극(140)이 포함하는 상기 상부 노출부(143) 및 상기 하부전극(150)이 포함하는 상기 하부 노출부(153)는 각각 반구형 형상을 가질 수 있다.
즉, 일 방향으로 플레이트 형상으로 연장되는 상부 신호라인(141)의 끝단부가, 반구형 형상으로 외부로 노출되도록 형성되어 상기 상부 노출부(143)를 구성하고, 마찬가지로 일 방향으로 플레이트 형상으로 연장되는 하부 신호라인(151)의 끝단부도, 반구형 형상으로 외부로 노출되도록 형성되어 상기 하부 노출부(153)를 구성한다.
이상과 같이, 상기 상부 노출부(143) 및 상기 하부 노출부(153)가 반구형 형상으로 형성됨에 따라, 상기 플라즈마(3)로 노출되는 면적이 증가하게 된다. 그리하여, 상기 플라즈마(3)가 발생되는 공간의 제2 공간(B)을 관통하여 송수신되는 초고주파 신호가 보다 넓은 영역에서 송수신될 수 있으므로, 보다 정확하고 다양한 깊이의 플라즈마(3) 정보를 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
본 실시예에 의한 플라즈마 진단장치(12)는 상부 노출부(144) 및 하부 노출부(154)의 형상이 다른 것을 제외하고는 도 2를 참조하여 설명한 상기 플라즈마 진단장치(10)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 플라즈마 진단장치(12)의 진단모듈(102)에서는, 상기 상부전극(140)이 포함하는 상기 상부 노출부(144) 및 상기 하부전극(150)이 포함하는 상기 하부 노출부(154)는 각각 실린더 형상 또는 사각 블록 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 도 4를 통해서는 단면으로 도시되었는바, 실린더 형상 또는 사각 블록 형상이 모두 동일한 사각형 형상으로 표시될 수 있다.
즉, 일 방향으로 플레이트 형상으로 연장되는 상부 신호라인(141)의 끝단부가, 실린더 형상 또는 사각 블록 형상으로 외부로 노출되도록 형성되어 상기 상부 노출부(144)를 구성하고, 마찬가지로 일 방향으로 플레이트 형상으로 연장되는 하부 신호라인(151)의 끝단부도, 실린더 형상 또는 사각 블록 형상으로 외부로 노출되도록 형성되어 상기 하부 노출부(154)를 구성한다.
그리하여, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 플라즈마(3)로 노출되는 면적이 증가고, 이를 통해 상기 플라즈마(3)가 발생되는 공간의 제2 공간(B)을 관통하여 송수신되는 초고주파 신호가 보다 넓은 영역에서 송수신될 수 있으므로, 보다 정확하고 다양한 깊이의 플라즈마(3) 정보를 획득할 수 있다.
나아가, 도시하지는 않았으나, 상기 상부 노출부 및 하부 노출부는 사각 블록 외에도, 삼각 블록 등과 같은 다각 블록 형상을 가질 수 있으며, 그 외에도 다양한 입체 형상을 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
본 실시예에 의한 플라즈마 진단장치(13)의 경우, 진단모듈(300)이 챔버부(2)의 외부에 투과창(312)을 통해 플라즈마(3)를 진단하는 것을 제외하고는, 도 2를 참조하여 설명한 상기 플라즈마 진단장치(10)와 실질적으로 동일하므로 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 플라즈마 진단장치(13)는 상기 진단모듈(300)이 상기 챔버부(2)의 측부에 고정된다.
구체적으로, 상기 진단모듈(300)은 수납유닛(310), 기판부(320), 상부 절연층(330), 하부 절연층(340), 상부 전극(350), 하부 전극(360), 상부 절연부(370) 및 하부 절연부(380)를 포함한다.
상기 수납유닛(310)은 상기 챔버부(2)의 일 측부에 고정되며, 상기 수납유닛(310)이 고정되는 측부는 제한되지는 않는다. 상기 수납유닛(310)은 내부에 소정의 수납공간(313)을 형성하는 외형부(311)를 포함한다.
이 때, 상기 외형부(311)는 상기 챔버부(2)와 접촉하는 측부를 제외한 다른 부분을 커버하는 것으로, 도시된 바와 같이, 상기 수납유닛(310)이 사각 블록 형상을 가지는 경우 상기 챔버부(2)와 접촉하는 측부를 제외한 나머지 5면을 구성한다.
상기 외형부(311)의 경우, 상기 수납유닛(310)의 구조나 형상에 따라 다양하게 가변될 수 있으며, 내부에 소정의 수납공간(313)을 형성하면 충분하다. 이 경우, 상기 수납공간(313) 상에는, 상기 진단모듈(300)의 나머지 구성요소들이 수납될 수 있다.
한편, 상기 수납유닛(310)은, 상기 챔버부(2)와 접촉하는 측부에 형성되는 투과창(312)을 포함한다. 이 때, 상기 투과창(312)은 투명한 재질로 형성되어, 상기 플라즈마(3)가 발생되는 공간과 상기 수납공간(313) 사이가 투명하게 개방된다.
이와 같이, 상기 수납유닛(310)을 형성하여 진단모듈(300)을 수납하며 별도의 투과창(312)을 통해 플라즈마(3)에 노출시킴으로써, 상기 진단모듈(300)을 구성하는 전극이나 절연층 등이 직접적으로 플라즈마에 접촉하여 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 플라즈마(3)의 진단에 사용되는 초고주파 신호의 경우, 상기 투명한 재질의 투과창(312)을 용이하게 투과하므로, 도시된 바와 같이 제2 공간(B´)에 형성되는 플라즈마(3)를 점선과 같이 관통하여 신호의 송수신이 가능하다.
상기 기판부(320)는 소정의 두께(d)를 가지며 상기 수납공간(313) 상에 위치하며, 상기 기판부(320)의 재질, 구조 및 형상은 도 2를 참조하여 설명한 상기 기판부(110)와 실질적으로 동일하다.
상기 상부 절연층(330) 및 상기 하부 절연층(340)은 상기 기판부(320)의 상면 및 하면에 각각 형성되는 것으로, 상기 기판부(320)의 면적과 동일한 면적으로 형성되며, 그 재질, 구조 및 형상 역시 도 2를 참조하여 설명한 상기 상부 절연층(120) 및 하부 절연층(130)과 실질적으로 동일하다.
물론, 상기 수납공간(313)의 크기를 고려하여, 상기 기판부(320), 상기 상부 및 하부 절연층들(330, 340)의 면적은 다양하게 설계 변경될 수 있다.
상기 상부 전극(350) 및 상기 하부 전극(360)은 각각 상기 상부 절연층(330) 및 상기 하부 절연층(340) 상에 형성되며, 상기 신호전달부(30)와 초고주파 신호를 전달받으며, 상기 플라즈마(3)에 대한 진단을 수행한다.
이 때, 상기 상부 전극(350)은 일 방향으로 소정 면적 연장되는 상부 신호라인(351), 및 상기 상부 신호라인(351)의 끝단에서 다양한 형상(도 5를 통해서는 반구형 형상을 예시함)으로 형성되는 상부 노출부(352)를 포함한다.
나아가, 상기 상부 전극(350)은 상기 상부 신호라인(351)으로부터 상기 수납유닛(310)의 외측으로 돌출 연장되어, 상기 제1 신호선(31)과 전기적으로 연결되는 상부 돌출부(353)를 더 포함할 수 있다. 그리하여, 초고주파 신호가 상기 상부전극(350)으로 송수신될 수 있다.
한편, 상기 하부 전극(360) 역시, 상기 상부 전극(350)과 동일하게, 하부 신호라인(361), 하부 노출부(362) 및 하부 돌출부(363)를 포함하며, 상기 하부 돌출부(363)는 상기 제2 신호선(32)과 전기적으로 연결될 수 있다.
그리하여, 상기 상부 노출부(352) 및 상기 하부 노출부(362)는, 상기 투과창(312)에 인접하도록 배치되어, 상기 플라즈마(3) 발생 공간(B´)을 관통하며 초고주파 신호를 송수신한다. 예를 들어, 상기 상부 노출부(352)를 통해 초고주파 신호가 상기 플라즈마(3)로 제공되면, 상기 하부 노출부(362)를 통해 상기 플라즈마(3)를 통과하여 변형되는 초고주파 신호를 수신할 수 있고, 그 반대로 송수신할 수도 있다.
또한, 본 실시예의 경우, 상기 상부 전극(350)의 상면 및 상기 하부 전극(260)의 하면 상에 별도의 유전체층이 형성되지 않으며, 상기 수납공간(313)의 내부가 유전체 물질로 채워질 수 있다.
이 경우, 공기의 유전율도 상대적으로 우수하므로, 상기 수납공간(313)은 공기(air)로 채워질 수도 있다.
한편, 상기 수납유닛(310)의 외형부(311)가 상기 상부 신호라인(351) 및 상기 하부 신호라인(361)과 접촉하는 부분에는, 상기 상부 절연부(370) 및 상기 하부 절연부(380)가 형성된다. 그리하여, 상기 외형부(311)와 상기 상부전극(350) 및 상기 하부전극(360) 사이를 절연하여, 신호의 왜곡을 최소화한다.
이상과 같이, 상기 진단모듈(300)은 상기 챔버부(2)의 외측에 투과창(312)을 통해 플라즈마(3)에 대한 진단을 수행할 수 있으며, 이러한 진단을 통해서도, 상기 진단모듈이 상기 챔버부(2)의 내부로 직접 인입되어 위치하는 것과 유사하게 효과적인 진단이 가능하다.
나아가, 상기 진단모듈(300) 역시, 기판부(320)를 중심으로 복수의 층들이 대칭으로 적층되어 형성되며, 수납공간(313) 상에 수납되는 구조로서, 하나의 모듈화된 구조를 형성하며, 이에 따라 일체화된 제작이 용이하고, 투과창(312)의 제작을 통해 챔버부의 임의의 위치에서도 플라즈마에 대한 진단을 용이하게 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 진단장치를 도시한 모식도이다.
본 실시예에 의한 플라즈마 진단장치(14)는 전극이 두 쌍으로 형성되며 이에 따라 적층 구조가 가변되는 것을 제외하고는, 도 2를 참조하여 설명한 상기 플라즈마 진단장치(10)와 실질적으로 동일하므로 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 플라즈마 진단장치(14)에서는, 상기 진단모듈(400)이 두 쌍의 전극들을 포함하여, 보다 다양한 깊이로 상기 챔버부(2)에서 발생하는 플라즈마(3)에 대한 진단을 수행할 수 있다.
구체적으로, 상기 진단모듈(400)은 기판부(410), 절연층(420), 제1 상부전극(430), 제1 하부전극(440), 제1 유전체층(450), 제2 상부전극(460), 제2 하부전극(470), 제2 유전체층(480) 및 커버층(490)을 포함한다.
상기 기판부(410)는 도 2를 참조하여 설명한 상기 기판부(110)와 실질적으로 동일하며, 일 방향으로 연장되는 플레이트 형상을 가지며, 제1 두께(d1)로 형성될 수 있고, 전도성 물질을 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제1 두께(d1)는 플라즈마의 발생 상태나 진단 목적 등을 고려하여 다양하게 설계될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
상기 절연층(420)은 상기 기판부(410)의 상면 및 하면에 상기 기판부(410)를 모두 커버하도록 각각 형성되는 상부 절연층(421) 및 하부 절연층(422)을 포함한다. 상기 상부 및 하부 절연층들(421, 422)은 형성되는 위치를 제외하고는 형상이나 재료 등은 모두 동일하며, 앞서 설명한 바와 같이 유전체 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 상부전극(430) 및 상기 제1 하부전극(440)은 각각 상기 상부 절연층(421) 및 하부 절연층(422) 상에 형성되며, 상기 상부 및 하부 절연층들(421, 422)의 면적과 동일한 면적으로 형성될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 상부전극(430) 및 상기 제1 하부전극(440)은 외부와 초고주파 신호를 송수신하는 것으로, 전도성 물질을 포함함은 앞서 설명한 전극들(140, 150)에서와 같다.
또한, 상기 제1 상부전극(430)은 상기 초고주파 신호를 송수신하는 제1 상부 신호라인(431), 및 상기 제1 상부 신호라인(431)으로부터 연장되어 상기 플라즈마(3)로 노출되는 제1 상부 노출부(432)를 포함한다.
마찬가지로, 상기 제1 하부전극(440)도, 상기 초고주파 신호를 송수신하는 제1 하부 신호라인(441), 및 상기 제1 하부 신호라인(441)으로부터 연장되어 상기 플라즈마(3)로 노출되는 제1 하부 노출부(442)를 포함한다.
그리하여, 상기 플라즈마(3)로 노출되는 상기 제1 상부 노출부(432) 및 상기 제1 하부 노출부(442)의 사이에서는 초고주파 신호가 송신 또는 수신되어, 상기 플라즈마(3)의 상태에 대한 진단이 가능하게 된다.
나아가, 본 실시예에서도, 상기 제1 상부전극(430) 및 상기 제1 하부전극(440)이 서로 가깝게 인접하는 공간에는 상기 기판부(410)가 위치하므로, 앞서 설명한 바와 같이 쉬스 영역의 발생으로 인한 플라즈마 진단 오류의 발생 가능성은 원천적으로 배제된다.
또한, 상기 제1 상부 노출부(432) 및 상기 제1 하부 노출부(442)는 도시하지는 않았으나, 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 반구형, 실린더형, 사각 블록형과 같은 입체 형상으로 형성될 수 있다.
나아가, 상기 제1 상부전극(430)의 상면으로부터 상기 제1 하부전극(440)의 하면까지의 두께인 제2 두께(d2)도 다양하게 가변되도록 형성됨으로써, 후술되는 상기 제2 상부전극(460) 및 상기 제2 하부전극(470)과의 사이에서 보다 다양하게 플라즈마의 상태에 대하여 진단을 수행할 수 있다.
상기 제1 유전체층(450)은 상기 제1 상부전극(430) 중 상기 제1 상부 신호라인(431)의 상면에만 형성되는 제1 상부 유전체층(451), 및 상기 제1 하부전극(440) 중 상기 제1 하부 신호라인(441)의 하면에만 형성되는 제1 하부 유전체층(452)을 포함한다.
이 경우, 상기 제1 상부 유전체층(451) 및 상기 제1 하부 유전체층(452)의 형성 영역에 의해, 상기 제1 상부 노출부(432) 및 상기 제1 하부 노출부(442)가 외부로 노출된다. 또한, 상기 제1 상부 유전체층(451) 및 상기 제1 하부 유전체층(452)은 모두 유전체 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 상부전극(460)은 상기 제1 상부 유전체층(451)의 상면 상에 형성되며, 상기 제2 하부전극(470)은 상기 제1 하부 유전체층(452)의 하면 상에 형성된다.
이 경우, 상기 제2 상부전극(460) 및 상기 제2 하부전극(470)은 대칭이며 일정 길이 연장되는 플레이트 형상으로 형성되며, 각각 상기 제1 상부전극(430) 및 상기 제1 하부전극(440)의 길이보다 짧은 길이로 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 상부전극(460)의 전체길이는 상기 제1 상부전극(430)의 상기 제1 상부 신호라인(431)에 해당되는 길이와 동일하게 형성되고, 상기 제2 하부전극(470)의 전체길이는 상기 제1 하부전극(440)의 상기 제1 하부 신호라인(441)에 해당되는 길이와 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 상부전극(460)도 상기 초고주파 신호를 송수신하는 제2 상부 신호라인(461), 및 상기 제2 상부 신호라인(461)으로부터 연장되어 상기 플라즈마(3)로 노출되는 제2 상부 노출부(462)를 포함한다.
마찬가지로, 상기 제2 하부전극(470)도, 상기 초고주파 신호를 송수신하는 제2 하부 신호라인(471), 및 상기 제2 하부 신호라인(471)으로부터 연장되어 상기 플라즈마(3)로 노출되는 제2 하부 노출부(472)를 포함한다.
그리하여, 상기 플라즈마(3)로 노출되는 상기 제2 상부 노출부(462) 및 상기 제2 하부 노출부(472)의 사이에서는 초고주파 신호가 송신 또는 수신되어, 상기 플라즈마(3)의 상태에 대한 진단이 가능하게 된다.
한편, 상기 제2 상부 노출부(462) 및 상기 제2 하부 노출부(472)는 앞서 설명한 상기 제1 상부 노출부(432) 및 상기 제1 하부 노출부(442)와의 사이에서도 초고주파 신호를 송수신할 수 있다.
즉, 도 6에서 점선으로 표시한 바와 같이, 상기 제1 상부 노출부(432)는 상기 제1 하부 노출부(442)는 물론이며, 상기 제2 하부 노출부(472) 또는 상기 제2 상부 노출부(462)와도 서로 간에 초고주파 신호를 송수신할 수 있다.
마찬가지로, 상기 제1 하부 노출부(442)는 상기 제1 상부 노출부(432)는 물론이며, 상기 제2 하부 노출부(472) 또는 상기 제2 상부 노출부(462)와도 서로 간에 초고주파 신호를 송수신할 수 있다.
그리하여, 보다 다양한 초고주파의 송수신을 통해, 상기 챔버부(2) 내에서 발생되는 플라즈마(3)에 대하여 다양한 깊이에 따른 플라즈마 정보를 획득할 수 있다.
나아가, 본 실시예에서도, 상기 제1 상부전극(430), 상기 제1 하부전극(440), 상기 제2 상부전극(460) 및 상기 제2 하부전극(470)의 사이에는 상기 기판부(410)를 포함한 절연층들 또는 유전체층들이 적층되어 형성되므로, 앞서 설명한 바와 같이 쉬스 영역의 발생으로 인한 플라즈마 진단 오류의 발생 가능성은 원천적으로 배제된다.
또한, 상기 제2 상부 노출부(462) 및 상기 제2 하부 노출부(472)는 도시하지는 않았으나, 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 반구형, 실린더형, 사각 블록형과 같은 입체 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제2 유전체층(480)은 상기 제2 상부전극(460) 중 상기 제2 상부 신호라인(461)의 상면에만 형성되는 제2 상부 유전체층(481), 및 상기 제2 하부전극(470) 중 상기 제2 하부 신호라인(471)의 하면에만 형성되는 제2 하부 유전체층(482)을 포함한다.
이 경우, 상기 제2 상부 유전체층(481) 및 상기 제2 하부 유전체층(482)의 형성 영역에 의해, 상기 제2 상부 노출부(462) 및 상기 제2 하부 노출부(472)가 외부로 노출된다. 또한, 상기 제2 상부 유전체층(481) 및 상기 제2 하부 유전체층(482)도 모두 유전체 물질을 포함할 수 있다.
나아가, 상기 커버층(490)은 상기 제2 상부 유전체층(481)의 상면 상에 상기 제2 상부 유전체층(481)을 모두 커버하도록 형성되는 제1 커버층(491), 및 상기 제2 하부 유전체층(482)의 하면 상에 상기 제2 하부 유전체층(482)을 모두 커버하도록 형성되는 제2 커버층(492)을 포함한다.
이 경우, 상기 커버층(490)이 전도성 물질(conductive material)을 포함하며, 도시하지는 않았으나 접지(ground)되는 것은 도 2에서 설명한 바와 같다.
나아가, 본 실시예에서의 상기 플라즈마 진단장치(14)는 고정유닛(200), 신호전달부(30) 및 신호 분석부(20)를 더 포함하는데, 상기 신호 분석부(20)는 도 2에서 설명한 바와 실질적으로 동일하다.
다만, 상기 신호전달부(30)의 경우, 본 실시예에서의 상기 진단모듈(400)이 두 쌍의 전극들(430, 440, 460, 470)을 포함하므로, 4개의 신호선들을 포함한다.
즉, 제1 신호선(31)은 상기 제2 상부전극(460)에 연결되어 신호를 송수신하고, 제2 신호선(32)은 상기 제2 하부전극(470)에 연결되어 신호를 송수신하고, 제3 신호선(33)은 상기 제1 상부전극(430)에 연결되어 신호를 송수신하며, 제4 신호선(34)은 상기 제1 하부전극(440)에 연결되어 신호를 송수신한다.
또한, 상기 고정유닛(200)은 실질적으로 도 2에서 설명한 바와 같은 구조 및 기능을 수행하되, 상부 고정부(210)는 상기 제1 커버층(490) 상에 고정 또는 결합되고, 하부 고정부(220)는 상기 제2 커버층(492) 상에 고정 또는 결합된다.
이상과 같이, 본 실시예의 경우, 두 쌍의 전극들이 상기 기판부(410)를 기준으로 서로 대칭으로 형성됨으로써, 플라즈마를 통과하는 초고주파 신호를 보다 다양하게 송수신할 수 있으며, 이에 따라 보다 다양한 깊이로 플라즈마에 대한 진단을 수행할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 매립형 플라즈마 진단장치와 달리, 플라즈마가 발생하는 공간의 내부로 직접 인입되어 위치하거나, 투과창을 통해 플라즈마를 직접 진단할 수 있으므로, 플라즈마를 보다 정확하게 진단할 수 있다. 특히, 플라즈마가 발생하는 다양한 공간상에 임의 위치에 배치될 수 있으므로, 진단장치의 매립 등을 위한 구조설계를 생략하면서도 다각적인 플라즈마 측정이 가능하다.
또한, 기판부의 양측에 상부 및 하부 전극들이 형성되므로, 상부 및 하부 전극들의 사이에서 형성되는 쉬스(sheath) 영역을 원천적으로 차단할 수 있어, 보다 정확한 플라즈마의 진단이 가능하다.
또한, 기판부의 두께를 다르게 형성함으로서, 플라즈마의 깊이방향의 정보를 획득할 수 있어 다각적인 플라즈마 측정이 가능하다.
나아가, 복수의 전극들이 상기 기판부를 기준으로 양 측에 각각 형성됨으로써, 서로 다른 이격거리를 가지는 복수의 전극들 사이에서 보다 다양한 깊이의 플라즈마를 측정할 수 있어, 플라즈마 발생 공간에서의 입체적인 플라즈마 상태 진단이 가능할 수 있다.
또한, 플라즈마가 발생하는 공간의 내부에 전극이 직접 위치하지 못하는 경우, 투명한 투과창을 통해 플라즈마 발생 공간으로 초고주파를 송수신함으로써, 상기 공간 내에서의 플라즈마 발생 상태를 효과적으로 모니터링 할 수 있다.
또한, 플라즈마와 초고주파를 직접 송수신하는 노출부는 플레이트 형상 외에, 반구형 형상, 실린더 형상 또는 다각 블록 형상과 같이 다양한 형상으로 형성되어, 보다 넓은 면적으로 플라즈마와 접촉되며, 이를 통해 보다 정확한 플라즈마 진단을 수행할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
A : 제1 공간
B, B´ : 제2 공간
10, 11, 12, 13, 14 : 플라즈마 진단장치
20 : 신호 분석부 30 : 신호 전달부
100, 101, 102, 300, 400 : 진단모듈
110, 320, 410 : 기판부 120, 330 : 상부 절연층
130, 340 : 하부 절연층 140, 350 : 상부 전극
150, 360 : 하부 전극 160 : 상부 유전층
170 : 하부 유전층 180 : 상부 커버층
190 : 하부 커버층 200 : 고정유닛
370 : 상부 절연부 380 : 하부 절연부
420 : 절연층 430 : 제1 상부전극
440 : 제1 하부전극 450 : 제1 유전체층
460 : 제2 상부전극 470 : 제2 하부전극
480 : 제2 유전체층 490 : 커버층
10, 11, 12, 13, 14 : 플라즈마 진단장치
20 : 신호 분석부 30 : 신호 전달부
100, 101, 102, 300, 400 : 진단모듈
110, 320, 410 : 기판부 120, 330 : 상부 절연층
130, 340 : 하부 절연층 140, 350 : 상부 전극
150, 360 : 하부 전극 160 : 상부 유전층
170 : 하부 유전층 180 : 상부 커버층
190 : 하부 커버층 200 : 고정유닛
370 : 상부 절연부 380 : 하부 절연부
420 : 절연층 430 : 제1 상부전극
440 : 제1 하부전극 450 : 제1 유전체층
460 : 제2 상부전극 470 : 제2 하부전극
480 : 제2 유전체층 490 : 커버층
Claims (16)
- 플라즈마를 진단하는 진단모듈을 포함하며,
상기 진단모듈은,
기판부; 및
외부로부터 초고주파를 송수신하며, 상기 기판부의 상부 및 하부에 각각 형성되는 제1 상부 전극 및 제1 하부 전극을 포함하고,
상기 제1 상부 전극과 상기 제1 하부 전극은 서로 반대방향을 향하며 외부로 노출되는 제1 상부 노출부 및 제1 하부 노출부를 각각 포함하고,
상기 제1 상부 노출부 및 제1 하부 노출부는 상기 플라즈마로 초고주파를 제공하거나 상기 플라즈마를 통과한 초고주파를 수신하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제1항에 있어서,
상기 기판부의 두께에 따라 상기 제1 상부 전극과 상기 제1 하부 전극의 이격 거리가 가변되고, 상기 플라즈마의 깊이 방향에 따른 플라즈마 정보가 획득되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제1항에 있어서,
상기 진단모듈은,
상기 제1 상부 전극의 상면 및 상기 제1 하부 전극의 하면에 각각 형성되는 제1 상부 유전체층 및 제1 하부 유전체층을 포함하고,
상기 제1 상부 노출부는 상기 제1 상부 전극에서 상기 제1 상부 유전체층에 의해 커버되지 않고 노출되며,
상기 제1 하부 노출부는 상기 제1 하부 전극에서 상기 제1 하부 유전체층에 의해 커버되지 않고 노출되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제3항에 있어서, 상기 진단모듈은,
상기 제1 상부 전극과 상기 기판부 사이에 개재되는 상부 절연층; 및
상기 제1 하부 전극과 상기 기판부 사이에 개재되는 하부 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제4항에 있어서, 상기 상부 절연층 및 상기 하부 절연층은,
유전체 물질(dielectric material)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제3항에 있어서, 상기 진단모듈은,
상기 제1 상부 유전체층의 상면에 형성되는 상부 커버층; 및
상기 제1 하부 유전체층의 하면에 형성되는 하부 커버층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제6항에 있어서, 상기 상부 커버층 및 하부 커버층은,
전도성 물질(conductive material)을 포함하며 접지(ground)되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제3항에 있어서, 상기 진단모듈은,
외부로부터 초고주파를 송수신하며, 상기 제1 상부 유전체층의 상면 및 상기 제1 하부 유전체층의 하면에 각각 형성되는 제2 상부 전극 및 제2 하부 전극을 더 포함하고,
상기 제2 상부 전극과 상기 제2 하부 전극은 서로 반대방향을 향하며 외부로 노출되는 제2 상부 노출부 및 제2 하부 노출부를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제8항에 있어서,
상기 제1 상부 전극, 상기 제1 하부 전극, 상기 제2 상부 전극 및 상기 제2 하부 전극은 상호간에 초고주파를 송수신하여,
상기 플라즈마의 깊이 방향에 따른 플라즈마 정보가 획득되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제8항에 있어서, 상기 진단모듈은,
상기 제2 상부 전극의 상면 및 상기 제2 하부 전극의 하면에 각각 형성되는 제2 상부 유전체층 및 제2 하부 유전체층을 포함하고,
상기 제2 상부 노출부는 상기 제2 상부 전극에서 상기 제2 상부 유전체층에 의해 커버되지 않고 노출되며,
상기 제2 하부 노출부는 상기 제2 하부 전극에서 상기 제2 하부 유전체층에 의해 커버되지 않고 노출되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제10항에 있어서,
상기 기판부, 상기 제1 상부 전극, 상기 제1 하부 전극, 상기 제2 상부 전극 및 상기 제2 하부 전극은 전도성 물질(conductive material)을 포함하고,
상기 제1 상부 유전체층, 상기 제1 하부 유전체층, 상기 제2 상부 유전체층 및 상기 제2 하부 유전체층은 유전체 물질(dielectric material)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 상부 전극 및 상기 제1 하부 전극으로 초고주파를 인가하거나 검출하여 상기 플라즈마를 분석하는 신호 분석부; 및
상기 신호 분석부와 상기 제1 상부 전극 및 상기 제1 하부 전극을 전기적으로 연결하여 상기 초고주파가 전달되는 신호 전달부를 더 포함하는 플라즈마 진단장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 상부 노출부 및 상기 제1 하부 노출부는 상기 플라즈마가 발생하는 공간의 내부로 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라즈마가 발생하는 공간과의 사이에서 투과창이 형성되며 상기 진단모듈을 수납하는 수납유닛을 더 포함하며,
상기 제1 상부 노출부 및 상기 제2 상부 노출부는 상기 투과창을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제14항에 있어서,
상기 수납유닛의 수납공간은 유전체 물질 또는 공기로 채워지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 상부 노출부 및 상기 제1 하부 노출부는,
플레이트 형상, 반구형 형상, 실린더 형상, 다각 블록 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020220091722A KR20240014227A (ko) | 2022-07-25 | 2022-07-25 | 일체형 플라즈마 진단장치 |
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| KR1020220091722A KR20240014227A (ko) | 2022-07-25 | 2022-07-25 | 일체형 플라즈마 진단장치 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102035423B1 (ko) | 2018-05-16 | 2019-10-22 | 연세대학교 산학협력단 | 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 이를 포함하는 플라즈마 처리장치 |
| KR102125646B1 (ko) | 2019-05-28 | 2020-06-23 | 한국기초과학지원연구원 | 플라즈마 oes 진단용 윈도우 및 이를 이용한 플라즈마 장치 |
| KR102323995B1 (ko) | 2020-02-20 | 2021-11-09 | 한국표준과학연구원 | 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치 |
-
2022
- 2022-07-25 KR KR1020220091722A patent/KR20240014227A/ko active IP Right Grant
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|---|---|---|---|---|
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| KR102323995B1 (ko) | 2020-02-20 | 2021-11-09 | 한국표준과학연구원 | 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치 |
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