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일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치에 있어서,반도체의 제조 및 가공 공정에 사용되는 플라즈마 발생을 위해 기설정된 주파수 및 파워레벨을 가지는 고주파(RF) 신호를 발생시켜 챔버로 전달하기 위한 고주파 생성기(RF generator)(301);상기 고주파 생성기와 상기 챔버 간의 임피던스를 매칭하기 위한 임피던스 정합기(matcher)(302);상기 챔버 내에 구비되어 상기 고주파 신호를 전달받는 소스부(source)(304); 및상기 임피던스 정합기의 출력단에 접속하여 상기 소스부로 인가되는 전압 및 전류를 감지하는 일체형 전압 및 전류 센서(303)를 포함하는 일체형 전압 및 전류를 포함하는 플라즈마 장치
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제1항에 있어서,상기 일체형 전압 및 전류 센서는,상기 고주파 신호가 전달되는 고주파(RF) 신호라인(401);상기 고주파(RF) 신호라인으로부터 기설정된 간격을 두고 상기 고주파(RF) 신호라인 주위를 둘러싸는 토로이달 코일(402);상기 토로이달 코일의 일측 끝단 및 타측 끝단을 포함하는 기설정된 지점들과 연결되어 상기 소스부로 인가되는 데이터를 전달받는 데이터 수집부(403); 및상기 고주파(RF) 신호라인 및 상기 토로이달 코일을 차폐하는 쉴딩 박스(404)를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치
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제2항에 있어서,상기 토로이달 코일은,접지에 대하여 부유(floating)된 것을 특징으로 하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치
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제3항에 있어서,상기 데이터 수집부는,상기 토로이달 코일의 일측 끝단의 전압(V1), 상기 토로이달 코일의 타측 끝단의 전압(V2), 상기 토로이달 코일의 양 끝단 사이의 전압(V3), 및 상기 토로이달 코일의 중간 지점의 전압(V4)을 측정하고, 상기 측정된 전압을 전달받는 것을 특징으로 하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치
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제4항에 있어서,상기 데이터 수집부로부터 전달받은 데이터로부터 상기 소스부로 인가되는 전압 및 전류를 모니터링하기 위한 제어부를 더 포함하고,상기 제어부는,저항값을 알고 있는 저항에 대하여, 입력 전압(Vin), 입력 전류(Iin), 축전 결합 전압(VC), 및 유도 결합 전압(VI)과의 관계 및 대응 값에 대한 룩업테이블을 저장하고 있으며,상기 입력 전압은 상기 축전 결합 전압(VC)과 비례관계를 가지고 있으며,상기 입력 전류는 상기 유도 결합 전압(VI)과 비례관계를 가지고 있으며,상기 데이터 수집부로부터 전달받은 데이터로부터 상기 축전 결합 전압(VC) 및 상기 유도 결합 전압(VI)을 계산하고,상기 룩업테이블을 이용하여 상기 계산한 축전 결합 전압(VC)에 대응하는 입력 전압 및 상기 계산한 유도 결합 전압(VI)에 대응하는 입력 전류를 계산하는 것을 특징으로 하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치
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제 5항에 있어서,상기 축전 결합 전압(VC)은 하기 [수학식 5]를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하고, [수학식 5](여기서, Va 는 상기 토로이달 코일의 일측 끝단 a 지점의 전압, Vb는 상기 토로이달 코일의 타측 끝단 b 지점의 전압,VIa는 a 지점의 유도 결합 전압, VIb는 b 지점의 유도 결합 전압)상기 유도 결합 전압(VI)은 하기 [수학식 6]을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치
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제1항에 있어서,상기 임피던스 정합기는,출력 특성 임피던스를 50Ω(옴)에 맞추는 것을 특징으로 하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치
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일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치에서의 전압 및 전류 모니터링 방법에 있어서,상기 일체형 전압 및 전류 센서는 부유된 토로이달 코일을 포함하는 것을 특징으로 하고,상기 일체형 전압 및 전류 센서를 준비하는 일체형센서준비단계(S1510);상기 일체형 전압 및 전류 센서에 대하여, 값을 알고 있는 저항에 대하여, 입력 전압(Vin), 입력 전류(Iin), 축전 결합 전압(VC), 및 유도 결합 전압(VI)과의 관계에 및 대응 값에 대한 룩업테이블을 생성하는 룩업테이블생성단계(S1520);상기 준비된 일체형 전압 및 전류 센서의 인덕티브 커플링이 0이 되도록 하는 제1 테스트 센서를 준비하는 제1테스트센서준비단계(S1530);상기 준비된 일체형 전압 및 전류 센서의 캐패시티브 커플링이 0이 되는 제2테스트 센서를 준비하는 제2테스트센서준비단계(S1540);상기 일체형 전압 및 전류 센서, 상기 제1 테스트 센서, 및 상기 제2 테스트 센서의 기설정된 지점의 전압을 측정하여 상기 일체형 전압 및 전류 센서의 특성을 검증하는 센서검증단계(S1550);상기 검증된 일체형 전압 및 전류 센서를 상기 플라즈마 장치에서 임피던스 정합기의 출력단과 챔버의 소스부 사이에 구비하는 센서구비단계(S1560); 및상기 소스부에 인가되는 전압 및 전류를 모니터링하는 모니터링단계(S1570);를 포함하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치에서의 전압 및 전류 모니터링 방법
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제8항에 있어서,상기 모니터링단계(S1570)는,상기 토로이달 코일의 일측 끝단의 전압(V1), 상기 토로이달 코일의 타측 끝단의 전압(V2), 상기 토로이달 코일의 양 끝단 사이의 전압(V3), 및 상기 토로이달 코일의 중간 지점의 전압(V4)을 측정하는 측정단계;상기 측정된 토로이달 코일의 전압들을 이용하여 축전 결합 전압(VC) 및 유도 결합 전압(VI)을 계산하는 전압계산단계; 및상기 룩업테이블을 이용하여 상기 계산한 축전 결합 전압(VC)에 대응하는 입력 전압 및 상기 계산한 유도 결합 전압(VI)에 대응하는 입력 전류를 계산하는 전압전류계산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치에서의 전압 및 전류 모니터링 방법
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제 9항에 있어서,상기 축전 결합 전압(VC)은 하기 [수학식 7]을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하고, [수학식 7](여기서, Va 는 상기 토로이달 코일의 일측 끝단 a 지점의 전압, Vb는 상기 토로이달 코일의 타측 끝단 b 지점의 전압,VIa는 a 지점의 유도 결합 전압, VIb는 b 지점의 유도 결합 전압)상기 유도 결합 전압(VI)은 하기 [수학식 8]을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 일체형 전압 및 전류 센서를 구비하는 플라즈마 장치에서의 전압 및 전류 모니터링 방법
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