일반기술

증착, 식각용 플라즈마 진단장치

본 발명품은 기존의 하모닉(harmonic) technique을 이용하여 플라즈마의 전자온도와 이온밀도를 측정하는데 있어서, 탐침에 흐르는 전류의 크기를 센싱(sensing)하여 각각의 주파수 성분으로 나누는 과정을 보다 정확하고 편리하게 하도록 하는 장치이다. 본 발명품은 아래 그림에서 볼 수 있듯이 기존 하모닉측정을 위한 probe 본체에 플자즈마 전위의 진동때문에 신호에 잡음(noise)가 섞이는것을 막기위한 choke box와 전류 크기를 측정하기위한 전류센싱 저항(current sensing resistor)및 differential amplifier, 전류의 각 주파수 성분의 크기를 알아내기 위한 FFT(fast Fourier transform)으로 구성되어있다. 기존의 논문에서는 흐르는 전류의 크기를 측정하기 위하여 pearson transformer를 사용하였는데, 이는 토카막같이 큰 전류가 흐르는 경우에는 적합하지만 일반 반도체 공정에서 사용하는 chamber와 같이 작은 전류가 흐르는 경우에는 전류를 센싱하는것이 매우 힘들다. 따라서 이런 작은 전류를 측정하기 위하여 전류센싱 저항을 probe바디에 직렬로 연결 한 후 저항 양단간의 저항을 differential amplifier를 이용하여 측정함으로써 보다 정확하게 측정 할 수 있다. 또한 기존 논문에서는 probe 바디에 흐르는 전류의 각 주파수 성분을 알아내기 위하여 ω, 2ω 필터를 사용한데 비하여, 본 발명품에서는 FFT를 이용하여 각 주파수 성분의 크기를 측정하므로 신호대잡음비가 매우 뛰어나며 보다 정확하게 주파수 성분별 신호크기를 알 수 있다는 장점이 있다. chock box는 플라즈마 전위의 진동에 대한 공진회로를 형성하여 impedance를 크게 함으로써 rf전류의 크기를 줄여 탐침과 플라즈마가 같은 전위를 갖도록 하는 장치이다.본 발명품은 하모닉 technique을 이용하여 실제 반도체 공정등에 사용되는 플라즈마의 진단을 가능하도록 꾸민 장치이다. 플라즈마 진단에는 현재 single Langmuir 탐침이 가장 일반적으로 사용되고 있지만, 실제 공정가스에서는 single Langmuir 탐침의 표면이 deposition되어 사용 할 수 없다는 단점이 있는데 반해 하모닉 technique의 경우에는 탐침 표면이 deposition되어도 측정이 가능하다는 장점이 있어서 실제 산업현장에서 널리 사용될 수 있을 것으로 예상된다. 기존 논문에서 발표된 pearson transformer대신 전류센싱저항과 differential amplifier를 이용하여 작은 전류도 정확하게 측정 할 수 있도록 하였으며 또한 FFT를 이용하여 전류신호를 주파수 성분으로 나눔으로 와 2사이의 주파수차가 작은 경우에도 정확하게 주파수를 분리해내어 전자온도와 이온밀도 측정을 보다 정확하게 할 수 있도록 하였다.