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KR102763163B1 - Rf 파워 모니터링 장치, 및 그 장치를 포함하는 pe 시스템 - Google Patents

Rf 파워 모니터링 장치, 및 그 장치를 포함하는 pe 시스템 Download PDF

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KR102763163B1
KR102763163B1 KR1020190049827A KR20190049827A KR102763163B1 KR 102763163 B1 KR102763163 B1 KR 102763163B1 KR 1020190049827 A KR1020190049827 A KR 1020190049827A KR 20190049827 A KR20190049827 A KR 20190049827A KR 102763163 B1 KR102763163 B1 KR 102763163B1
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KR
South Korea
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power
sensor
plasma chamber
impedance
transmission line
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김형준
김명운
정희종
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 플라즈마 챔버와 같은 타겟 부하로 전달되는 RF 파워를 정밀하게 측정할 수 있는 RF 파워 모니터링 장치, 및 그 장치를 포함하는 PE 시스템을 제공한다. 그 RF 파워 모니터링 장치는 타겟 부하(target load)로 전달되는 RF(Radio Frequency) 파워 및 상기 타겟 부하의 임피던스를 모니터링하는 RF 센서; 및 상기 RF 센서와 상기 타겟 부하를 전기적으로 연결하고 상기 타겟 부하로 상기 RF 파워를 전달하는 전송 라인;을 포함하고, 상기 임피던스의 위상(φz)이, -30˚+ 180˚ * n < φz < 30˚+ 180˚ * n, (n = -2, -1, 0, 1, 2)의 범위를 만족하도록 조절된다.

Description

RF 파워 모니터링 장치, 및 그 장치를 포함하는 PE 시스템{Apparatus for monitoring RF(Radio Frequency) power, and PE(Plasma Enhanced) system comprising the same apparatus}
본 발명의 기술적 사상은 플라즈마 발생 장치에 관한 발명으로, 특히, 플라즈마 챔버로 전달되는 RF 파워를 모니터링하는 장치에 관한 발명이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위하여, 증착, 식각, 세정 등의 일련의 공정들이 진행될 수 있다. 이러한 공정들은 공정 챔버를 구비한 증착, 식각, 또는 세정 장치를 통해 이루어질 수 있다. 한편, 선택비(selectivity)를 개선하고 막질의 손상(damage)을 최소화하기 위해서 CCP(Capacitive Coupled Plasma), ICP(Inductive Coupled Plasma), 또는 CCP와 ICP의 혼용과 같은 플라즈마 기술이 채용되고 있다. 플라즈마 기술은 웨이퍼 처리 공간인 공정 챔버 내에서 플라즈마를 직접 생성하는 다이렉트 플라즈마 기술과 공정 챔버 외부에서 플라즈마를 생성하여 공정 챔버로 공급하는 리모트 플라즈마 기술이 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 플라즈마 챔버와 같은 타겟 부하로 전달되는 RF 파워를 정밀하게 측정할 수 있는 RF 파워 모니터링 장치, 및 그 장치를 포함하는 PE 시스템을 제공하는 데에 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은, 타겟 부하(target load)로 전달되는 RF(Radio Frequency) 파워 및 상기 타겟 부하의 임피던스를 모니터링하는 RF 센서; 및 상기 RF 센서와 상기 타겟 부하를 전기적으로 연결하고 상기 타겟 부하로 상기 RF 파워를 전달하는 전송 라인;을 포함하고, 상기 임피던스의 위상(φz)이, -30˚+ 180˚ * n < φz < 30˚+ 180˚ * n, (n = -2, -1, 0, 1, 2)의 범위를 만족하도록 조절된, RF 파워 모니터링 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, RF 생성기로부터의 RF 파워를 분할한 부분 RF 파워를 적어도 2개의 플라즈마 챔버로 출력하는 RF 파워 스플리터; 상기 RF 파워 스플리터의 출력단에 상기 플라즈마 챔버에 대응하는 개수로 배치되고, 상기 플라즈마 챔버로 전달되는 상기 부분 RF 파워 및 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 모니터링하는 RF 센서; 및 상기 RF 센서와 대응하는 상기 플라즈마 챔버 사이를 전기적으로 연결하여 상기 부분 RF 파워를 대응하는 상기 플라즈마 챔버로 전달하는 전송 라인;을 포함하고, 상기 전송 라인의 물리적 크기나 물리적 성질 조절에 의해 상기 임피던스의 위상이 조절된, RF 파워 모니터링 장치를 제공한다.
더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, RF 파워를 생성하는 RF 생성기; 상기 RF 생성기가 50Ω 환경에서 구동하도록 반사 파워를 최소화하는 매처; 상기 RF 파워가 공급되는 플라즈마 챔버; 상기 매처의 출력단에 배치되고, 상기 플라즈마 챔버로 전달되는 상기 RF 파워 및 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 모니터링하는 제1 RF 센서; 및 상기 RF 센서와 상기 플라즈마 챔버 사이를 전기적으로 연결하여 상기 RF 파워를 상기 플라즈마 챔버로 전달하는 전송 라인;을 포함하고, 상기 전송 라인의 물리적 크기나 물리적 성질 조절에 의해 상기 임피던스의 위상(φz)이, -30˚+ 180˚ * n < φz < 30˚+ 180˚ * n, (n = -2, -1, 0, 1, 2)의 범위를 만족하도록 조절된, PE(Plasma Enhanced) 시스템을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 RF 파워 모니터링 장치, 및 그 장치를 포함하는 PE 시스템은, 타겟 부하에 해당하는 플라즈마 챔버의 임피던스의 위상(φz)을 전송 라인 이론을 이용하여, 안정적인 영역인, 0˚ < |φz| < 30˚ 구간으로 이동시킴으로써, RF 센서의 전달 RF 파워 측정의 오차를 줄일 수 있다. 예컨대, 본 발명의 기술적 사상에 의한 PE 시스템은, 전송 라인 이론에 기초하여 전송 라인의 물리적 크기나 물리적 성질 등을 조절하여 플라즈마 챔버의 임피던스의 위상(φz)이 0˚ < |φz| < 30˚ 구간에 있도록 함으로써, RF 센서에서의 플라즈마 챔버로의 전달 RF 파워 및/또는 플라즈마 챔버의 임피던스에 대한 측정 오차를 현저하게 감소시킬 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 PE 시스템에 대한 구성도 및 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a의 PE 시스템에서, 전송 라인의 길이 조절을 통해 위상을 조절하는 효과를 보여주는 스미스 챠트들(smith charts)이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예들에 따른 PE 시스템에 대한 블록도들이다.
도 6a 및 도 6b는 도 1a의 PE 시스템에서, 전송 라인에 포함되는 가변 캡 및 가변 인덕터에 대한 개념도들이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 PE 시스템에 대한 구성도 및 블록도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 실시예의 PE(Plasma Enhanced) 시스템(1000)은 RF(Radio Frequency) 파워 모니터링 장치(100), RF 생성기(200), 매처(300, matcher), 및 플라즈마 챔버(400)를 포함할 수 있다.
RF 파워 모니터링 장치(100)는 제1 RF 센서(110), 및 제1 전송 라인(120)을 포함할 수 있다. 제1 RF 센서(110)는 플라즈마 챔버(400)로 전달되는 전달 RF 파워 및/또는 플라즈마 챔버(400)의 임피던스를 측정할 수 있다. 제1 RF 센서(110)는 매처(300)의 출력단에 배치될 수 있다. 여기서, 매처(300)의 출력단은, RF 파워가 RF 생성기(200)로부터 플라즈마 챔버(400)로 전달되는 방향을 따라, RF 파워가 매처(300)로부터 출력되는 방향을 의미하고, 반대로 매처(300)의 입력단은, RF 파워가 매처(300)로 입력되는 방향을 의미할 수 있다. 한편, 제1 전송 라인(120)은 제1 RF 센서(110)와 플라즈마 챔버(400)를 연결하고, 플라즈마 챔버(400)로 RF 파워를 전달할 수 있다.
제1 전송 라인(120)의 물리적 크기나 물리적 성질 등의 조절을 통해 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상이 조절될 수 있다. 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상을 조절, 예컨대, 임피던스의 위상을 0° 근처로 이동시킴으로써, 제1 RF 센서(110)의 전달 RF 파워 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상은 자동 조절 장치 및/또는 수동 조절 장치 등을 통해 조절될 수 있다. 예컨대, 자동 조절 장치를 통해 전기 및 기계적으로 제1 전송 라인(120)의 물리적 크기나 물리적 성질을 자동 조절할 수 있다. 또한, 제조자 또는 사용자 등이 제1 전송 라인(120)의 물리적 크기나 물리적 성질을 직접 조절할 수도 있다.
한편, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상을 조절하는 방법은 제1 RF 센서(110)와 플라즈마 챔버(400)를 연결하는 제1 전송 라인(120)의 종류에 따라 달라질 수 있다. 임피던스의 위상의 조절 방법과 관련하여, 도 2a 및 도 2b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
RF 생성기(200)는 RF 파워를 생성하여 플라즈마 챔버(400)로 공급할 수 있다. 예컨대, RF 생성기(200)는 수 MHz 내지 수십 MHz 범위의 주파수를 갖는 RF 파워를 생성하여 출력할 수 있다. 물론, RF 생성기(200)에서 생성하는 RF 파워의 주파수가 수 MHz 내지 수십 MHz 범위에 한정되는 되는 것은 아니다. 예컨대, RF 생성기(200)는 수백 MHz 이상의 주파수를 갖는 RF 파워를 생성할 수도 있고, 또는 수십 kHz 내지 수 MHz 범위의 주파수를 갖는 RF 파워를 생성할 수도 있다. 한편, RF 생성기(200)는 수백 내지 수천 와트(W)의 RF 파워를 생성하여 출력할 수 있다. 물론, RF 생성기(200)가 생성하는 RF 파워가 수백 내지 수천 와트에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예의 PE 시스템(1000)에서, RF 생성기(200)는 파워를 공급하는 전원에 해당할 수 있고, 플라즈마 챔버(400)는 파워를 공급받는 일종의 부하(load)라고 볼 수 있다. 그에 따라, 제1 RF 센서(110)는 제1 전송 라인(120)을 통해 부하에 해당하는 플라즈마 챔버(400)로 전달되는 전달 RF 파워 및/또는 플라즈마 챔버(400)의 임피던스를 모니터링 또는 측정할 수 있다.
매처(300)는 임피던스를 조절하여 RF 생성기(200)로부터의 RF 파워가 플라즈마 챔버(400)로 최대로 전달될 수 있도록 한다. 예컨대, 매처(300)는 최대 파워 전달 이론(maximum power delivery theory)에 기초하여 켤레 복소수(Complex Conjugate) 조건이 만족하도록 임피던스를 조절할 수 있다. 결국, 매처(300)는, RF 생성기(200)가 50Ω의 환경에서 구동하여 반사 파워(reflected power)가 최소화되도록 함으로써, RF 생성기(200)로부터의 RF 파워가 플라즈마 챔버(400)로 최대로 전달되도록 하는 기능을 한다. 매처(300)와 RF 생성기(200)는 제2 전송 라인(250)을 통해 연결될 수 있다. 여기서, 제2 전송 라인(250)은 동축 케이블(coax cable)로 구현될 수 있다. 그러나 제2 전송 라인(250)의 종류가 동축 케이블에 한정되는 것은 아니다.
플라즈마 챔버(400)는 챔버 몸체(410), 정전 척(430), 및 샤워 헤드(450)를 포함할 수 있다. 플라즈마 챔버(400)는 플라즈마 공정을 위한 챔버로서, 플라즈마 반응기 챔버(plasma reactor chamber)라고도 한다. 플라즈마 챔버(400)는 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 챔버, ICP(Inductively Coupled Plasma) 챔버, 또는 CCP와 ICP 혼용 챔버일 수 있다. 물론, 플라즈마 챔버(400)가 전술한 챔버들에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 실시예의 PE 시스템(1000)에서, 플라즈마 챔버(400)는 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 챔버, SWP(Surface Wave Plasma) 챔버, 헬리콘파(Helicon Wave) 플라즈마 챔버, 전자빔(e-beam) 플라즈마 챔버 등 다양한 방식의 챔버일 수 있다.
챔버 몸체(410)는 플라즈마가 형성되는 반응 공간을 한정하여 반응 공간을 외부로부터 밀폐할 수 있다. 챔버 몸체(410)는 일반적으로 금속 재질로 형성되고, 플라즈마 공정 시에 외부로부터 노이즈를 차단하기 위하여 접지 상태를 유지할 수 있다. 챔버 몸체(410)의 내측에는 절연 라이너가 배치될 수 있다. 절연 라이너는 챔버 몸체(410)를 보호하고, 챔버 몸체(410)에 돌출된 금속 구조물들을 덮어 플라즈마 챔버(400) 내부에서의 아킹(arcing) 발생 등을 방지할 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 챔버 몸체(410)에는 가스 인렛, 가스 아웃렛, 뷰-포트(view-port) 등이 형성될 수 있다. 가스 인렛을 통해 플라즈마 공정에 필요한 공정 가스가 공급될 수 있다. 여기서, 공정 가스는 소스 가스, 반응 가스, 퍼지 가스 등 플라즈마 공정에서 요구되는 모든 가스들을 의미할 수 있다. 가스 아웃렛을 통해 플라즈마 공정 후, 플라즈마 챔버(400) 내부의 가스들이 외부로 배기될 수 있다. 또한, 가스 아웃렛을 통해 플라즈마 챔버(400) 내부의 압력이 조절될 수도 있다. 한편, 뷰-포트는 챔버 몸체(410)에 1개 이상 형성될 수 있고, 뷰-포트를 통해 플라즈마 챔버(400) 내부가 모니터링 될 수 있다.
정전 척(430)은 플라즈마 챔버(400) 내부의 하부 부분에 배치되고, 정전 척(430)의 상면 상에 플라즈마 공정의 대상인 웨이퍼(2000)가 배치되어 고정될 수 있다. 정전 척(430)은 정전기의 힘에 의해 웨이퍼(2000)를 고정할 수 있다.
샤워 헤드(450)는 플라즈마 챔버(400) 내부의 상부 부분에 배치되며, 다수의 분사공을 통해 가스 인렛을 통해 공급된 공정 가스들을 플라즈마 챔버(400) 내부로 분사할 수 있다. 한편, 샤워 헤드(450)는 RF 파워 전달을 위한 전극(electrode)으로서 기능을 할 수 있다. 그에 따라, 샤워 헤드(450)로는 매처(300) 및/또는 제1 RF 센서(110)로부터의 제1 전송 라인(120)에 연결될 수 있다.
한편, 실시예에 따라, 정전 척(430) 부분이 전달 전극으로 작용하여 RF 파워를 전달할 수도 있다. 그에 따라, 정전 척(430) 부분으로 연결되는 RF 생성기와 매처가 배치될 수도 있다. 예컨대, 플라즈마 공정 시에, 샤워 헤드(450)가 전달 전극으로서 RF 파워를 전달하고, 정전 척(430)이 그라운드로서 작용할 수 있다. 반대로, 정전 척(430)이 전달 전극으로서 RF 파워를 전달하고, 샤워 헤드(450)가 그라운드로서 작용할 수 있다. 또한, 정전 척(430)과 샤워 헤드(450) 둘 다가 전달 전극으로서 번갈아 가면서 사용될 수도 있다.
참고로, 반도체 양산 장비에서 사용하는 PE 시스템은, RF 생성기를 사용하여 원하는 반응성 가스와 압력, 그리고 전극의 물리적인 구성을 통해, RF 파워를 플라즈마 챔버로 전달한다. 또한, 플라즈마 챔버의 임피던스는 실수 저항과 허수 저항의 복합으로 나타나 0°가 아닌 위상(φz)을 가지며, 일반적으로 50Ω에서 벗어나게 된다. 이러한 환경에서 최대의 RF 파워를 전달하기 위해, 최대 파워 전달 이론에 의해 켤레 복소수 조건을 구성해 주어야 하며, 전술한 바와 같이 매처(300)가 RF 생성기(200)와 플라즈마 챔버(400) 사이에 배치되어 그러한 역할을 담당할 수 있다. 참고로, 임피던스의 위상(φz)은 전류와 전압의 개념에서 볼 때, 전류와 전압의 위상 차에 해당할 수 있다.
한편, RF 생성기(200)로부터 전달되는 RF 파워는 RF 생성기(200)의 출력단에 장착되어 있는 제2 RF 센서(도 3의 210 참조)를 사용하여 모니터링할 수 있다. 그러나 여러 가지 이유와 목적으로 인해 본 실시예의 PE 시스템(1000)과 같이 매처(300)와 플라즈마 챔버(400) 사이, 예컨대, 매처(300)의 출력단에 제1 RF 센서(110)를 장착하여 플라즈마 챔버(400)로의 전달 RF 파워 및/또는 플라즈마 챔버(400)의 임피던스를 측정할 수 있다. 이는 TTTM(Tool To Tool Matching) 관점에서 플라즈마 챔버(400)의 상태를 정확히 모니터링 하는 것이 중요하기 때문이다. 또한, 도 4의 실시예의 PE 시스템(1000b)과 같이, 하나의 RF 생성기(200)로부터의 RF 파워를 RF 파워 스플리터(140, RF power splitter) 통해 분할(split)하여 둘 이상의 플라즈마 챔버로 공급하는 경우, 플라즈마 챔버들 각각으로 전달되는 전달 RF 파워 및/또는 임피던스 간의 밸런스를 확인하여 조절하는 것이 양산성 확보 관점에서 중요할 수 있다.
한편, 매처(300)와 플라즈마 챔버(400) 사이에 배치된 제1 RF 센서(110)는, RF 생성기(200)의 출력단에 장착된 제2 RF 센서(210)와 달리 50Ω이 아닌 환경에서 타겟 부하, 예컨대, 플라즈마 챔버(400)의 전달 RF 파워 및/또는 임피던스를 측정해야 한다. 다시 말해서, 제1 RF 센서(110)는 임피던스의 위상(φz)이 0° 혹은 180°의 배수가 아닌 환경에서 플라즈마 챔버(400)의 전달 RF 파워 및/또는 임피던스를 측정해야 한다. 이러한 경우, 제1 RF 센서(110)의 의한 전달 RF 파워 및/또는 임피던스의 측정에 오차가 발생하고, 임피던스의 위상(φz)이 90°에 가까울수록 오차는 급격히 증가할 수 있다. 예컨대, 범용적으로 쓰이는 RF 센서의 경우, 임피던스의 위상(φz)이 90°에 가까운 구간, 예컨대, 60˚ < |φz| ≤ 80˚ 구간에서, 실제 전달 RF 파워와 비교하여, 최대 ±10%까지 측정 오차가 발생할 수 있다. 한편, 임피던스의 위상(φz)이 0˚에 가까운 구간, 예컨대, 0˚ < |φ| ≤ 10˚ 구간에서는 ±0.5%까지 측정 오차가 낮아지는 것으로 나타나고 있다. 그러나 현재의 기술로는 RF 센서의 위상에 따른 오차를 줄이지 못하고 있다. 이러한 RF 센서의 근본적인 문제로 인하여, 플라즈마 챔버(400)의 전달 RF 파워 및/또는 임피던스에 대한 측정 오차를 줄이는 데에는 한계가 있다.
그러나 본 실시예의 PE 시스템(1000)에서는, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상(φz)을 전송 라인 이론(transmission line theory)을 이용하여, 안정적인 영역인, 0˚ < |φz| < 30˚ 구간으로 이동시킴으로써, 제1 RF 센서(110)의 전달 RF 파워 측정의 오차를 줄일 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 PE 시스템(1000)은, RF 파워 모니터링 장치(100)에서, 전송 라인 이론에 기초하여 전송 라인(120)의 물리적 크기나 물리적 성질 등을 조절하여 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상(φz)이 0˚ < |φz| < 30˚ 구간, 또는 더욱 정밀한 측정을 위해 0˚ < |φz| ≤ 10˚구간에 있도록 함으로써, 제1 RF 센서(110)에서의 플라즈마 챔버(400)로의 전달 RF 파워 및/또는 플라즈마 챔버(400)의 임피던스에 대한 측정 오차를 현저하게 감소시킬 수 있다. 한편, 위상의 특징에 기초하여, 0˚ < |φz| < 30˚은 보다 넓은 개념으로, -30˚+ 180˚*n < φz < 30˚+ 180˚*n (n= -2, -1, 0, 1, 2)로 표현할 수 있다.
참고로, 전송 라인 이론을 도 1b를 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다. 제1 RF 센서(110)가 제1 전송 라인(120)을 통해 타겟 부하, 예컨대 플라즈마 챔버(400)로 연결된 회로에 있어서, 제1 RF 센서(110)에서 바라본 입력 임피던스(Zin)는 다음 식(1)로 표현될 수 있다.
Zin = Z0*(ZL + Z0tanh(γl))/(Z0 + ZLtanh(γl))...........식(1)
여기서, Z0는 제1 전송 라인(120)의 특성 임피던스이고, ZL은 타겟 부하, 즉, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스이며, 감마(γ)는 전파 상수이며, l은 제1 전송 라인(120)의 길이이다. 한편, 제1 전송 라인(120)은 동축 케이블일 수 있다. 물론, 한편, 제1 전송 라인(120)이 동축 케이블에 한정되는 것은 아니다.
식(1)에서, Z0, ZL, 및 γ는 고정된 값이고, 제1 전송 라인(120)의 길이인 l만이 가변될 수 있는 값이다. 그에 따라, 제1 전송 라인(120)의 길이인 l을 조절하여 입력 임피던스(Zin)의 위상이 최소가 되도록 할 수 있다. 예컨대, 제1 전송 라인(120)의 길이인 l을 조절하여 입력 임피던스(Zin)의 위상(φz)이 0˚ < |φz| < 30˚ 구간 내에 포함되도록 할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a의 PE 시스템에서, 전송 라인의 길이 조절을 통해 위상을 조절하는 효과를 보여주는 스미스 챠트들(smith charts)이다. 도 1a 및 도 1b를 함께 참조하여 설명한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 타겟 부하, 즉 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상(φz)이 60˚ < |φ| ≤ 80˚ 구간일 시, 제1 RF 센서(110)를 통해 측정한 전달 RF 파워 값이 최대 ±10%까지 오차가 발생할 수 있고, 이는 웨이퍼(2000)의 공정 불량으로 이어질 수 있다. 또한, 도 4의 PE 시스템(1000b)과 같이 복수의 플라즈마 챔버들(400-1, 400-2, 400-3, 400-4)을 포함하는 경우, 제1 RF 센서들(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)에서의 전달 RF 파워에 대한 측정 오차는 웨이퍼들 간의 공정 산포로 나타날 수 있다.
도 2a는 수십 MHz의 높은 주파수로 RF 파워가 타겟 부하인 플라즈마 챔버(400)로 전달되고, 제1 전송 라인(120), 예컨대 동축 케이블이 수 m 내외일 때의 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상(φz)이 (-)80˚에 가깝게 나타난 스미스 챠트를 보여주고 있다. 참고로, 스미스 챠트에서, 중심의 수평 라인은 위상이 0˚ 또는 180˚ 라인으로, 임피던스에 리액턴스 성분이 없고 저항 성분만이 있는 경우에 해당한다. 또한, 0.0 부분에서 시계 방향 또는 반시계 방향을 따라 이동하면 위상의 절대값이 증가한다. 예컨대, 수평 라인의 위쪽은 리액턴스 성분 중에 인덕턴스 성분에 대응하고, 0.0 부분에서 시계 방향으로 이동하면 위상이 (+)90˚를 향하여 증가할 수 있다. 또한, 수평 라인의 아래쪽은 리액턴스 성분 중에 커패시턴스 성분에 대응하고, 0.0 부분에서 반시계 방향으로 이동하면 위상이 (-)90˚를 향하여 증가할 수 있다.
도 2b는, 앞서와 같이 수십 MHz의 높은 주파수로 RF 파워가 타겟 부하인 플라즈마 챔버(400)로 전달되고, 제1 전송 라인(120), 예컨대 동축 케이블의 길이를 2배 가까이 점차로 증가시킨 경우의 스미스 챠트를 보여준다. 전송 라인 이론이 적용되어, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상(φz)이 화살표로 표시된 바와 같이, (-)80˚에서 0˚에 가깝게 이동하는 것을 확인할 수 있다. 도 2b에서, 일점 쇄선으로 표시된 영역이 임피던스의 위상(φz)이 ±10˚ 이하인 안정 영역(A1)을 나타낼 수 있다. 따라서, 전송 라인 이론에 기초하여 제1 전송 라인(120)의 길이를 조절하여, 임피던스의 위상(φz)이 안정 영역(A1)에 위치하도록 함으로써, 제1 RF 센서(110)에서의 전달 RF 파워의 측정 오차를 약 ±10%에서±0.5%로 감소시킬 수 있다.
이하, 전송 라인(120)에 이용되는 구체적인 예들을 가지고 임피던스의 위상을 조절하는 방법을 설명한다.
먼저, 전송 라인(120)은 동축 케이블(coax cable)로 구현될 수 있다. 동축 케이블은 중심 도체, 외부 도체, 절연체, 및 외피를 포함할 수 있다. 동축 케이블은, 중심 도체와 외부 도체가 동축형으로 배치된 구조를 가질 수 있다. 한편, 절연체는 중심 도체와 외부 도체 사이를 채우며, 예컨대, 폴리에틸렌으로 형성될 수 있다. 그러나 절연체의 재질이 폴리에틸렌에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 동축 케이블이 굵은 경우에는 절연체로서 원판 모양의 스페이서가 사용될 수 있다. 또한, 동축 케이블이 고온용인 경우, 절연체로서 테프론이 사용될 수도 있다. 외피는 외부 도체를 감싸며, 예컨대, 비닐이나 플라스틱 등으로 형성될 수 있다.
일반적으로, 동축 케이블은 높은 주파수까지 감쇠가 적으므로 광대역 전송에 적합하고, 또한, 외부 도체의 존재로 인해 누설이 적을 수 있다. 그에 따라, 동축 케이블은 주파수가 높은 경우에 사용하는 전송용 케이블로서 주로 이용될 수 있다. 예컨대, 동축 케이블은 수 MHz 내지 수십 MHz 범위의 주파수를 갖는 RF 파워를 전달할 수 있다. 한편, 동축 케이블은 특성 임피던스가 50Ω과 75Ω인 두 종류가 있다.
본 실시예의 PE 시스템(1000)에서, RF 파워 모니터링 장치(100)는 제1 RF 센서(110)와 플라즈마 챔버(400)를 연결하는 제1 전송 라인(120)으로 동축 케이블을 사용할 수 있다. 또한, 동축 케이블은 제1 전송 라인(120)뿐만 아니라 RF 생성기(200)와 매처(300) 사이를 연결하는 제2 전송 라인(250)에도 이용될 수 있다.
한편, RF 파워 모니터링 장치(100)에서, 동축 케이블의 길이가 조절됨으로써, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동할 수 있고, 그에 따라, 제1 RF 센서(110)에서의 전달 RF 파워에 대한 측정 오차가 최소화될 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 실시예의 PE 시스템(1000)에서, 제1 전송 라인(120) 및/또는 제2 전송 라인(250)에 이용되는 동축 케이블은, 예컨대, 수 MHz 내지 수십 MHz 범위의 주파수를 갖는 RF 파워를 전달할 수 있다. 그에 따라, RF 파워 모니터링 장치(100)에서, 동축 케이블의 길이가 수 m 이내에서 조절됨으로써, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동할 수 있다.
다음, 전송 라인(120)은 웨이브 가이드(waveguide)로 구현될 수 있다. 웨이브 가이드는 전송로에 사용하는 도체로 만들어진 속이 빈 도관을 의미할 수 있다. 웨이브 가이드는 단면이 둥근 형태를 가지거나, 또는 단면이 사각형 형태를 가질 수 있다. 웨이브 가이드의 외벽은 동판 또는 알루미늄판 등으로 만들어질 수 있다. 웨이브 가이드는 마이크로파나 극초단파장을 효과적으로 전달할 수 있다. 예컨대, 웨이브 가이드는 마이크로파에서 평행 2선이나 동축 케이블에 비해 손실이 훨씬 적고, 같은 치수의 동축 케이블보다 훨씬 큰 전력을 보낼 수 있다.
본 실시예의 PE 시스템(1000)에서, RF 파워 모니터링 장치(100)는 제1 RF 센서(110)와 플라즈마 챔버(400)를 연결하는 제1 전송 라인(120)으로 웨이브 가이드를 사용할 수 있다. 또한, 웨이브 가이드는 제1 전송 라인(120)뿐만 아니라 RF 생성기(200)와 매처(300) 사이를 연결하는 제2 전송 라인(250)에도 이용될 수 있다.
한편, RF 파워 모니터링 장치(100)에서, 웨이브 가이드의 물리적인 크기가 조절됨으로써, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동할 수 있고, 그에 따라, 제1 RF 센서(110)에서의 전달 RF 파워에 대한 측정 오차가 최소화될 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 실시예의 PE 시스템(1000)에서, 제1 전송 라인(120) 및/또는 제2 전송 라인(250)에 이용되는 웨이브 가이드는, 극초단파나 마이크로파와 같은 수백 MHz 이상의 주파수를 갖는 RF 파워를 전달할 수 있다. 그에 따라, RF 파워 모니터링 장치(100)에서, 제1 전송 라인(120)에 해당하는 웨이브 가이드의 물리적 크기가 조절됨으로써, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동할 수 있다. 예컨대, 원형 형태의 웨이브 가이드의 경우는 단면의 반지름이 조절되거나, 또는 사각형 형태의 웨이브 가이드의 경우는 단면의 길이나 폭이 조절됨으로써, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상이 0°근처로 이동할 수 있다.
한편, 전송 라인(120)은 RF 스트랩(strap)으로 구현될 수 있다. RF 스트랩은 스트랩 도체, 그라운드 하우징, 및 절연체를 포함할 수 있다. 스트랩 도체는 일 방향으로 연장하는 띠와 같은 형태를 가질 수 있다. 그라운드 하우징은 스트랩 도체를 일정한 거리를 두고 둘러싸는 원형 관의 형태를 가질 수 있다. 그라운드 하우징은 스트랩 도체를 RF 방사(RF radiation)로부터 보호할 수 있다. 한편, 절연체(126)는 스트랩 도체와 그라운드 하우징 사이를 채울 수 있다.
또한, 전송 라인(120)은 RF 로드(rod)로 구현될 수도 있다. RF 로드는 스트랩 도체 대신 로드 도체를 포함한다는 점에서, RF 스트랩과 다를 수 있다. 구체적으로 RF 로드는 로드 도체, 그라운드 하우징, 및 절연체를 포함하고, 로드 도체는 일 방향으로 연장하는 원기둥 형태를 가질 수 있다.
본 실시예의 PE 시스템(1000)에서, RF 파워 모니터링 장치(100)는 제1 RF 센서(110)와 플라즈마 챔버(400)를 연결하는 제1 전송 라인(120)으로 RF 스트랩 또는 RF 로드를 사용할 수 있다. 또한, RF 스트랩 또는 RF 로드는 제1 전송 라인(120)뿐만 아니라 RF 생성기(200)와 매처(300) 사이를 연결하는 제2 전송 라인(250)에도 이용될 수 있다.
한편, RF 파워 모니터링 장치(100)에서, RF 스트랩 또는 RF 로드의 물리적인 크기나 물리적 성질이 조절됨으로써, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동할 수 있고, 그에 따라, 제1 RF 센서(110)에서의 전달 RF 파워에 대한 측정 오차가 최소화될 수 있다. 좀더 구체적으로, 본 실시예의 PE 시스템(1000)에서, 제1 전송 라인(120) 및/또는 제2 전송 라인(250)에 이용되는 RF 스트랩 또는 RF 로드는, 예컨대, 수 MHz 내지 수십 MHz 범위의 주파수를 갖는 RF 파워를 전달할 수 있다. 그에 따라, RF 파워 모니터링 장치(100)에서, 제1 전송 라인(120)에 해당하는 RF 스트랩 또는 RF 로드의 물리적 크기나 물리적 성질이 조절됨으로써, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동할 수 있다.
RF 스트랩 또는 RF 로드의 물리적 크기 조절은 스트랩 도체 또는 로드 도체의 길이 조절, 그라운드 하우징의 공간 크기의 조절 등을 포함할 수 있다. 여기서, 그라운드 하우징(의 공간 크기의 조절은 스트랩 도체 또는 로드 도체와 그라운드 하우징 사이의 거리를 조절하여 최적화하는 것을 의미할 수 있다. 또한, RF 스트랩 또는 RF 로드의 물리적 성질 조절은 절연체의 재질을 바꾸어 유전율 및/또는 투자율을 조절하는 것을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예들에 따른 PE 시스템에 대한 블록도들로서, 각각 도 1b에 대응할 수 있다. 도 1a 내지 도 2b의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 PE 시스템(1000a)은 제2 RF 센서(210)와 제3 RF 센서(310)를 더 포함한다는 측면에서, 도 1의 PE 시스템(1000)과 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 PE 시스템(1000a)에서, 제2 RF 센서(210)는 RF 생성기(200)의 출력단에 장착되고, 제3 RF 센서(310)는 매처(300)의 입력단에 장착될 수 있다. 전술한 바와 같이, 매처(300)의 출력단은, RF 파워가 RF 생성기(200)로부터 플라즈마 챔버(400)로 전달되는 방향을 따라, RF 파워가 매처(300)로부터 출력되는 방향을 의미하고, 매처(300)의 입력단은, RF 파워가 매처(300)로 입력되는 방향을 의미할 수 있다.
구체적으로, 제2 RF 센서(210)는 RF 생성기(200)의 출력단 부분에 내부적으로 장착되어, 전달 및 반사 RF 파워를 모니터링하고, 매처(300)는 RF 생성기(200)가 50Ω 환경에서 구동하여 반사 RF 파워가 최소화되도록 한다. 그에 따라, 제2 RF 센서(210)는 타겟 부하의 임피던스의 위상(φz)이 0°인 조건에서 전달 RF 파워를 모니터링 함으로써, 측정 오차가 최소화될 수 있다. 마찬가지로 제3 RF 센서(310) 역시 타겟 부하의 임피던스의 위상(φz)이 0°인 조건에서 모니터링 함으로써, 매처(300)의 동작 상태를 확인하고, 피드백 루프 제어(feedback loop control)의 구현을 가능하게 한다. 참고로, 여기서, 타겟 부하는 해당 RF 센서가 바라보는 부하 전체를 의미할 수 있다.
참고로, 기존의 PE 시스템의 경우, 제2 RF 센서(210)나 제3 RF 센서(310) 등은 포함하고 있지만, 매처(300)의 출력단에 본 실시예의 PE 시스템(1000a)과 같은 제1 RF 센서(110)는 구비하지 않고 있다. 그에 따라, 기존의 PE 시스템에서는 매처(300) 이후 단에 RF 센서가 없음으로 인해 매처(300) 내부의 파워 손실(Power loss) 혹은 TTTM 관점에서의 플라즈마 챔버(400)의 상태를 직접적으로 확인하지 못하는 한계가 있다.
그러나 본 실시예의 PE 시스템(1000a)의 경우, 매처(300)의 출력단에 제1 RF 센서(110)를 포함함으로써, 기존 PE 시스템의 문제를 해결할 수 있다. 또한, 제1 전송 라인(120)의 물리적 크기나 물리적 성질이 조절되어 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동함으로써, 제1 RF 센서(110)에서의 전달 RF 파워의 측정 오차가 최소화될 수 있다.
참고로, 반도체 기술은 세대를 거쳐갈수록 양산성이 중요시되고 있고, 그에 따라, 양산 진행의 상태를 직접 모니터링할 수 있는 기술이 접목되고 있다. 도 1의 PE 시스템(1000)이나 본 실시예의 PE 시스템(1000a)과 같이, 매처(300)의 출력단 부분에 제1 RF 센서(110)를 장착하여 플라즈마 챔버(400)의 경향을 직접적으로 모니터링하고 판단하는 것은 그러한 맥락에서 기인할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스는 필연적으로 허수 부분을 포함하고 있어 임피던스의 위상은 0°가 될 수가 없다. 그에 따라, 제1 RF 센서(110)에서의 전달 RF 파워 및 임피던스에 대한 측정 오차가 발생하며, 임피던스의 위상이 90°에 가까울수록 제1 RF 센서(110)에서의 측정 오차는 커질 수 있다. 그러나 도 1의 PE 시스템(1000)이나 본 실시예의 PE 시스템(1000a)은, RF 파워 모니터링 장치(100)에서, 제1 전송 라인(120)의 물리적 크기나 물리적 성질이 조절되어 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동함으로써, 제1 RF 센서(110)에서의 전달 RF 파워의 측정 오차가 최소화되어 전술한 문제점을 해결할 수 있다.
참고로, RF 파워를 전달하는 소스인 RF 생성기(200)가 단독으로 구성된 경우, 임피던스의 위상을 0° 근처로 이동시키는 방법을 사용하지 않고도 플라즈마 챔버(400)로 전달되는 전달 RF 파워를 어느 정도 관리할 수는 있다. 다시 말해서, 매처(300)의 내부 손실(internal loss)이 매처(300) 유닛별로 일정하다고 가정하면, 매처(300)에 기인하여 제2 RF 센서(210)의 값은 신뢰할 수 있기 때문에, 매처(300)의 내부 손실을 예상하여 플라즈마 챔버(400)로의 전달 RF 파워를 모니터링 및 관리할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 PE 시스템(1000b)은 RF 파워 스플리터(140)를 더 포함하고, 또한 4개의 제1 RF 센서들(110-1 ~ 110-4)과 4개의 플라즈마 챔버들(400-1 ~ 400-4)을 포함한다는 측면에서, 도 3의 PE 시스템(1000a)과 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 PE 시스템(1000b)에서, 매처(300)의 출력단에 RF 생성기(200)로부터 RF 파워를 부분 RF 파워로 분할하는 RF 파워 스플리터(140)가 배치될 수 있다. RF 파워 스플리터(140)는, 예컨대, RF 파워를 4개의 부분 RF 파워로 분할할 수 있다. 또한, RF 파워 스플리터(140)의 분할에 의한 4개의 부분 RF 파워의 개수에 대응하여 4개의 제1 RF 센서들(110-1 ~ 110-4)과 4개의 플라즈마 챔버들(400-1 ~ 400-4)이 배치될 수 있다. 또한, 본 실시예의 PE 시스템(1000b)에서, RF 파워 모니터링 장치(100a)는 4개의 제1 RF 센서들(110-1 ~ 110-4), 4개의 제1 전송 라인들(120-1 ~ 120-4), 및 RF 파워 스플리터(140)를 포함할 수 있다.
본 실시예의 PE 시스템(1000b)에서, RF 파워 스플리터(140)에 의해 RF 파워가 4개의 부분 RF 파워로 분할되고 있지만, 부분 RF 파워의 개수가 4개에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, RF 파워 스플리터(140)는 RF 파워를 2개나 3개, 또는 5개 이상의 부분 RF 파워로 분할할 수 있다. 또한, 제1 RF 센서(110)와 플라즈마 챔버(400)도 부분 RF 파워의 개수에 대응하는 개수로 배치될 수 있다.
이러한 본 실시예의 PE 시스템(1000b)은, 전술한 양산 측면에서 몇 가지 혜택을 얻기 위해, 단독 RF 생성기(200)에서의 RF 파워를 RF 파워 스플리터(140)를 이용하여 4개의 플라즈마 챔버들(400-1 ~ 400-4)로 분기하여 공급하는 구조의 시스템이다. 이러한 분기 구조의 시스템의 경우, RF 파워의 균형적인 분배가 공정에 직접적으로 영향을 미칠 수 있고, 따라서, 플라즈마 챔버들(400-1 ~ 400-4)로 전달되는 전달 RF 파워를 실시간으로 확인할 수 있는 제1 RF 센서들(110-1 ~ 110-4)의 역할이 매우 중요할 수 있다.
한편, 기존 PE 시스템을 분기 구조로 구성하는 경우, 전술한 바와 같이, 플라즈마 챔버들의 임피던스에 따라, 제1 센서들의 정확도 문제가 발생할 수 있다. 그러나 본 실시예의 PE 시스템(1000b)은 제1 전송 라인들(120-1 ~ 120-4) 각각의 물리적 크기나 물리적 성질이 조절되어 플라즈마 챔버들(400-1 ~ 400-4)의 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동함으로써, 제1 RF 센서들(110-1 ~ 110-4)에서의 전달 RF 파워의 측정 오차가 최소화되어 전술한 문제점을 해결할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 PE 시스템(1000c)은 제1 전송 라인(120)에 수동 소자(150)를 더 포함한다는 측면에서, 도 3의 PE 시스템(1000a)과 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 PE 시스템(1000c)에서, 제1 전송 라인(120)에 커패시턴스(152) 및/또는 인덕터(154)를 포함하는 수동 소자(150)가 배치될 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 PE 시스템(1000c)에서, RF 파워 모니터링 장치(100b)는 제1 RF 센서(110), 제1 전송 라인(120), 및 수동 소자(150)를 포함할 수 있다.
RF 파워의 주파수가 낮아 파장이 수십 미터인 경우, 동축 케이블과 같은 제1 전송 라인(120)의 길이를 조절하여 플라즈마 챔버들(400)의 임피던스를 이동시키는 데에는 한계가 있다. 그에 따라, 본 실시예의 PE 시스템(1000c)은 수동 소자(150)를 이용하여 플라즈마 챔버들(400)의 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동하게 함으로써, 제1 RF 센서(110)에서의 전달 RF 파워의 측정 오차를 최소화하여 전술한 문제점을 해결할 수 있다. 구체적으로, 수동 소자(150)의 연결 관계의 변경 및/또는 수동 소자(150)의 커패스턴스나 인덕턴스의 변경을 통해, 플라즈마 챔버(400)의 임피던스의 위상이 0° 근처로 이동하도록 할 수 있다. 수동 소자(150)는, 예컨대, 커패스턴스나 인덕턴스가 고정된 값을 갖는 고정 수동 소자들이거나, 또는 커패스턴스나 인덕턴스가 가변되는 가변 수동 소자들일 수 있다. 가변 수동 소자들에 대해서는, 이하 도 6a 및 도 6b의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.
도 6a 및 도 6b는 도 1a의 PE 시스템에서, 전송 라인에 포함되는 가변 캡 및 가변 인덕터에 대한 개념도들이다. 도 5를 함께 참조하여 설명하고, 도 1 내지 도 5의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
도 6a를 참조하면, 가변 커패시터(152a)는 일반적인 커패시터와 같이 상부 및 하부 도전판이 소정 거리를 가지고 이격된 구조를 가지되, 상부 및 하부 도전판의 거리(d)가 가변될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 상부 및 하부 도전판 사이는 유전체로 채워지거나 빈 상태일 수 있다. 커패시터의 커패시턴스는 도전판의 넓이(A)와 상부 및 하부 도전판 사이의 거리(d)에 의해 표현될 수 있다. 즉, 커패시터의 커패시턴스(C)는 C=εrε0*A/d로 나타나고, 여기서, ε0은 진공 유전율이고 εr은 유전체의 상대 유전율을 나타낸다.
가변 커패시터(152a)는 상부 및 하부 도전판 사이의 거리(d)가 변경됨으로써, 커패시턴스가 변경될 수 있다. 예컨대, 가변 커패시터(152a)의 상부 및 하부 도전판 중 적어도 하나는 화살표로 표시된 방향으로 이동할 수 있고, 그에 따라, 상부 및 하부 도전판 사이의 거리(d)가 변경되어 가변 커패시터(152a)의 커패시턴스가 변경될 수 있다. 한편, 상부 및 하부 도전판은 전기적인 장치를 통해 정밀하게 이동될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 가변 인덕터(154a)는 코일의 형태를 가지되, 코일의 길이가 가변될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 가변 인덕터(154a)는 코일의 접속 단자 부분이 변경됨으로써, 인덕턴스가 변경될 수 있다. 예컨대, 가변 인덕터(154a)에서, 코일에 접속하는 접속 단자 부분이 화살표로 표시된 방향으로 이동할 수 있고, 그에 따라, 인덕터로 작용하는 코일의 길이가 변경되어 가변 인덕터(154a)의 인덕턴스가 변경될 수 있다. 한편, 접속 단자 부분은 전기적인 장치를 통해 정밀하게 이동될 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 100a, 100b: RF 파워 모니터링 장치, 110: 제1 RF 센서, 120: 제1 전송 라인, 140: RF 파워 스플리터, 150: 수동 소자, 200: RF 생성기, 210: 제2 RF 센서, 250; 제2 전송 라인, 300: 매처, 310: 제3 RF 센서, 410: 챔버 몸체, 430: 정전 척, 450: 샤워 헤드, 1000, 1000a ~ 1000c: PE 시스템

Claims (10)

  1. 타겟 부하(target load)로 전달되는 RF(Radio Frequency) 파워 및 상기 타겟 부하의 임피던스를 모니터링하는 RF 센서; 및
    상기 RF 센서와 상기 타겟 부하를 전기적으로 연결하고 상기 타겟 부하로 상기 RF 파워를 전달하는 전송 라인;을 포함하고,
    상기 임피던스의 위상(φz)이, -30˚+ 180˚ * n < φz < 30˚+ 180˚ * n, (n = -2, -1, 0, 1, 2)의 범위를 만족하도록 조절되며,
    상기 RF 센서는, RF 생성기와 상기 타겟 부하 사이에 배치된 매처(matcher)의 출력단에 배치되며,
    상기 RF 센서의 측정 오차를 감소하기 위하여, 상기 RF 센서와 타겟 부하 사이의 상기 전송 라인의 물리적 크기나 물리적 성질 조절에 의해 상기 임피던스의 위상이 조절된 것을 특징으로 하는 RF 파워 모니터링 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟 부하는 플라즈마 챔버이고,
    상기 전송 라인은 동축 케이블(coax cable)이며,
    상기 동축 케이블의 길이 조절에 의해 상기 임피던스의 위상이 조절된 것을 특징으로 하는 RF 파워 모니터링 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는 적어도 2개이고,
    상기 매처에 배치되고, 상기 RF 파워를 상기 플라즈마의 챔버에 대응하는 개수의 부분 RF 파워로 분할하는 RF 파워 스플리터(RF power splitter)를 더 포함하며,
    상기 RF 센서와 동축 케이블은 각각 상기 플라즈마 챔버에 대응하는 개수를 가지며,
    각각의 상기 동축 케이블의 길이 조절에 의해 대응하는 상기 플라즈마 챔버의 상기 임피던스 위상이 조절된 것을 특징으로 하는 RF 파워 모니터링 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    전송 라인 이론(transmission line theory)에 기초하여, 상기 임피던스의 위상이 최소화되도록 상기 동축 케이블의 길이가 조절된 것을 특징으로 하는 RF 파워 모니터링 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 타겟 부하는 플라즈마 챔버이고,
    상기 전송 라인에 적어도 하나의 수동 소자가 배치되며,
    상기 수동 소자에 의해 상기 임피던스의 위상이 조절된 것을 특징으로 하는 RF 파워 모니터링 장치.
  6. RF 생성기로부터의 RF 파워를 분할한 부분 RF 파워를 적어도 2개의 플라즈마 챔버로 출력하는 RF 파워 스플리터;
    상기 RF 생성기와 RF 파워 스플리터 사이에 배치된 매처;
    상기 RF 파워 스플리터의 출력단에 상기 플라즈마 챔버에 대응하는 개수로 배치되고, 상기 플라즈마 챔버로 전달되는 상기 부분 RF 파워 및 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 모니터링하는 RF 센서; 및
    상기 RF 센서와 대응하는 상기 플라즈마 챔버 사이를 전기적으로 연결하여 상기 부분 RF 파워를 대응하는 상기 플라즈마 챔버로 전달하는 전송 라인;을 포함하고,
    상기 RF 센서의 측정 오차를 감소하기 위하여, 상기 RF 센서와 플라즈마 챔버 사이의 상기 전송 라인의 물리적 크기나 물리적 성질 조절에 의해 상기 임피던스의 위상(φz)이, -30˚+ 180˚ * n < φz < 30˚+ 180˚ * n, (n = -2, -1, 0, 1, 2)의 범위를 만족하도록 조절된 것을 특징으로 하는 RF 파워 모니터링 장치.
  7. 삭제
  8. RF 파워를 생성하는 RF 생성기;
    상기 RF 생성기가 50Ω 환경에서 구동하도록 반사 파워를 최소화하는 매처;
    상기 RF 파워가 공급되는 플라즈마 챔버;
    상기 매처의 출력단에 배치되고, 상기 플라즈마 챔버로 전달되는 상기 RF 파워 및 상기 플라즈마 챔버의 임피던스를 모니터링하는 제1 RF 센서; 및
    상기 RF 센서와 상기 플라즈마 챔버 사이를 전기적으로 연결하여 상기 RF 파워를 상기 플라즈마 챔버로 전달하는 전송 라인;을 포함하고,
    상기 RF 센서의 측정 오차를 감소하기 위하여, 상기 RF 센서와 플라즈마 챔버 사이의 상기 전송 라인의 물리적 크기나 물리적 성질 조절에 의해 상기 임피던스의 위상(φz)이, -30˚+ 180˚ * n < φz < 30˚+ 180˚ * n, (n = -2, -1, 0, 1, 2)의 범위를 만족하도록 조절된, PE(Plasma Enhanced) 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는 2개 이상이고,
    상기 매처에 배치되고 상기 RF 파워를 상기 플라즈마 챔버의 개수에 대응하여 분할하는 RF 파워 스플리터(RF power splitter)를 더 포함하며,
    상기 RF 센서와 전송 라인은 각각 상기 플라즈마 챔버의 개수에 대응하는 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 PE 시스템.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 전송 라인은, 동축 케이블, 웨이브 가이드, RF 스트랩, 및 RF 로드 중 어느 하나이고,
    상기 전송 라인에는 수동 소자가 배치되며,
    상기 수동 소자에 의해 상기 임피던스의 위상이 조절된 것을 특징으로 하는 PE 시스템.
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