特開 2024-111819 プラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール及びそれを有するプラズマ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024111819

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】プラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール及びそれを有するプラズマ装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20240809BHJP

【ＦＩ】

H05H1/46 R

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024014118

(22)【出願日】2024-02-01

(31)【優先権主張番号】10-2023-0015658

(32)【優先日】2023-02-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】521036654

【氏名又は名称】コリア インスティテュート オブ フュージョン エナジー

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】キム ジョンシク

【テーマコード（参考）】

2G084

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084AA05

2G084CC04

2G084CC12

2G084CC13

2G084DD53

2G084DD55

2G084HH21

2G084HH22

2G084HH24

2G084HH28

2G084HH43

(57)【要約】      （修正有）

【課題】プラズマを利用した基板処理時にプラズマ発生及び維持のために印加される電流／電圧、入射波及び反射波電力を測定するプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュールに関する。
【解決手段】プラズマが形成され、基板処理実行のための密閉された処理空間（Ｓ）を形成するプロセスチャンバ（１０）と、基板（Ｗ）が載置される基板支持部（１１）と、前記処理空間（Ｓ）に工程遂行のためのガスを噴射するガス噴射部（１２）と、を含み、ＲＦ電源（３０）を印加して基板処理を行う基板処理装置において、前記ＲＦ電源（３０）の印加のための第１電源印加線（１１０）及び接地のための接地線（１２０）の少なくとも１つの印加線に隣接して設けられ、前記処理空間（Ｓ）で発生したプラズマにより発生されるＲＦ電圧、電流、入力波と反射波の電力を測定することを特徴とするプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュールを開示する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマが形成され、基板処理実行のための密閉された処理空間を形成するプロセスチャンバと、
前記処理空間に設けられ、基板が載置される基板支持部と、
前記処理空間に工程遂行のためのガスを噴射するガス噴射部と、
を含み、
前記プロセスチャンバ、前記基板支持部及び前記ガス噴射部の少なくとも一方に１つ以上のＲＦ電源を印加して基板処理を行う基板処理装置において、
前記ＲＦ電源の印加のための第１電源印加線及び接地のための接地線の少なくとも１つの印加線に隣接して設けられ、前記処理空間で発生したプラズマにより発生されるＲＦ電圧、電流、入力波と反射波の電力を測定することを特徴とするプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項2】

前記印加線に隣接し、入力波によって出力される電力を測定するための第１方向性結合器と、
前記印加線に隣接し、反射波によって出力される電力を測定するための第２方向性結合器と、
前記印加線に隣接して設けられ、コンデンサの原理を利用して前記ＲＦ電圧を測定する電圧測定部と、
前記印加線に隣接して設けられ、インダクタンスの原理を利用して前記ＲＦ電流を測定する電流測定部と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項3】

前記第１方向性結合器及び前記第２方向性結合器は、
インダクタンス素子の巻線方向が異なる方向を有することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項4】

前記第１方向性結合器は、
前記印加線に隣接し、前記印加線と相互作用するコンデンサ素子及びインダクタンス素子が組み合わせられ、前記印加線に流れる入射波方向を基準に巻線されるＬＣ組み合わせ回路部と、
一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部の一端に接続される第１リファレンス抵抗素子と、一端が第１出力ポートと接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部の一端に接続される第２リファレンス抵抗素子とを含む抵抗素子部を含み、
前記第２方向性結合器は、
前記印加線に隣接し、前記印加線と相互作用するコンデンサ素子及びインダクタンス素子が組み合わせされ、前記印加線に流れる反射波方向を基準に巻線されるＬＣ組み合わせ回路部と、
一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部の一端に接続される第３リファレンス抵抗素子と、一端が第２出力ポートと接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部の一端に接続される第４リファレンス抵抗素子とを含む抵抗素子部と、を含むことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項5】

前記第１方向性結合器は、前記抵抗素子部及び前記ＬＣ組み合わせ回路部の間で分岐される分岐点に１つ以上のフィルタ部が設けられ、
前記第２方向性結合器は、前記抵抗素子部及び前記ＬＣ組み合わせ回路部の間で分岐される分岐点に１つ以上のフィルタ部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項6】

前記印加線の少なくとも一部が挿入されるように、前記印加線の外径よりも大きい内径を有する挿入部が形成されたＰＣＢボードを含み、
前記第１方向性結合器のコンデンサ素子及び前記第２方向性結合器のコンデンサ素子は、前記挿入部の内周面に円周方向に沿って間隔を置いて形成された複数のコンデンサ部を含み、
前記第１方向性結合器のインダクタンス素子及び前記第２方向性結合器のインダクタンス素子は、前記ＰＣＢボードを貫通し、１回以上巻回して互いに隣接する前記コンデンサ部と終端を接続する巻回部を含むことを特徴とする請求項４に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項7】

前記巻回部は、前記ＰＣＢボードの上面及び底面に形成された金属パターン部と、前記ＰＣＢボードを上下に貫通し、前記金属パターン部を電気的に接続する垂直接続部と、を含むことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項8】

前記電圧測定部は、
前記挿入部の内周面、前記挿入部の縁の上面及び底面の少なくとも一方に予め設定された角度で円周方向に沿って形成されたコンデンサ部と、
前記コンデンサ部に接続される第３出力ポート部と、を含むことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項9】

前記コンデンサ部及び前記第３出力ポート部の間における分岐点及び第１接地部の間には、抵抗素子部と第３フィルタ部の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項10】

前記電流測定部は、
前記挿入部の内周面を基準に前記電圧測定部よりも遠くに前記電圧測定部と同心をなし、前記ＰＣＢボードを貫通し、１回以上巻回するインダクタンス部と、
前記インダクタンス部に接続される第４出力ポート部と、を含むことを特徴とする請求項７に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項11】

前記インダクタンス部及び前記第４出力ポート部の間における分岐点及び第２接地部の間には、抵抗素子部及び第４フィルタ部の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール。

【請求項12】

プラズマが形成される密閉された処理空間を形成するプロセスチャンバと、
前記処理空間で発生したプラズマにより発生されるＲＦ電圧、電流、入力波と反射波の電力を測定することを特徴とするプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュールと、を含み、
前記プラズマ装置は、請求項１～１１のいずれか１項に記載の電流／電圧／電力測定モジュールであることを特徴とするプラズマ装置。

【請求項13】

前記処理空間に設けられ、基板が載置される基板支持部と、
前記処理空間に工程遂行のためのガスを噴射するガス噴射部と、を含み、
プラズマにより基板を処理することを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ装置に関し、より具体的には、プラズマを利用した基板処理時にプラズマ発生及び維持のために印加される電流／電圧、さらに入射波及び反射波電力を測定するプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール及びそれを有するプラズマ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

プラズマ装置は、密閉された処理空間にプラズマ状態を形成して基板処理を行う装置をいう。

【0003】

また、プラズマ装置は、プラズマ形成原理に応じてＣＣＰ、ＩＣＰなど様々な構造を有するプラズマソースを有することができる。

【0004】

一例として、プラズマ装置は、図１に示すように、プラズマが形成され、基板処理実行のための密閉された処理空間（Ｓ）を形成するプロセスチャンバ（１０）と、前記処理空間（Ｓ）に設けられ、基板（Ｗ）が載置される基板支持部（１１）と、前記処理空間（Ｓ）に工程遂行のためのガスを噴射するガス噴射部（１２）と、を含んで構成されるのが一般的である。

【0005】

一方、均一な基板処理固定と再現性のある工程を行うためには、処理空間（Ｓ）に形成されるプラズマの制御を伴い、プラズマ制御のためにプラズマ状態をモニタリングするための様々な方案が提示されている。

【0006】

基板処理装置の処理空間（Ｓ）で発生するプラズマ状態を直接的に測定するための手段としてＶＩ ｐｒｏｂｅが提供されており、従来のＶＩ ｐｒｏｂｅは、ＲＦ電圧／電流測定の正確性を確保したが、ＲＦ電圧電流波形から位相差を測定してＩＶｃｏｓ（θ）で伝達パワーを計算する従来の技術では伝達パワー測定に対する信頼性の確保が難しい問題があった。

【0007】

即ち、基板処理装置の処理空間（Ｓ）で発生するプラズマ状態測定のために使用される従来の商用化された位相差を利用した伝達パワー測定方式（ＶＩ ｐｒｏｂｅ）は、プラズマに伝達されるＲＦ電力の測定及び制御に難しい多くの問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、前記のような問題点を解決するために、ＲＦ電力測定を電圧電流の位相差検出、すなわち、ベクトルの原理ではない進行波電力（Forward power）の量と反射波電力（reflect power）の量、すなわち、スカラー値を検出できるようにコンデンサ及びインダクタの性質を同時に有するように構成され、プラズマ形成のために印加される電力を測定できるプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール及びそれを有するプラズマ装置を提供することにある。

【0009】

即ち、本発明は、処理空間Ｓに入力されるＲＦ電力をＲＦ電圧、電流、進行波電力及び反射波電力のような４つのパラメータを１つのモジュールで測定できる手段を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、前記の本発明の目的を達成するために創出されたものであり、プラズマが形成され、基板処理実行のための密閉された処理空間を形成するプロセスチャンバと、前記処理空間に設けられ、基板が載置される基板支持部と、前記処理空間に工程遂行のためのガスを噴射するガス噴射部と、を含み、 前記プロセスチャンバ、前記基板支持部及び前記ガス噴射部の少なくとも一方に１つ以上のＲＦ電源を印加して基板処理を行う基板処理装置において、前記ＲＦ電源の印加のための第１電源印加線及び接地のための接地線の少なくとも１つの印加線に隣接して設けられ、前記処理空間で発生したプラズマにより発生されるＲＦ電圧、電流、入力波と反射波の電力を測定することを特徴とするプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュールを開示する。

【0011】

本発明による電流／電圧／電力測定モジュールは、入力波によって出力される電力を測定するための第１方向性結合器と、反射波によって出力される電力を測定するための第２方向性結合器と、を含む。

【0012】

前記第１方向性結合器は、前記印加線に隣接し、前記印加線と相互作用するコンデンサ素子及びインダクタンス素子が組み合わせられ、前記印加線に流れる入射波方向を基準に巻線されるＬＣ組み合わせ回路部と、一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部の一端に接続される第１リファレンス抵抗素子と、一端が第１出力ポートと接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部の一端に接続される第２リファレンス抵抗素子とを含む抵抗素子部と、を含む。

【0013】

前記第２方向性結合器は、前記印加線に隣接し、前記印加線と相互作用するコンデンサ素子及びインダクタンス素子が組み合わせされ、前記印加線に流れる反射波方向を基準に巻線されるＬＣ組み合わせ回路部と、一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部の一端に接続される第３リファレンス抵抗素子と、一端が第２出力ポートと接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部の一端に接続される第４リファレンス抵抗素子とを含む抵抗素子部と、を含む。

【0014】

前記第１方向性結合器は、前記抵抗素子部及び前記ＬＣ組み合わせ回路部の間で分岐される分岐点に１つ以上のフィルタ部が設けられている。

【0015】

前記第２方向性結合器は、前記抵抗素子部及び前記ＬＣ組み合わせ回路部の間で分岐される分岐点に１つ以上のフィルタ部が設けられている。

【0016】

前記印加線の少なくとも一部が挿入されるように、前記印加線の外径よりも大きい内径を有する挿入部が形成されたＰＣＢボードを含み、前記第１方向性結合器のコンデンサ素子及び前記第２方向性結合器のコンデンサ素子は、前記挿入部の内周面に円周方向に沿って間隔を置いて形成された複数のコンデンサ部を含み、前記第１方向性結合器のインダクタンス素子及び前記第２方向性結合器のインダクタンス素子は、前記ＰＣＢボードを貫通し、１回以上巻回して互いに隣接する前記コンデンサ部と終端を接続する巻回部を含む。

【0017】

前記巻回部は、前記ＰＣＢボードの上面及び底面に形成された金属パターン部と、前記ＰＣＢボードを上下に貫通し、前記金属パターン部を電気的に接続する垂直接続部と、を含む。

【0018】

前記電圧測定部は、前記挿入部の内周面、前記挿入部の縁の上面及び底面の少なくとも一方に予め設定された角度で円周方向に沿って形成されたコンデンサ部と、前記コンデンサ部に接続される第３出力ポート部と、を含む。

【0019】

前記コンデンサ部及び前記第３出力ポート部の間における分岐点及び第１接地部の間には、抵抗素子部と第３フィルタ部の少なくとも一方が設けられている。

【0020】

前記電流測定部は、前記挿入部の内周面を基準に前記電圧測定部よりも遠くに前記電圧測定部と同心をなし、前記ＰＣＢボードを貫通し、１回以上巻回するインダクタンス部と、前記インダクタンス部に接続される第４出力ポート部と、を含む。

【0021】

前記インダクタンス部及び前記第４出力ポート部の間における分岐点及び第２接地部の間には、抵抗素子部及び第４フィルタ部の少なくとも一方が設けられている。

【0022】

本発明はまた、プラズマが形成される密閉された処理空間を形成するプロセスチャンバと、前記処理空間で発生したプラズマにより発生されるＲＦ電圧、電流、入力波と反射波の電力を測定することを特徴とするプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュールと、を含み、前記電圧／電力測定モジュールは、前述のような構成を有する電流／電圧／電力測定モジュールであることを特徴とするプラズマ装置を開示する。

【0023】

前記処理空間に設けられ、基板が載置される基板支持部と、前記処理空間に工程遂行のためのガスを噴射するガス噴射部と、を含み、プラズマにより基板を処理する。

【発明の効果】

【0024】

本発明によるプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール及びそれを有するプラズマ装置は、ＲＦ電源印加及びプラズマ形成によって発生される電圧及び電流を測定するとともに、ＬＣ組み合わせ回路を利用して入射波及び反射波の電力を測定することにより、基板処理実行のための処理空間で発生するプラズマ状態を測定することができ、工程遂行のためのプラズマ制御を行うことができるという利点がある。

【0025】

具体的に、本発明によるプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール及びそれを有するプラズマ装置は、電流及び電圧測定のための構成に加えて、反射波の電力測定のための第１方向性結合器と入射波の電力測定のための第２方向性結合器とを含むことにより、プラズマ発生及び維持のために印加される電流／電圧／電力を測定することができ、工程遂行のためのプラズマ制御を正確に行うことができるという利点がある。

【0026】

さらに、本発明によるプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール及びそれを有するプラズマ装置は、プラズマ発生及び維持のために印加される電流／電圧、入射波及び反射波の電力測定のための構成を１つのＰＣＢボードに実装することにより、簡単な構造によってプラズマ発生及び維持のために印加される電流／電圧／電力を測定することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明による電流／電圧／電力測定モジュールが設けられるプラズマ装置の一例を示す概念図である。

【図2】本発明による電流／電圧／電力測定モジュールを構成するＰＣＢボードの一例を示す斜視図である。

【図3a-3b】それぞれ図２のＰＣＢボードの平面図及び背面図である。

【図4a】図２のＰＣＢボードに回路として実装された概念を示す概念図である。

【図4b】図４aのＡ部分を拡大した拡大斜視図である。

【図4c】図４aのＢ部分を拡大した拡大斜視図である。

【図5】図２のＶ－Ｖの断面図である。

【図6】図２における電流測定部のインダクタンス部を示す断面図である。

【図7】本発明による電流／電圧／電力測定モジュールのうち、第１方向性結合器及び第２方向性結合器の等価回路図である。

【図8】本発明による電流／電圧／電力測定モジュールのうち、電力測定部及び電圧測定部の等価回路図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0028】

以下、本発明によるプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュール及びそれを有するプラズマ装置について添付の図面を参照して説明すると、以下の通りである。

【0029】

まず、本発明による電流／電圧／電力測定モジュールが使用されるプラズマ装置は、プラズマを形成して予め設定される機能を行う装置であり、プラズマの利用態様によって様々な構成が可能である。

【0030】

一例として、本発明による電流／電圧／電力測定モジュールが使用されるプラズマ装置は、処理空間Ｓにプラズマを形成して蒸着、エッチングなどの基板処理を行う装置であり、ＩＣＰ（Inductively coupled plasma）、ＣＣＰ（Conductively coupled plasma）等プラズマ形成構造に様々な構成が可能である。

【0031】

前記プラズマ装置は、一例として、図１に示すように、プラズマが形成され、基板処理実行のための密閉された処理空間Ｓを形成するプロセスチャンバ１０と、前記処理空間Ｓに設けられ、基板Ｗが載置される基板支持部１１と、前記処理空間Ｓに工程遂行のためのガスを噴射するガス噴射部１２と、を含むことができる。

【0032】

前記プロセスチャンバ１０は、プラズマが形成され、基板処理実行のための密閉された処理空間Ｓを形成する構成であり、様々な構成が可能である。

【0033】

一例として、前記プロセスチャンバ１０は、処理空間Ｓが形成される容器と、前記容器の上側に脱着可能に結合される上部リードなどで構成される。

【0034】

前記基板支持部１１は、前記処理空間Ｓに設けられ、基板Ｗが載置される構成であり、様々な構成が可能である。

【0035】

一例として、前記基板支持部１１は、基板Ｗが載置されるサセプタ部と前記サセプタ部の底面から延びて前記サセプタ部を支持する支持ロッド部とを含むことができる。

【0036】

前記ガス噴射部１２は、前記処理空間Ｓに工程遂行のためのガスを噴射する構成であり、ガス噴射構造に応じて様々な構成が可能である。

【0037】

一例として、前記ガス噴射部１２は、上側に設けられたガス供給管を介して供給されたガスを下側に噴射するシャワーヘッドで構成される。

【0038】

一方、前記プラズマ装置は、前記プロセスチャンバ１０、前記基板支持部１１及び前記ガス噴射部１２の少なくとも一方に、１つ以上のＲＦ電源３０を印加して、基板処理を行うことに特徴がある。

【0039】

そのために、前記プロセスチャンバ１０、前記基板支持部１１及び前記ガス噴射部１２の少なくとも一方に、１つ以上のＲＦ電源３０が印加され、ＲＦ電源３０及び電源印加線１１０の間にはマッチング回路２０が設けられる。

【0040】

また、前記ＲＦ電源３０は、工程条件に応じて高周波及び低周波などの１つ以上のＲＦ電源が印加することができる。

【0041】

一方、本発明によるプラズマ装置は、その利用態様に応じで様々な構成が可能であり、プラズマが形成される密閉された処理空間Ｓを形成するプロセスチャンバ１０を必須構成とし、ガス噴射部１２、基板支持部１１などはその利用態様に応じて付帯的に備えることができる。

【0042】

即ち、本発明によるプラズマ装置は、プラズマが形成される密閉された処理空間Ｓを形成するプロセスチャンバ１０と、前記処理空間Ｓで発生したプラズマにより発生されるＲＦ電圧、電流、入力波と反射波の電力を測定することを特徴とするプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュールを含むことができる。

【0043】

また、前記プラズマ装置は、前記処理空間Ｓに設けられ、基板Ｗが載置される基板支持部１１と、前記処理空間Ｓに工程遂行のためのガスを噴射するガス噴射部１２とをさらに含み、このとき、プラズマによって基板Ｗを処理することができる。

【0044】

一方、本発明による電流／電圧／電力測定モジュール１００は、図１に示すように、前記ＲＦ電源３０の印加のための第１電源印加線１１０及び接地のための接地線１２０の少なくとも１つの印加線１００に隣接して設けられ、前記処理空間Ｓで発生したプラズマにより発生されるＲＦ電圧、電流、入力波と反射波の電力を測定することに特徴がある。

【0045】

このとき、本発明による電流／電圧／電力測定モジュール１００は、電流、電圧、特に電力測定原理に従って様々な構成が可能である。

【0046】

一例として、本発明による電流／電圧／電力測定モジュール１００は、図７～図８に示すように、前記印加線に隣接し、入力波によって出力される電力を測定するための第１方向性結合器３００と、前記印加線に隣接し、反射波によって出力される電力を測定するための第２方向性結合器４００と、前記印加線１００に隣接して設けられ、コンデンサの原理を利用して前記ＲＦ電圧を測定する電圧測定部５００と、前記印加線１００に隣接して設けられ、インダクタンスの原理を利用して前記ＲＦ電流を測定する電流測定部６００と、を含むことができる。

【0047】

前記電圧測定部５００は、前記印加線１００に隣接して設けられ、コンデンサの原理を利用して前記ＲＦ電圧を測定する構成であり、様々な構成が可能である。

【0048】

一例として、前記電圧測定部５００は、図７に示すように、前記印加線１００に隣接して設けられたコンデンサ部５１０と、前記コンデンサ部５１０と接続され、前記入力波の電圧を測定する第３出力ポート部７１０とを含むことができる。

【0049】

前記コンデンサ部５１０は、前記印加線１００に隣接して設けられる構成であり、前記印加線１００の外周側から予め設定された間隔で設けられ、回路的にコンデンサを構成する銅材質などのコンデンサ導体で構成されるなど様々な構成が可能である。

【0050】

このとき、前記印加線１００の外周面及びコンデンサ導体間には、誘電率調整のための誘電物質が形成されることはもちろんである。

【0051】

前記第３出力ポート部７１０は、前記コンデンサ部５１０と接続され、前記印加線１００に印加される入射波の電圧を測定する構成であり、様々な構成が可能である。

【0052】

特に、前記第３出力ポート部７１０は、後記するＰＣＢボード２２０の縁に配線形状で形成することができる。

【0053】

また、前記第３出力ポート部７１０は、前記コンデンサ部５１０の長さを基準にして中間位置に接続されることが好ましい。

【0054】

一方、前記第３出力ポート部７１０及び前記コンデンサ部５１０の間における分岐点及び第１接地部７３０の間では、抵抗素子部５２０及び第３フィルタ部５３０の少なくとも１つが設けられ得る。

【0055】

前記第１接地部７３０は、外部タイミングとの結合を通じて接地するための構成であり、後記する接地端子と同様に構成することができる。

【0056】

前記抵抗素子部５２０及び第３フィルタ部５３０は、前記第３出力ポート部７１０に出力される電気信号によって前記入力波の電圧を安定的に測定することができるように設けられる電気素子であり、第３フィルタ部５３０は、抵抗、コンデンサ、コイルなどの組み合わせによって構成することができる。

【0057】

前記電流測定部６００は、前記印加線１００に隣接して設けられ、インダクタンスの原理を利用して前記ＲＦ電流を測定する構成であり、様々な構成が可能である。

【0058】

一例として、前記電流測定部６００は、図７に示すように、印加線１００に隣接して設けられたインダクタンス部６１０と、前記インダクタンス部６１０と接続され、前記印加線１００に流れる電流を測定する第４出力ポート部７２０を含むことができる。

【0059】

前記インダクタンス部６１０は、前記印加線１００に隣接して設けられる構成であり、前記印加線１００の外周側から予め設定された間隔で設けられ、回路的にインダクタンスを構成する銅材質などのインダクタンス配線で構成されるなど様々な構成が可能である。

【0060】

前記第４出力ポート部７２０は、前記インダクタンス部６１０と接続され、前記印加線１００に流れる電流を測定する構成であり、様々な構成が可能である。

【0061】

特に、前記第４出力ポート部７２０は、後記するＰＣＢボード２２０の縁に配線形状で形成することができる。

【0062】

また、前記第４出力ポート部７２０は、前記インダクタンス部６１０の長さを基準に一端に接続されることが好ましい。

【0063】

一方、前記第４出力ポート部７２０及び前記インダクタンス部６１０の間における分岐点及び第２接地部７４０の間では、抵抗素子部６２０及び第４フィルタ部６３０少なくとも１つが設け得る。

【0064】

前記第２接地部７４０は、外部タイミングとの結合を通じて接地のための構成であり、後記する接地端子と同様に構成することができる。

【0065】

前記抵抗素子部６２０及び第４フィルタ部６３０は、前記第３出力ポート部７１０に出力される電気信号によって前記入力波の電圧を安定的に測定することができるように設けられる電気素子であり、第４フィルタ部６３０は、抵抗、コンデンサ、コイルなどの組み合わせによって構成することができる。

【0066】

前記第１方向性結合器３００は、前記印加線に隣接し、入力波によって出力される電力を測定するための構成であり、様々な構成が可能である。

【0067】

一例として、前記第１方向性結合器３００は、図８に示すように、前記印加線１００に隣接し、前記印加線１００と相互作用するコンデンサ素子３１１及びインダクタンス素子３１２が組み合わせられ、前記印加線１００に流れる入射波方向を基準に巻線されるＬＣ組み合わせ回路部３１０と、一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０の一端に接続される第１リファレンス抵抗素子３２１と、一端が第１出力ポート３２３と接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０の一端に接続される第２リファレンス抵抗素子３２２を含む抵抗素子部３２０と、を含むことができる。

【0068】

前記ＬＣ回路組み合わせ部３１０は、前記印加線１００に隣接し、前記印加線１００と相互作用するコンデンサ素子３１１及びインダクタンス素子３１２が組み合わせられ、前記印加線１００に流れる入射波方向を基準に巻線される構成であり、特に、コンデンサ素子３１１及びインダクタンス素子３１２が組み合わせて構成されるなど、様々な構成が可能である。

【0069】

特に、前記インダクタンス素子３１２は、入射波の電力を測定することを考慮して、入射波の進行方向を基準にして順方向、すなわち入射波の進行方向を基準にして反時計回りの巻線構造を形成することが好ましい。

【0070】

また、前記コンデンサ素子３１１及びインダクタンス素子３１２は、互いに併合された構造を形成することを考慮して、全体として１つのコイルを構成すると、コイルの一部がコンデンサ部分を形成するように、印加線１００の外周面に向く方向に板面を形成するように構成することができる。

【0071】

前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０は、コンデンサ素子３１１及びインダクタンス素子３１２が組み合わせられ、１つの回路を構成することができる。

【0072】

前記抵抗素子部３１０は、一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０の一端に接続される第１リファレンス抵抗素子３２１と、一端が第１出力ポート３２３と接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０の一端に接続される第２リファレンス抵抗素子３２２を含む構成であり、様々な構成が可能である。

【0073】

前記第１リファレンス抵抗素子３２１は、一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０の一端に接続される構成であり、予め設定された大きさの抵抗値、例えば、５０Ωの値を有することができる。

【0074】

ここで、前記第１リファレンス抵抗素子３２１がＰＣＢボード２２０に設けられるとき、後記するＰＣＢボード２２０の縁に接地端子３２４形状で形成することができる。

【0075】

前記第２リファレンス抵抗素子３２２は、一端が第１出力ポート３２３と接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０の一端に接続される構成であり、予め設定された大きさの抵抗値、例えば、第１リファレンス抵抗素子３２１と同じ抵抗値を有することができる。

【0076】

ここで、前記第１出力ポート３２３は、後記するＰＣＢボード２２０の縁に端子として形成することができる。

【0077】

一方、前記第１方向性結合器３００は、前記抵抗素子部３２０及び前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０の間で分岐される分岐点に１つ以上のフィルタ部３３０が設けられ得る。

【0078】

前記フィルタ部３３０は、前記抵抗素子部３２０及び前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０の間で分岐される分岐点に設けられる電気素子であり、コンデンサ、コイルなどで構成することができる。

【0079】

前記第２方向性結合器４００は、前記印加線に隣接し、反射波によって出力される電力を測定するための構成であり、様々な構成が可能である。

【0080】

一例として、前記第２方向性結合器４００は、図８に示すように、前記印加線１００に隣接して前記印加線１００と相互作用するコンデンサ素子４１１及びインダクタンス素子４１２が組み合わせられ、前記印加線１００に流れる反射波方向を基準に巻線されるＬＣ組み合わせ回路部４１０と、一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部４１０の一端に接続される第３リファレンス抵抗素子４２１と一端が第２出力ポート４２３と接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部４１０の一端に接続される第４リファレンス抵抗素子４２２とを含む抵抗素子部４２０と、を含むことができる。

【0081】

前記ＬＣ回路組み合わせ部４１０は、コンデンサ素子４１１及びインダクタンス素子４１２が組み合わせられた構成であり、様々な構成が可能である。

【0082】

特に、前記インダクタンス素子４１２は、反射波の電力を測定することを考慮して、反射波の進行方向を基準にして順方向、すなわち反射波の進行方向－入射波と反射波は互いに反対方向をなすので、第１方向性結合器３００のインダクタンス素子３１２の巻線方向及び前記第２方向性結合器４００のインダクタンス素子４１２の巻線方向が互いに反対になる－を基準にして反時計回りの巻線構造を形成することが好ましい。

【0083】

また、前記コンデンサ素子４１１及びインダクタンス素子４１２は、互いに併合された構造を形成することを考慮して、全体として１つのコイルを構成すると、コイルの一部がコンデンサ部分を形成するように、印加線１００の外周面に向く方向に板面を形成するように構成することができる。

【0084】

前記ＬＣ組み合わせ回路部４１０は、コンデンサ素子４１１及びインダクタンス素子４１２が組み合わせられ、１つの回路を構成することができる。

【0085】

前記抵抗素子部４２０は、一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部４１０の一端に接続される第３リファレンス抵抗素子４２１と、一端が第２出力ポート４２３と接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部４１０の一端に接続される第４リファレンス抵抗素子４２２とを含む構成であり、様々な構成が可能である。

【0086】

前記第３リファレンス抵抗素子４２１は、一端が接地され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部４１０の一端に設置される構成であり、予め設定された大きさの抵抗値、例えば、５０Ωの値を有することができる。

【0087】

ここで、前記第３リファレンス抵抗素子４２１がＰＣＢボード２２０に設けられるとき、後記するＰＣＢボード２２０の縁に接地端子４２４形状で形成することができる。

【0088】

前記第４リファレンス抵抗素子４２２は、一端が第２出力ポート４２３と接続され、他端が前記ＬＣ組み合わせ回路部４１０の一端に接続される構成であり、予め設定された大きさの抵抗値、例えば、第３リファレンス抵抗素子４２１と同じ抵抗値を有することができる。

【0089】

ここで、前記第２出力ポート４２３は、後記するＰＣＢボード２２０の縁に端子として形成され得る。

【0090】

一方、前記第２方向性結合器４００は、前記抵抗素子部４２０及び前記ＬＣ組み合わせ回路部４１０の間で分岐される分岐点に１つ以上のフィルタ部４３０が設けられ得る。

【0091】

前記フィルタ部４３０は、前記抵抗素子部４２０及び前記ＬＣ組み合わせ回路部４１０の間で分岐される分岐点に設けられる電気素子であり、コンデンサ、コイルなどで構成することができる。

【0092】

一方、前述のような構成を有する本発明によるプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュールは、１つのＰＣＢボード２２０を含む１つのモジュールで構成することができる。

【0093】

すなわち、本発明によるプラズマ装置の電流／電圧／電力測定モジュールは、前記印加線１００の少なくとも一部が挿入されるように、前記印加線１００の外径よりも大きい内径を有する挿入部２１０が形成されたＰＣＢボード２２０を含むことができる。

【0094】

前記挿入部２１０は、後記するコンデンサ素子３１１、４１１及びインダクタンス素子３１２、４１２が同じ条件を形成するために、印加線１００の端面形状が円形であることを考慮して、一側が開放された円弧、円など様々な形状に形成することができる。

【0095】

また、前記印加線１００の端面が矩形状に形成されるなど、条件によって前記挿入部２１０の形状は多角形に形成されることはもちろんである。

【0096】

一方、前記第１方向性結合器３００のコンデンサ素子３１１及び前記第２方向性結合器４００のコンデンサ素子４１１は、図２～図５に示すように、前記挿入部２１０の内周面に円周方向に沿って間隔を置いて形成された複数のコンデンサ部３１１ａ、４１１ａを含み、前記第１方向性結合器３００のインダクタンス素子３１２及び前記第２方向性結合器４００のインダクタンス素子４１２は、前記ＰＣＢボード２２０を貫通し、１回以上巻回して隣接した前記コンデンサ部３１１ａ、４１１ａと終端を接続する巻回部３４０、４４０を含むことができる。

【0097】

具体的な実施例として、前記第１方向性結合器３００のコンデンサ素子３１１及び前記第２方向性結合器４００のコンデンサ素子４１１は、挿入部２１０の内周面に予め設定された円弧角に沿って銅のような導電性材料で形成された複数のコンデンサ部３１１ａ、４１１ａを含むことができる。

【0098】

前記複数のコンデンサ部３１１ａ、４１１ａは、材料は、展開された状態で矩形状に形成され、挿入部２１０の内周面に沿って予め設定された間隔で形成することができる。

【0099】

一方、前記巻回部３４０、４４０は、前記第１方向性結合器３００のインダクタンス素子３１２及び前記第２方向性結合器４００のインダクタンス素子４１２は、前記ＰＣＢボード２２０を貫通し、１回以上巻回して隣接した前記コンデンサ部３１１ａ、４１１ａと終端を接続する構成であり、コイル巻線の構造によって様々な構成が可能である。

【0100】

具体的な実施例として、前記巻回部３４０、４４０は、前記ＰＣＢボード２２０の上面及び底面に形成された金属パターン部８１０、８２０、８３０、８４０と、前記ＰＣＢボード２２０を上下に貫通し、前記金属パターン部８１０、８２０、８３０、８４０を電気的に接続する垂直接続部８５０を含むことができる。

【0101】

前記金属パターン部８１０、８２０、８３０、８４０は、前記ＰＣＢボード２２０の上面及び底面に形成された金属パターンであって、垂直接続部８５０とともに１つのコイルを形成する構成であり、様々なパターンで形成することができる。

【0102】

一例として、前記金属パターン部８１０、８２０、８３０、８４０は、時計回りを基準に前記コンデンサ部３１１ａの後方終端で前記ＰＣＢボード２２０の上面から半径方向に延び、終端の部分に第１接続点８１１が設定された第１上部成分８１０と、時計回りを基準に前記コンデンサ部３１１ａの前方終端で前記ＰＣＢボード２２０の底面から半径方向に延び、終端の部分に第２接続点８２１が設定された第１下部成分８２０と、前記第１接続点８１１の直下部に設定された第３接続点８３２と時計回りを基準に互いに隣接した前記コンデンサ部３１１ａの間で前記ＰＣＢボード２２０の底面に設定された第４接続点８３１を接続する第２下部成分８３０と、前記第３接続点８３１の直上部に位置された第５接続点８４１と前記第２接続点８２１の直上部に設定された第６接続点８４２を接続する第２上部成分８４０と、を含むことができる。

【0103】

前記第１上部成分８１０、前記第２上部成分８４０、前記第１下部成分８２０及び前記第２下部成分８３０は、それぞれ前記ＰＣＢボード２２０の上面及び底面に銅のような電気導電性物質が形成された部分であり、前記コンデンサ部３１１ａ、４１１ａ及び後記する垂直接続部８５０と共に全体としてインダクタンス成分を形成する構成であり、様々な構成が可能である。

【0104】

一方、前記第１接続点８１１～第６接続点８４２は、前記第１上部成分８１０、前記第２上部成分８４０、前記第１下部成分８２０及び前記第２下部成分８３０において、垂直接続部８５０が上下に接続される部分として設定された位置であり、前記第１上部成分８１０、前記第２上部成分８４０、前記第１下部成分８２０及び前記第２下部成分８３０に対して垂直接続部８５０が接続される構造により、様々な構成が可能である。

【0105】

特に、前記第５接続点８４１及び前記第４接続点８３１は、前記挿入部２１０の内周面から前記第１接続点８１１及び前記第２接続点８２１よりも近くに形成することができる。

【0106】

前記垂直接続部８５０は、前記ＰＣＢボード２２０を上下に貫通し、前記金属パターン部８１０、８２０、８３０、８４０を電気的に接続する構成であり、前記第１接続点８１１及び前記第３接続点８３２の間、前記第６接続点８４２及び前記第２接続点８２１の間、前記第５接続点８４１及び前記第４接続点８３１の間をそれぞれ上下に電気的に接続する複数の接続部材８５０を含むことができる。

【0107】

一方、前記第２方向性結合器４００の金属パターン部４４１及び垂直接続部４４２は、図２～図５に示すように、前記挿入部２１０の中心を基準に前記第１方向性結合器３００の金属パターン部８１０、８２０、８３０、８４０及び垂直接続部８５０に対して線対称に形成されるが、詳細説明は省略する。

【0108】

参考までに、前記第２方向性結合器４００のインダクタンス成分が前記第１方向性結合器３００のインダクタンス成分と反対をなすところ、前記第１方向性結合器３００の形成基準が時計回りである場合、前記第２方向性結合器４００の形成基準は反時計回りを基準とする。

【0109】

一方、前記ＰＣＢボード２２０は、前記第１方向性結合器３００及び前記第２方向性結合器４００の前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０、４１０が一側に形成され、残りの構成である前記抵抗素子部３２０、４２０及び前記フィルタ部３３０、４３０の少なくとも一部が他側に形成される。

【0110】

また、前述のような構成を有する前記ＰＣＢボード２２０は、平面形状が矩形状を形成し、前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０、４１０及び挿入部２１０が形成された第１領域と、前記第１領域に接して前記抵抗素子部３２０、４２０が位置された第２領域に区分することができる。

【0111】

一方、前記第１領域に位置する前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０、４１０及び前記第２領域に位置する前記抵抗素子部３２０、４２０は、前記ＰＣＢボード２２０の上面及び底面の少なくとも一方に形成された１つ以上の配線パターン３９０、４９０によって電気的に接続することができる。

【0112】

特に、前記配線パターン３９０、４９０は、前記第１領域に位置する前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０、４１０及び前記第２領域に位置する前記抵抗素子部３２０、４２０の効率的な接続のために、前記ＰＣＢボード２２０の上面及び底面に適切に配置して形成することができる。

【0113】

また、前記第１領域及び前記第２領域の間には、前記ＬＣ組み合わせ回路部３１０、４１０が設けられた第１領域から電磁波を遮断するための１つ以上の配線パターン２４０が上面及び底面のうち少なくとも一面に形成することができる。

【0114】

一方、前記電圧測定部５００は、前記ＰＣＢボード２２０に併合されて設けられる。

【0115】

具体的に、前記コンデンサ部５１０は、前記ＰＣＢボード２２０の第１領域に前記挿入部２１０の内周面、前記挿入部２１０の縁の上面及び底面の少なくとも一方に予め設定された角度で円周方向に沿って形成することができる。

【0116】

ここで、前記コンデンサ部５１０は、前記挿入部２１０の円周方向を基準に前記第１方向性結合器３００のＬＣ組み合わせ回路部３１０のコンデンサ素子３１１及び前記第２方向性結合器４００のＬＣ組み合わせ回路部４１０のコンデンサ素子３１１の間に位置することができる。

【0117】

また、前記抵抗素子部５２０は、前記ＰＣＢボード２２０の第２領域に設けることができる。

【0118】

そして、前記抵抗素子部５２０は、コンデンサ部５１０と前記ＰＣＢボード２２０の上面及び底面のうち少なくとも一面に形成された配線パターン５９０によって電気的に接続することができる。

【0119】

また、前記第３フィルタ部５３０は、前記抵抗素子部５２０及び前記コンデンサ部５１０の間、特に配線パターン５９０から分岐される分岐点であり、前記ＰＣＢボード２２０の任意の位置に設定することができる。

【0120】

また、前記電流測定部６００は、前記ＰＣＢボード２２０に併合して設けることができる。

【0121】

前記インダクタンス部６１０は、前記挿入部２１０の内周面を基準に前記電圧測定部５００よりも遠く前記電圧測定部５００と同心をなして、前記ＰＣＢボード２２０を貫通し、１回以上巻回して前記第１領域に形成される。

【0122】

具体的に、前記インダクタンス部６１０は、前記ＰＣＢボード２２０の上面に前記挿入部２１０の半径方向に延び、円周方向に沿って間隔を置いて形成される複数の上部成分６１１と、前記上部成分６１１の外側一端の第１相部接続点で前記ＰＣＢボード２２０を上下に貫通して位置する第１下部接続点と隣接した上部成分６１１の内側他端の第２下部接続点との間を接続する下部成分６１２と、前記第１相部接続点と前記第１下部接続点を上下に電気的に接続する第１接続部６１３と、前記第２相部接続点と前記第２相部接続点で前記ＰＣＢボード２２０を上下に貫通して位置する第２下部接続点を上下に電気的に接続する第２接続部６１４を含むことができる。

【0123】

一方、前記抵抗素子部６２０は、前記ＰＣＢボード２２０の第２領域に設けることができる。

【0124】

そして、前記抵抗素子部６２０は、前記インダクタンス部６１０と前記ＰＣＢボード２２０の上面及び底面のうち少なくとも一面に形成された配線パターン６９０によって電気的に接続することができる。

【0125】

また、前記第４フィルタ部６３０は、前記抵抗素子部６２０及び前記インダクタンス部６１０の間、特に配線パターン６９０で分岐される分岐点であり、前記ＰＣＢボード２２０の任意に位置に設定することができる。

【0126】

一方、前記ＰＣＢボード２２０は、前記第２領域側から第１出力ポート３２３及び接地端子３２４、第２出力ポート４２３及び接地端子４２４、第１接地部７３０、第２接地部７４０、第３出力ポート７１０及び第４出力ポート７２０が、縁に端子形態で形成することができる。

【0127】

前記ＰＣＢボード２２０に形成された端子は、外部モジュールと接続され、各出力ポート３２３、４２３、７１０、７２０を介して電気信号が出力され、電流／電圧／電力の測定が可能になる。

【0128】

一方、前述のような構成を有する本発明による電流／電圧／電力測定モジュール２００は、前記第１方向性結合器３００及び前記第２方向性結合器４００を利用して入射波及び反射波の電力を測定することができる。

【0129】

ところで、前記第１方向性結合器３００及び前記第２方向性結合器４００を介して出力される電気信号は、多くのノイズが含まれた状態で出力されるので、これに対する正しい抽出及び確認が必要である。

【0130】

そこで、本発明による電流／電圧／電力測定モジュール２００は、工程条件に合わせて予め行われた実験を通じて予め構築されたルックアップテーブル（lookup table）、関係式等を通じて、印加線１００に印加される電圧及び電流、入射波及び反射波の電力を測定することができる。

【0131】

一方、本発明において、電圧測定部５００、電流測定部６００、入射波電力測定のための第１方向性結合器３００、反射波電力測定のための第２方向性結合器４００を全て含む構成を挙げて説明したが、本発明は、必要に応じて前記電圧測定部５００、電流測定部６００、入射波電力測定のための第１方向性結合器３００、反射波電力測定のための第２方向性結合器４００の少なくとも１つの組み合わせによっても構成が可能であることはもちろんである。

【0132】

特に本発明は、必要に応じて、前記電圧測定部５００、電流測定部６００、入射波電力測定のための第１方向性結合器３００、反射波電力測定のための第２方向性結合器４００の少なくとも１つの組み合わせを１つのＰＣＢに実装することもできることはもちろんである。

【0133】

以上は、本発明によって実施することができる好ましい実施例の一部について説明したものに過ぎず、周知のように本発明の範囲は、前記の実施例に限定して解釈されるべきではなく、前述した本発明の技術的思想とその根幹をなす技術思想はすべて本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0134】

１０ プロセスチャンバ
１１ 基板支持部
１２ ガス噴射部
１００ 印加線
２００ 電流／電圧／電力測定モジュール

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】