KR100575894B1 - System and method for diagnosing plasma processing chamber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 공정에 대한 이론적 모델을 통해 전산모사를 효율적으로 수행할 수 있도록 한 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템 및 진단방법에 관한 것이다. 본 발명은 플라즈마 챔버 내부에서 일어나는 물리/화학적 변화에 대한 기초 이론적 모델의 수치 해석을 통해 플라즈마 챔버를 전산모사하는 시뮬레이터와; 상기 플라즈마 챔버의 전산모사에 대한 시작이나 종료 등 시뮬레이터의 구동을 제어하는 서버와; 상기 플라즈마 챔버의 전산모사에 대한 모든 입력 및 출력 데이터를 생성/관리/제어하는 클라이언트를 포함하는 VIP-SEPCAD로 구성된다.The present invention relates to an optimized diagnosis system and diagnostic method of a plasma process chamber that enables efficient computer simulation through a theoretical model of the plasma process. The present invention includes a simulator for computer simulation of the plasma chamber through the numerical analysis of the basic theoretical model for the physicochemical changes occurring in the plasma chamber; A server for controlling driving of the simulator such as start or end of the computer simulation of the plasma chamber; VIP-SEPCAD including a client for generating / managing / controlling all input and output data for the computer simulation of the plasma chamber.

본 발명에 의하면, 플라즈마 및 표면화학반응에 중요한 역할을 하는 화학적 활성종들의 특성을 효율적으로 제어할 수 있어 반도체의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 플라즈마를 효율적으로 종합 진단/측정할 수 있으며, 플라즈마 챔버의 설계와 공정조건을 최적화 할 수 있다.       According to the present invention, it is possible to efficiently control the properties of chemically active species that play an important role in plasma and surface chemical reactions to improve the quality and productivity of the semiconductor. In addition, it is possible to efficiently diagnose / measure the plasma and optimize the design and process conditions of the plasma chamber.

플라즈마, 이론적 모델, 전산모사, 플라즈마 공정 챔버, VIP-SEPCADPlasma, Theoretical Model, Computer Simulation, Plasma Process Chamber, VIP-SEPCAD

Description

플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템 및 진단방법{SYSTEM AND METHOD FOR DIAGNOSING PLASMA PROCESSING CHAMBER} Optimal Diagnosis System and Diagnosis Method of Plasma Process Chamber {SYSTEM AND METHOD FOR DIAGNOSING PLASMA PROCESSING CHAMBER}             

도 1은 플라즈마 공정 챔버에서 일어나는 현상들과 공정변수간의 상관관계를 나타낸 도면,1 is a view showing a correlation between phenomena occurring in a plasma process chamber and process variables;

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템의 구조를 나타낸 구성도,2 is a block diagram showing the structure of an optimization diagnostic system of a plasma process chamber according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템의 이론모듈에 대한 구성요소를 나타낸 도면,3 is a view showing the components of the theory module of the optimization diagnostic system of the plasma process chamber according to the present invention;

도 4는 본 발명의 클라이언트를 나타낸 상세 구성도,4 is a detailed configuration diagram illustrating a client of the present invention;

도 5는 데이터의 입력에 의해 생성되는 플라즈마 챔버의 내부 구조를 나타낸 도면,5 is a diagram showing an internal structure of a plasma chamber generated by input of data;

도 6은 반응메커니즘이나 시뮬레이션 조건 입력 등의 실행조건 데이터를 입력하기 위해 생성되는 도면,6 is a view generated for inputting execution condition data such as a reaction mechanism or simulation condition input;

도 7은 시뮬레이션 결과데이터에 의한 결과분석의 일 예를 나타낸 도면,7 is a diagram illustrating an example of result analysis using simulation result data;

도 8은 본 발명의 플라즈마 분석방법을 나타낸 흐름도,8 is a flow chart showing a plasma analysis method of the present invention,

도 9는 본 발명의 가스 유동 분석방법을 나타낸 흐름도,9 is a flow chart showing a gas flow analysis method of the present invention,

도 10은 본 발명의 플라즈마 및 가스 유동의 동시 분석방법을 나타낸 흐름도,10 is a flowchart illustrating a method of simultaneously analyzing plasma and gas flows of the present invention;

도 11은 본 발명의 미립자 오염 분석방법을 나타낸 흐름도,11 is a flow chart showing a particulate contamination analysis method of the present invention;

도 12는 본 발명의 웨이퍼 표면 분석방법을 나타낸 흐름도,12 is a flow chart showing a wafer surface analysis method of the present invention;

도 13은 세 개의 외부 전극을 갖는 아르곤 플라즈마 챔버의 일 예를 나타낸 구조도,13 is a structural diagram showing an example of an argon plasma chamber having three external electrodes;

도 14는 도 13에 나타낸 플라즈마 챔버 내의 플라즈마 특성을 나타낸 도면,14 shows plasma characteristics in the plasma chamber shown in FIG. 13;

도 15는 도 13에 나타낸 챔버의 두 전극에 상이한 주파수로 전압을 인가하였을 때 두 전극 사이의 위상차에 따른 효과를 나타낸 도면,15 is a view showing the effect of the phase difference between the two electrodes when voltage is applied to the two electrodes of the chamber shown in FIG.

도 16은 산소 플라즈마 챔버의 일 예로 온도 및 압력의 분포와 중성가스의 흐름을 함께 나타낸 구조도,16 is a structural diagram showing a distribution of temperature and pressure and a flow of neutral gas as an example of an oxygen plasma chamber;

도 17은 도 16에 나타낸 플라즈마 챔버 내에서의 양이온 및 음이온의 수농도 분포를 나타낸 도면,17 is a view showing the distribution of water concentration of cations and anions in the plasma chamber shown in FIG. 16;

도 18은 도 16에 나타낸 플라즈마 챔버 내에서의 산소분자의 수농도 분포를 나타낸 도면,18 is a view showing the distribution of water concentration of oxygen molecules in the plasma chamber shown in FIG. 16;

도 19는 도 16에 나타낸 플라즈마 챔버 내에서의 산소원자의 수농도 분포를 나타낸 도면,19 is a view showing the distribution of water concentration of oxygen atoms in the plasma chamber shown in FIG. 16;

도 20은 도 16에 나타낸 플라즈마 챔버 내에서의 오염 미립자의 분포를 나타낸 도면.20 is a view showing a distribution of contaminating fine particles in the plasma chamber shown in FIG. 16;

< 도면의 주요 부호의 설명 >               <Description of Major Codes in Drawings>

1 : 플라즈마 챔버 최적화 진단시스템 10 : 시뮬레이터1: Plasma Chamber Optimization Diagnosis System 10: Simulator

11 : 이론모듈 12 : IPC 라이브러리11: theory module 12: IPC library

20 : 서버 21 : 시뮬레이션 통신모듈20: Server 21: Simulation Communication Module

22 : 서버 통신모듈 30 : 클라이언트22: server communication module 30: client

31 : GUI 모듈 32 : 클라이언트 통신모듈31: GUI module 32: client communication module

40 : 제1전극 41 : 제 2전극40: first electrode 41: second electrode

42 : 제 1 RF전원 43 : 제 2 RF 전원42: first RF power supply 43: second RF power supply

44 : 차폐커패시티 45 : 웨이퍼44 shielding capacity 45 wafer

46 : 접지전극 46: ground electrode

본 발명은 반도체 제조공정에 있어서 박막의 식각(etching) 및 증착(deposition)에 필수적으로 사용되는 플라즈마(plasma) 공정을 종합적으로 진단하고 최적화하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 플라즈마 공정 중 플라즈마 챔버의 내부에서 일어나는 복잡한 현상들을 이론적으로 규명하고, 이에 근거한 이론적 모델을 통한 전산모사를 수행하여 플라즈마 장비의 설계단계에서부터 미리 성능을 예측할 수 있도록 함으로써 플라즈마 장비의 개발에 소 요되는 시간과 비용을 절감할 수 있도록 함은 물론 장비의 성능 극대화에 효과적으로 이용될 수 있도록 한 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템 및 진단방법에 관한 것이다. 여기서 "전산모사"란 수학적 모델을 사용하여 실제 물질제조공정의 원리를 밝히고 특성을 예측하는 컴퓨터 시뮬레이션(computer simulation)을 의미한다.The present invention relates to a system and method for comprehensively diagnosing and optimizing a plasma process which is essential for etching and deposition of thin films in a semiconductor manufacturing process. More specifically, theoretically identify complex phenomena occurring inside the plasma chamber during the plasma process, and perform computer simulations through theoretical models based on the theoretical model to predict the performance from the design stage of the plasma equipment. The present invention relates to an optimized diagnosis system and diagnostic method of a plasma process chamber that can be used to maximize the performance of equipment as well as to reduce the time and cost required. "Computational simulation" refers to computer simulations that use mathematical models to clarify and predict the principles of the actual material manufacturing process.

플라즈마(plasma)는 환경오염물의 처리에서부터 초박형 디스플레이(Flat Panel Display; FPD)의 표면처리나 플라즈마의 특성을 이용한 디스플레이(Plasma Display Panel; PDP) 등 광범위한 분야에 이용되고 있다. 특히 집적회로(Integrated Circuit; IC) 제조과정 중에서 반도체의 박막처리에 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 공정 및 플라즈마 식각(Plasma Etching) 공정과 같은 플라즈마 공정에 필수적으로 사용되고 있으며, 지속적인 회로의 고집적화와 선폭의 초미세화로 인하여 플라즈마 공정을 사용하지 않고는 차세대 반도체의 제조는 불가능하게 되었다. 또한, 차세대 반도체 제조를 위하여 새로이 개발되는 반도체재료의 박막처리와 생산성을 높이기 위한 가공 웨이퍼의 대구경화에 따라 기존의 플라즈마 장비의 개조나 더욱 엄격히 요구되는 공정조건을 만족시킬 수 있는 새로운 플라즈마 장치의 개발이 요구되고 있다.Plasma is used in a wide range of fields such as the treatment of environmental pollutants, the surface treatment of flat panel displays (FPDs), and the display (Plasma Display Panels) using plasma characteristics. In particular, it is essential for plasma processes such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) and plasma etching in the process of manufacturing integrated circuits (ICs). Due to the high integration of circuits and the miniaturization of line widths, it is impossible to manufacture next-generation semiconductors without using a plasma process. In addition, as the thin film processing of semiconductor materials newly developed for the next-generation semiconductor manufacturing and the large diameter of the processed wafer to increase the productivity, the modification of existing plasma equipment or the development of a new plasma apparatus that can satisfy the more stringent process conditions are required. This is required.

미국을 비롯한 선진국에서는 이미 차세대 반도체 가공을 위한 플라즈마 장치의 개선 및 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 가공 웨이퍼의 크기는 200mm에서 300mm로 전환되고 있는 추세이며 2010년경에는 450mm 웨이퍼를 사용할 것으로 전망됨에 따라 보다 넓은 웨이퍼 표면을 더욱 균일하게 처리할 수 있는 플 라즈마 장치의 개발이 더욱 중요하게 되었다. 이러한 관점에서 플라즈마 장치의 설계와 운전조건의 최적화 및 제어가 상당히 중요하나, 그 동안 선진국에서도 주로 실험적으로 설계되고 통계적으로 최적화되어 많은 시간과 비용이 소요되어 왔으며, 지속적인 공정의 복잡화와 규격의 엄격화에 따라 개발비용도 급증할 것으로 예상된다. 이에 따라 근래에 와서 선진 반도체장비업체에서는 개발 시간과 비용을 절감하기 위하여 개발단계에서부터 장비의 성능을 예측·분석하고 최적화할 수 있도록 실험적 테스트와 이론적 전산모사를 병행하는 추세이며, 반도체 가공에 쓰이는 플라즈마에 대한 기초 이론적 모델 개발과 전산모사에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.In developed countries, including the United States, research on the improvement and development of plasma devices for next-generation semiconductor processing is being actively conducted. Currently, the size of processed wafers is shifting from 200mm to 300mm, and 450mm wafers are expected to be used by 2010, making it more important to develop a plasma device that can process a wider wafer surface more uniformly. From this point of view, the design and operation of the plasma apparatus and the optimization and control of the operating conditions are very important.However, the developed countries have been mainly experimentally designed and statistically optimized, which requires a lot of time and cost. Therefore, development costs are expected to skyrocket. Accordingly, in recent years, advanced semiconductor equipment companies have been using experimental tests and theoretical computer simulations to predict, analyze, and optimize equipment performance from the development stage in order to reduce development time and cost. Basic theoretical model development and computer simulation have been actively conducted.

한편, 국내에서는 반도체 장비의 국산화를 위하여 지난 수년간의 투자로 플라즈마 장비를 생산할 수 있는 기술력은 어느 정도 확보하였다 할 수 있으나, 아직도 경험에 의하여 기존의 장비 성능을 개선하는 수준에 머무르고 있다. 따라서 앞으로 급격히 발전하는 반도체 기술제조기술의 신속한 응용으로 국가 경쟁력을 확보 및 유지하기 위해서는 저렴한 비용으로 플라즈마 장치의 개발, 설계 및 개조를 신속히 수행하여 장비의 성능을 극대화할 수 있는 이론적 모델이 개발되어야 하고 이에 근거하여 전산모사할 수 있는 시스템이 절실히 필요시 된다.On the other hand, in Korea, the technology for producing plasma equipment has been secured to some extent for the localization of semiconductor equipment, but it is still at the level of improving existing equipment performance based on experience. Therefore, in order to secure and maintain national competitiveness through rapid application of rapidly developing semiconductor technology manufacturing technology, a theoretical model must be developed to maximize the performance of equipment by rapidly developing, designing and modifying plasma devices at low cost. Based on this, a system capable of computer simulation is urgently needed.

또한, 반도체 제조공정 중의 플라즈마 식각(Etching)과 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 공정은 미립자에 의해 웨이퍼의 표면이 오염되는 문제점이 있다. 특히 플라즈마 내에서 미립자의 유동은 대기 중에 있는 경우와 많은 차이가 있으므로 효과적으로 미립자를 제어하기 위해 서는 플라즈마 내에서 미립자의 유동특성에 대한 충분한 연구가 필요하다.In addition, the plasma etching and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) processes in the semiconductor manufacturing process have a problem that the surface of the wafer is contaminated by the fine particles. Particularly, since the flow of fine particles in the plasma is much different from that in the atmosphere, it is necessary to sufficiently study the flow characteristics of the fine particles in the plasma in order to effectively control the fine particles.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 플라즈마에 대한 이론적 모델에 근거하여 전산모사를 수행할 수 있도록 함으로써 플라즈마 공정을 종합적으로 진단할 수 있는 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템 및 진단방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention devised to solve the problems of the prior art as described above is to enable the computer simulation based on the theoretical model for the plasma optimization system and diagnosis of the plasma process chamber that can comprehensively diagnose the plasma process It is an object to provide a method.

본 발명의 다른 목적은 플라즈마 및 표면화학반응에 중요한 역할을 하는 화학적 활성종들의 특성을 예측하여 이들을 효율적으로 제어할 수 있도록 함으로써 반도체의 품질 및 생산성을 제고할 수 있도록 한 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템 및 진단방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to optimize the diagnosis process of the plasma process chamber to improve the quality and productivity of semiconductors by predicting the properties of chemically active species that play an important role in plasma and surface chemical reactions and controlling them efficiently. And it provides a diagnostic method.

본 발명의 또 다른 목적은 필요한 이론적 모델만을 사용하여 전산모사하는 동안 중간결과를 지속적으로 추적하여 분석할 수 있도록 한 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide an optimized diagnostic method of a plasma process chamber that enables continuous tracking and analysis of intermediate results during computer simulation using only necessary theoretical models.

본 발명에서는 이러한 물리/화학적 현상에 대한 기초적인 이론모델을 효율적으로 규명함과 더불어 이를 근거로 하여 전산모사를 수행할 수 있는 환경을 구현하는 VIP-SEPCAD(Virtual Integrated Prototyping - Simulation Environment for Plasma Chamber Analysis and Design; 이하 "VIP-SEPCAD"라 한다.)를 구축하여 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In the present invention, VIP-SEPCAD (Virtual Integrated Prototyping-Simulation Environment for Plasma Chamber Analysis) efficiently identifies the basic theoretical model for such physical and chemical phenomena and implements an environment capable of performing computer simulation. and Design (hereinafter referred to as " VIP-SEPCAD &quot;) to provide an optimized diagnostic system for the plasma process chamber.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템에서, 플라즈마 챔버 내부에서 일어나는 물리/화학적 변화에 대한 기초 이론적 모델의 수치 해석을 통해 플라즈마 챔버를 전산모사하는 시뮬레이터와; 상기 플라즈마 챔버의 전산모사에 대한 시작이나 종료 등 시뮬레이터의 구동을 제어하는 서버와;
상기 플라즈마 챔버의 전산모사에 대한 모든 입/출력 데이터를 생성/관리/제어하는 클라이언트를 포함하는 VIP-SEPCAD로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통상의 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템에 있어서,
상기 시뮬레이터는 플라즈마 챔버 내부에서의 다양한 물리/화학적 변화에 대한 기초 이론적 모델을 갖는 다수의 이론모듈과, IPC 통신으로 서버와 데이터를 교환하며, 시뮬레이터를 종합적으로 관리하는 기능의 IPC 라이브러리를 포함하고;
상기 서버는 IPC 라이브러리와의 IPC 통신으로 전산모사를 위한 시뮬레이터의 구동을 제어하는 시뮬레이션 통신모듈과, TCP/IP 통신으로 클라이언트와 데이터를 교환하며, 클라이언트에서 전산모사에 대한 입/출력 데이터의 관리/제어를 가능하게 하는 서버 통신모듈을 포함하고;
상기 클라이언트는 데이터 입력, 데이터 파일관리, 결과데이터 열람, 결과데이터 그래프 출력, 결과데이터 파일관리 등의 기능을 수행하는 GUI 모듈과; 상기 서버와 데이터를 교환하며, 상기 시뮬레이터의 실행을 위한 데이터를 출력하고 시뮬레이터로부터의 결과데이터를 입력받는 클라이언트 통신모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다
상기 이론모듈은 전하를 띄는 성분들의 물리·화학적 현상에 관한 모델인 CSM과; 플라즈마에서 형성되는 전자장에 관한 모델인 EMM과; 전하를 띄지 않는 화학종들의 반응 및 유동에 관한 모델인 NSM과; 플라즈마 내에서 미립자의 생성 및 성장에 관한 모델인 PFM과; 미립자의 이동에 관한 모델인 PTM과; 웨이퍼 표면에서의 화학종과 이온에 의한 박막 형성 및 식각 현상에 관한 모델인 SEM으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 이론모듈은 유저인터페이스(GUI)로 통합 구성하는 것이 바람직하다.
In the optimization diagnostic system of the plasma process chamber of the present invention for achieving the above object, a simulator for computer simulation of the plasma chamber through the numerical analysis of the basic theoretical model for the physical / chemical changes occurring inside the plasma chamber; A server for controlling driving of the simulator such as start or end of the computer simulation of the plasma chamber;
In the optimized diagnostic system of the conventional plasma process chamber, characterized in that the VIP-SEPCAD comprising a client for generating / managing / controlling all input / output data for the computer simulation of the plasma chamber,
The simulator includes a plurality of theoretical modules having basic theoretical models for various physical / chemical changes in the plasma chamber, and an IPC library for exchanging data with a server through IPC communication and comprehensively managing the simulator;
The server is a simulation communication module that controls the operation of the simulator for computer simulation by IPC communication with the IPC library, and exchanges data with the client through TCP / IP communication, and manages input / output data for the computer simulation in the client. A server communication module for enabling control;
The client includes a GUI module for performing data input, data file management, result data viewing, result data graph output, result data file management, and the like; And a client communication module for exchanging data with the server, outputting data for execution of the simulator, and receiving result data from the simulator.
The theoretical module includes a CSM which is a model for the physical and chemical phenomena of the charged components; EMM, which is a model for the electromagnetic field formed in the plasma; NSM, which is a model for reaction and flow of non-charged species; PFM, which is a model for the generation and growth of particulates in plasma; PTM which is a model for the movement of microparticles; It is characterized by consisting of SEM which is a model for the formation and etching of thin film by chemical species and ions on the wafer surface.
The theory module is preferably configured to be integrated into a user interface (GUI).

또한, 본 발명의 플라즈마 공정 챔버의 진단방법은 플라즈마 공정 챔버의 진단 최적화 시스템을 이용하여, 플라즈마의 특성을 분석하는 단계; 가스 유동 특성을 분석하는 단계; 플라즈마와 가스 유동을 동시에 분석하는 단계; 미립자의 오염을 분석하는 단계; 웨이퍼의 표면을 분석하는 단계로 구성되고, 상기 단계 중 어느 하나의 단계를 선택하여 분석하거나 또는 2개 이상의 단계를 조합하여 분석하는 것을 특징으로 한다.In addition, the diagnostic method of the plasma process chamber of the present invention using the diagnostic optimization system of the plasma process chamber, analyzing the characteristics of the plasma; Analyzing gas flow characteristics; Simultaneously analyzing the plasma and gas flow; Analyzing the contamination of the particulates; Analysis of the surface of the wafer, characterized in that the analysis by selecting any one of the steps or a combination of two or more steps.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 플라즈마 공정 챔버에서 일어나는 현상들과 공정변수간의 상관관계를 나타낸 도면으로, 플라즈마 공정 중 챔버 내부에서 다양한 변수에 의해 플라즈마의 물리/화학적 현상들이 복잡하게 일어남을 보여주고 있다. 플라즈마 공정의 최종 목표는 짧은 공정시간 안에 넓은 웨이퍼 표면을 선택적으로 균일하게 식각/증착하여 요구되어지는 사양에 맞는 트렌치(trench) 형태를 만드는 것이다. 식각/증착되는 트렌치의 형태는 플라즈마 챔버 내부로 유입되는 가스 성분이 높은 에너지를 갖는 플라즈마의 전자와 충돌하여 반응성이 강한 활성종이나 이온들로 분해되어 웨이퍼 표면화학반응에 관여하므로 플라즈마에 의하여 유도된 활성종 분포와 이온의 에너지에 의하여 영향을 받는다. 또한 중성종과 전자와의 충돌에 의하여 유도된 이온들은 전하를 갖기 때문에 다시 플라즈마의 특성에 영향을 미치는 것은 물론 플라즈마의 특성상 양이온은 항상 고체 표면을 때려 에너지가 충분한 경우 미립자가 튀어나오게 할 수 있으며, 활성종들은 반응성이 강하기 때문에 성분의 종류에 따라 기상화학반응에 의하여 미립자를 발생시킬 수도 있다. 특히 플라즈마 안에 존재하게된 미립자들은 전자와 이온들의 유동에 의하여 전하를 띄게 되어 중성가스의 유동은 물론 플라즈마의 특성에 의하여 크게 영향을 받고 웨이퍼 표면을 오염시켜 수율에 나쁜 영향을 미친다. 상기한 플라즈마공정의 최종 목표치를 달성하는데 있어서 지대한 역할을 하는 전자와 이온의 수농도 및 에너지 등을 포함하는 플라즈마의 특성, 플라즈마로부터 유도되는 활성종의 분포를 포함하는 중성종의 반응 및 유동 특성, 그리고 플라즈마 안에서의 미립자 생성 정도와 유동특성들은 전극에 인가하는 전압 및 주파수, 챔버의 압력 및 온도와 형태, 원료가스의 종류 및 조성과 주입속도 등 공정변수에 의하여 결정된다.FIG. 1 is a diagram illustrating a correlation between phenomena occurring in a plasma process chamber and process variables, and shows that physical and chemical phenomena of plasma are complicated by various variables in a chamber during a plasma process. The final goal of the plasma process is to selectively and uniformly etch / deposit a wide wafer surface in a short process time to form trenches that meet the required specifications. The type of trench that is etched / deposited is induced by plasma because gas component introduced into the plasma chamber collides with electrons of high energy plasma and decomposes into reactive active species or ions and is involved in wafer surface chemical reaction. It is influenced by the distribution of active species and the energy of ions. In addition, since the ions induced by the collision between the neutral species and the electrons have electric charges, they affect the characteristics of the plasma again, and because of the characteristics of the plasma, the cations can always strike the solid surface, causing the fine particles to pop out when there is sufficient energy. Since active species are highly reactive, they may generate fine particles by vapor phase chemical reaction depending on the type of the component. Particularly, the particles present in the plasma are charged by the flow of electrons and ions, which is greatly affected by the flow of the neutral gas as well as the characteristics of the plasma and contaminates the wafer surface, which adversely affects the yield. Characteristics of the plasma, including water and energy concentrations of electrons and ions, which play an important role in achieving the final target value of the plasma process, reaction and flow characteristics of the neutral species including the distribution of active species derived from the plasma, The degree of particle generation and flow characteristics in the plasma are determined by process variables such as voltage and frequency applied to the electrode, pressure and temperature and type of chamber, type, composition and injection speed of source gas.

도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템의 구조를 나타낸 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템은 공지 기술인 시뮬레이터(10), 서버(20) 및 클라이언트(30)로 구성되는 VIP-SEPCAD(1)로 이루어진다. 이때, 시뮬레이터(10) 및 서버(20)는 유닉스(Unix) 운영체제에서 구동되도록 하고, 클라이언트(30)는 MS윈도우 운영체제에서 구동되도록 함이 바람직하다.Figure 2 is a block diagram showing the structure of an optimization diagnostic system of the plasma process chamber according to the present invention. As shown in Figure 2, the optimization diagnostic system of the plasma process chamber according to the present invention is composed of a VIP-SEPCAD (1) consisting of a simulator 10, a server 20 and a client 30 of the known technology. At this time, the simulator 10 and the server 20 is to be run in the Unix (Unix) operating system, the client 30 is preferably to be run in the MS Windows operating system.

상기 시뮬레이터(10)는 플라즈마 챔버 내부에서의 다양한 물리/화학적 변화에 대한 기초적 이론을 규명하는 이론적 모델인 다수의 이론모듈(11)을 구비하며, 이론모듈(11)의 이론적 모델을 수치 해석하여 플라즈마 챔버를 전산모사한다. 여기서, 이론적 모델인 이론모듈(11)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 전자 및 이온들과 같이 전하를 띄는 성분들의 물리·화학적 현상을 규명하는 모델인 전하종모듈(Charged Species Module : 이하 "CSM"이라 함)과, 플라즈마에서 형성되는 전자장에 관하여 규명하는 모델인 전자장모듈(Electro-Magnetic Module ; 이하 "EMM"이라 함)과, 전하를 띄지 않는 화학종들의 반응 및 유동에 관하여 규명하는 모델인 중성종모듈(Neutral Species Module ; 이하"NSM"이라 함)과, 플라즈마 내에서 미립자의 생성 및 성장에 관하여 규명하는 모델인 미립자생성모듈(Particle Formation Module ; 이하 "PFM" 이라 함)과, 미립자의 유동에 관하여 규명하는 모델인 미립자유동모듈(Particle Transport Module ; 이하 "PTM" 이라 함)과, 웨이퍼 표면에서의 화학종과 이온에 의한 박막 형성 및 식각 현상에 관하여 규명하는 모델인 표면변화모듈(Surface Evolution Module ; 이하 "SEM" 이라 함)으로 구성된다. 이러한 각 모듈의 이론적 모델의 기능에 대해서는 상술하기로 한다.The simulator 10 includes a plurality of theoretical modules 11, which are theoretical models for identifying basic theories of various physical and chemical changes in the plasma chamber, and numerically analyze the theoretical models of the theoretical modules 11 to perform plasma analysis. Compute the chamber. Here, the theoretical module 11, which is a theoretical model, is a charged species module (hereinafter referred to as "CSM"), which is a model for identifying physical and chemical phenomena of charge-carrying components such as electrons and ions. Neutral, a model for the reaction and flow of non-charged species, the Electro-Magnetic Module (hereinafter referred to as "EMM"), which is a model for the field of electrons formed in plasma. Neutral Species Module (hereinafter referred to as "NSM"), Particle Formation Module (hereinafter referred to as "PFM"), which is a model for identifying the formation and growth of particulates in plasma, and the flow of particulates. Particle Transport Module (hereinafter referred to as "PTM"), which is a model to identify the model, and a model to investigate the formation and etching of thin film by chemical species and ions on the wafer surface Surface Evolution Module (hereinafter referred to as "SEM"). The function of the theoretical model of each module will be described in detail.

이때, 상기 각 이론모듈(11)은 사용자가 챔버의 구조 설계 및 운전조건들을 용이하게 입력하고 필요한 모듈만을 사용하여 전산모사하는 동안 중간결과를 지속적으로 추적하며 분석할 수 있도록 그래픽 유저 인터페이스(Graphical User Interface; 이하 "GUI"라 한다)로 통합 구성함이 바람직하다. 이를 위하여 서버(20)와 IPC 통신을 가능하게 하고, 시뮬레이터를 종합적으로 관리하는 기능을 갖는 IPC 라이브러리(12)를 사용한다. 이때, IPC 라이브러리(12)(Inter-Process Communication library)는 서버로부터 시뮬레이션을 위한 상태정보(state data), 구성데이터(configuration data) 및 결과데이터 유형(result data type)을 전송 받아 이에 대한 정보를 저장하고 서버(20)로 전송할 결과데이터 유형을 설정한다. 예를 들어, 상기 상태정보는 "Play/Pause/Stop"과 같이 시뮬레이션 시작/일시 정지/정지의 정보를 나타내고, 구성데이터는 도형 및 조건 정보를 나타내며, 결과데이터 유형은 압력, 온도, 가스/표면 반응속도, 반응 활성종, 전위, 전기장 및 자기장 등 플라즈마 공정에서 중요한 특성 정보를 스트링(string)형태로 저장함을 나타낸다. 여기서, 시뮬레이터(10)는 IPC 라이브러리(12)를 통해 시뮬레이션 정보를 수집하고 데이터를 설정하여 서버(20)로 결과데이터를 전송한다.In this case, each theoretical module 11 is a graphical user interface that allows the user to easily input the structural design and operating conditions of the chamber and continuously track and analyze intermediate results while performing computer simulation using only necessary modules. Interface (hereinafter referred to as "GUI") is preferably configured. To this end, an IPC library 12 having a function of enabling IPC communication with the server 20 and comprehensively managing the simulator is used. At this time, the IPC library 12 (Inter-Process Communication library) receives the state data (state data), configuration data (configuration data) and result data type (result data type) for the simulation from the server and stores the information about this And set the result data type to be sent to the server 20. For example, the state information represents information of simulation start / pause / stop, such as "Play / Pause / Stop", the configuration data represents figure and condition information, and the result data type is pressure, temperature, gas / surface. Characteristic information important in the plasma process such as reaction rate, reactive active species, potential, electric field and magnetic field is stored in the form of string. Here, the simulator 10 collects simulation information through the IPC library 12, sets data, and transmits the result data to the server 20.

상기 서버(20)는 시뮬레이터의 IPC 라이브러리와 IPC 통신방식으로 연결되는 시뮬레이션 통신모듈(21)과 클라이언트와 TCP/IP 통신방식으로 연결되는 서버 통신모듈(22)로 구성된다. 이때, 서버(20)의 시뮬레이션 통신모듈(21)은 전산모사를 위한 시뮬레이터의 구동을 제어하며, 서버 통신모듈(22)은 클라이언트에서 전산모사에 대한 입/출력 데이터를 관리하고 제어할 수 있도록 한다.The server 20 is composed of a simulation communication module 21 is connected to the IPC library of the simulator and the IPC communication method, and a server communication module 22 connected to the client by the TCP / IP communication method. In this case, the simulation communication module 21 of the server 20 controls the driving of the simulator for computer simulation, and the server communication module 22 allows the client to manage and control the input / output data for the computer simulation. .

상기 클라이언트(30)는 플라즈마 챔버의 전산모사에 대한 모든 입/출력 데이터를 생성/관리/제어하는 것으로, 시뮬레이터(10)를 통한 전산모사의 결과데이터에 대한 분석을 위하여 그래픽 처리를 가능하게 하는 GUI 모듈(31)과 서버와의 데이터 교환을 가능하게 하는 클라이언트 통신모듈(32)로 구성된다.The client 30 generates / manages / controls all input / output data for the computer simulation of the plasma chamber, and provides a GUI for graphic processing for analyzing the result data of the computer simulation through the simulator 10. And a client communication module 32 that enables data exchange between the module 31 and the server.

이때, GUI 모듈(31)은 데이터 입력·데이터 파일관리·결과데이터 열람·결 과데이터 그래프 출력·결과데이터 파일관리 등의 기능을 수행한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 공정압력·원료가스·인가 전압 및 주파수 등의 초기 조건을 정의하는 초기조건 모듈과, 블록을 사용하여 플라즈마 챔버의 크기 및 구조를 그릴 수 있는 챔버 도형 생성(Geometry Drawing) 모듈과, 블록의 특성을 지정하며, 블록 형성 후 선택된 영역을 추출하고 영역의 형태를 지정하는 블록 및 영역 지정 모듈과, 영역 추출 후 각 영역의 라인 선택에 따른 경계조건을 설정하고 경계를 그룹화할 수 있으며 영역라인의 대칭라인을 찾아 분리 후 매개변수를 정의하는 경계 및 그리드 정의 모듈과, 압력·온도·코일 전류·화학적 종 및 가스 상 반응 등의 볼륨조건을 정의하는 볼륨조건 모듈과, 플라즈마 챔버의 전산모사를 위한 이론모듈을 선택하고 시뮬레이터의 실행 조건을 정의하는 시뮬레이션 선택 및 실행조건 모듈과, 플라즈마 챔버의 진단/분석을 위한 분석조건을 선택하는 분석조건 모듈과, 결과데이터에 의한 3차원 그래프를 보여주고 디스플레이된 3차원 그래프를 이미지 파일로 저장하는 3차원 그래프 생성/저장 모듈과, 챔버 도형 정보 및 입력한 모든 정보를 파일로 저장하고 저장된 파일을 불러올 수 있는 도형(geometry) 파일 모듈로 구성된다. 여기서는 편의상 유사군의 형태를 통합하여 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 도 4에서와 같이, 각각의 별도로 구성이 바람직하다 할 수 있다.At this time, the GUI module 31 performs functions such as data input, data file management, result data viewing, result data graph output, and result data file management. As shown in FIG. 4, the initial condition module defining initial conditions such as process pressure, raw material gas, applied voltage and frequency, and a chamber drawing capable of drawing the size and structure of the plasma chamber using blocks. Module and block and area designation module to specify the characteristics of the block, extract the selected area after block formation and specify the shape of the area, and set boundary conditions and group the boundary according to the line selection of each area after the area extraction. Boundary and grid definition modules that define symmetric lines of area lines and define parameters after separation, volume condition modules that define volume conditions such as pressure, temperature, coil current, chemical species and gas phase reactions, and plasma chamber A simulation selection and execution condition module that selects a theory module for computer simulation of a computer and defines the execution condition of a simulator, and a plasma chamber An analysis condition module for selecting an analysis condition for diagnosis / analysis of the object, a three-dimensional graph generation / storage module for displaying a three-dimensional graph based on the result data and storing the displayed three-dimensional graph as an image file; It consists of a geometry file module that can save all the information entered into a file and load the saved file. Herein, the shape of the similar group has been integrated for convenience, but the present invention is not limited thereto. As shown in FIG. 4, a separate configuration of each group may be preferable.

상술한 바와 같은 이러한 구성에 의해 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템은 파일(File), 모듈(Module), 도형(Geometry), 조건(Condition), 실행(Execution) 및 분석(Analysis) 등의 클라이언트 메뉴를 구현하고 전산모사를 실행하게 된다. 도 5 내지 도 7은 그 이해를 돕기 위하여 나타낸 예시도면으로, 도 5는 도형 데이터의 입력에 의해 플라즈마 챔버의 내부 구조가 생성됨을 보여주는 도면이고, 도 6은 플라즈마 공정조건과 고려되어야 할 반응메커니즘이나 시뮬레이션 조건 입력 등의 실행조건 데이터를 입력하기 위해 생성되는 화면이며, 도 7은 시뮬레이션 결과데이터에 의하여 숫자 또는 3차원 그래픽 출력되는 결과분석 화면이다.With such a configuration as described above, the optimization diagnostic system of the plasma process chamber is provided with a client menu such as File, Module, Geometry, Condition, Execution and Analysis. Implementation and computer simulation. 5 to 7 are exemplified drawings for clarity of understanding. FIG. 5 is a diagram illustrating an internal structure of a plasma chamber generated by inputting graphic data. FIG. 6 is a plasma processing condition and a reaction mechanism to be considered. FIG. 7 is a screen generated for inputting execution condition data such as simulation condition input. FIG. 7 is a result analysis screen for outputting numerical or three-dimensional graphics by simulation result data.

한편, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단 시스템을 사용하여 플라즈마 공정 챔버를 종합적으로 진단/분석하는 방법에 대하여 도 8 내지 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, a method for comprehensively diagnosing / analyzing the plasma process chamber using the optimized diagnosis system of the plasma process chamber according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 12.

본 발명의 플라즈마 공정 챔버의 진단 방법은 플라즈마만을 분석하는 방법, 가스 유동만을 분석하는 방법, 플라즈마와 가스 유동을 동시 분석하는 방법, 미립자 오염을 분석하는 방법 및 웨이퍼의 표면을 분석하는 방법 등이 있다. 이러한 상기 방법 중 어느 하나의 분석방법을 선택하여 분석하거나 또는 2개 이상의 분석방법을 조합하여 분석할 수 있다.The diagnostic method of the plasma process chamber of the present invention includes a method of analyzing only plasma, a method of analyzing only gas flow, a method of simultaneously analyzing plasma and gas flow, a method of analyzing particulate contamination, and a method of analyzing the surface of a wafer. . Any one of the above methods can be selected and analyzed, or a combination of two or more methods can be analyzed.

도 8은 본 발명의 진단 방법 중 플라즈마만을 분석하는 방법을 나타낸 흐름도로서, 플라즈마 챔버의 도형을 그린 후, 이론모듈 중에서 사용할 모듈 즉 플라즈마 특성 분석용 CSM을 선택하고, 매개변수를 입력한다. 이때, 공정압력·원료가스·인가 전압 및 주파수 등의 공정조건이 입력된다.FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of analyzing plasma only in the diagnostic method of the present invention. After drawing a figure of a plasma chamber, a module to be used, namely, a CSM for plasma characteristic analysis, is selected from theoretical modules, and parameters are inputted. At this time, process conditions such as process pressure, raw material gas, applied voltage and frequency are input.

매개변수가 입력되고 전산모사가 실행되면 CSM과 함께 EMM을 동시 사용하여 전산모사를 실행하며, CSM/EMM은 플라즈마의 특성을 분석하고 그 중간 결과를 분석 중에 계속해서 나타낸다.Once the parameters are entered and computer simulations are run, the computer simulations are performed using the EMM simultaneously with the CSM. The CSMs / EMMs characterize the plasma and continuously display intermediate results during the analysis.

전산모사 중 계속적으로 분석되는 중간결과가 정상상태로 CSM이 수렴되는가를 확인한 후, CSM이 수렴하지 않았으면 상기 CSM과 EMM을 사용하는 초기단계로 피드백(feedback)하여 반복 수행하도록 하고, CSM이 수렴하였으면 작업을 종료시킨다.After checking whether the CSM converges to a steady state during the continuous simulation, if the CSM does not converge, it is fed back to the initial stage using the CSM and the EMM, and the CSM converges. If so, terminate the operation.

도 9는 본 발명의 진단 방법 중 가스 유동만을 분석하는 방법을 나타낸 흐름도로서, 플라즈마 챔버 도형을 그린 후, 이론모듈 중에서 중성종 모듈인 NSM을 선택하고, 매개변수를 입력한다. 이때, 공정압력·원료가스 조성 및 유량 등의 공정조건이 입력된다.9 is a flowchart illustrating a method of analyzing only gas flow in the diagnostic method of the present invention. After drawing a plasma chamber figure, a neutral module NSM is selected from the theoretical modules, and parameters are input. At this time, process conditions such as process pressure, raw material gas composition and flow rate are input.

NSM을 사용하여 전산모사를 실행하고, 전산모사의 실행 중 NSM을 통해 전하를 띄지 않는 중성종(neutral species)들의 특성을 분석하고 그 중간결과를 계속해서 나타낸다.Computer simulations are performed using the NSM, and the characteristics of the neutral species that do not charge through the NSM during the execution of the computer simulation are analyzed and the intermediate results are continuously displayed.

전산모사의 실행 중 계속적으로 분석되는 중간결과가 정상상태로 NSM이 수렴되는가를 확인하여 NSM이 수렴하지 않았으면 NSM을 사용히는 초기단계로 피드백하여 반복 수행하도록 하고, NSM이 수렴하였으면 작업을 종료한다.Check whether the NSM converges to a steady state during the execution of the computer simulation. If the NSM did not converge, feed back to the initial stage using the NSM, and if the NSM converges, terminate the work. do.

도 10은 본 발명의 진단 방법 중 플라즈마와 가스 유동을 동시 분석하는 방법을 나타낸 흐름도로서, 플라즈마 챔버의 도형을 그린 후, CSM 및 NSM 등 사용할 모듈을 선택하고, 매개변수를 입력한다. 이때, 공정압력·원료가스 조성 및 유량·인가 전압 및 주파수 등의 공정조건이 입력된다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of simultaneously analyzing plasma and gas flow in a diagnostic method of the present invention. After drawing a diagram of a plasma chamber, a module to be used, such as a CSM and an NSM, is selected, and parameters are input. At this time, process conditions such as process pressure, raw material gas composition, flow rate, applied voltage and frequency are input.

CSM/EMM을 동시 사용하고 NSM을 별도로 사용하여 전산모사를 실행하고, 전산모사의 실행 중 각 모듈에 따른 특성을 별도로 분석하고 그 중간결과를 계속해서 나타낸다.The computer simulation is executed by using CSM / EMM and NSM separately, and the characteristics of each module are separately analyzed during the execution of the computer simulation, and the intermediate results are continuously displayed.

전산모사 실행 중 계속적으로 분석되는 중간결과가 정상상태로 CSM과 NSM이 각각 수렴되는가를 확인한 후, CSM과 NSM이 수렴하지 않았으면 초기 전산모사 실행단계로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행한다.After checking whether the intermediate results continuously analyzed during the computer simulation are converged to the normal state, the CSM and the NSM converge, and if the CSM and the NSM do not converge, they are fed back to the initial computer simulation execution step to perform repetitive work.

CSM과 NSM이 수렴하였으면 상호 영향을 계속 미치는지 확인한 후, CSM과 NSM이 계속적으로 상호 영향을 미치면 서로 데이터를 교환한 후 초기 전산모사 실행단계로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하도록 하고, CSM과 NSM이 상호 영향을 미치지 않으면 작업을 종료시킨다.After the CSM and NSM converge, check if they continue to affect each other.If the CSM and NSM continue to influence each other, exchange data with each other and feed back to the initial computer simulation execution step to perform repetitive tasks. End work if there is no mutual impact.

도 11은 본 발명의 진단 방법 중 미립자 오염을 분석하는 방법을 나타낸 흐름도로서, 플라즈마 챔버의 도형을 그린 후, CSM/NSM/PTM/PFM의 사용할 모듈을 선택하고, 매개변수를 입력한다. 이때, 공정압력·원료가스 조성 및 유량·인가 전압 및 주파수 등의 공정조건이 입력된다.11 is a flowchart illustrating a method for analyzing particulate contamination in a diagnostic method of the present invention. After drawing a diagram of a plasma chamber, a module to be used of CSM / NSM / PTM / PFM is selected and parameters are input. At this time, process conditions such as process pressure, raw material gas composition, flow rate, applied voltage and frequency are input.

CSM/EMM을 동시 사용하고 NSM을 별도로 사용하여 전산모사를 실행하고, 전산모사의 실행 중 각 모듈에 따른 특성을 별도로 분석하고 그 중간 결과를 계속해서 나타낸다.The computer simulation is executed by using CSM / EMM and NSM separately, and the characteristics of each module are separately analyzed during the execution of the computer simulation, and the intermediate results are continuously displayed.

전산모사 실행 중 계속적으로 분석되는 중간결과가 정상상태로 CSM과 NSM이 각각 수렴되는가를 확인한 후, CSM과 NSM이 수렴하지 않았으면 초기 전산모사 실행단계로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하도록 한다.After verifying that the CSM and NSM converge to the steady state, the intermediate results continuously analyzed during the computer simulation run, and if the CSM and NSM did not converge, feed back to the initial computer simulation step to perform the repetitive work.

CSM과 NSM이 수렴하였으면 상호 영향을 계속 미치는지 확인한 후, CSM과 NSM이 계속적으로 상호 영향을 미치면 서로 데이터를 교환한 후 초기 전산모사 실행단 계로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하도록 한다.After the CSM and NSM converge, check if they continue to affect each other. If the CSM and NSM continue to influence each other, exchange data with each other and feed back to the initial computer simulation step to perform repetitive work.

CSM과 NSM이 상호 영향을 미치지 않으면 미립자 오염 분석용 모듈인 PTM/PFM을 사용하여 전산모사를 실행하고, 전산모사와 함께 PTM/PFM을 통해 시간에 따른 미립자 크기 및 분포 변화에 대하여 분석하고 그 중간결과를 나타낸다(S51).If CSM and NSM do not affect each other, perform computer simulation using PTM / PFM, a module for particle contamination analysis, and analyze particle size and distribution change over time through PTM / PFM with computer simulation. The results are shown (S51).

분석되는 중간 결과가 정상상태로 PTM/PFM이 수렴되는가를 확인한 후, PTM/PFM이 수렴하지 않았으면 상기 PTM/PFM에 의한 전산모사 실행단계로 피드백하여 반복 작업을 수행하도록 하고, PTM/PFM이 수렴하였으면 작업을 종료시킨다.After confirming that PTM / PFM converges to a steady state in the intermediate result, if the PTM / PFM does not converge, it feeds back to the computer simulation execution step by the PTM / PFM to perform the repetitive work, and the PTM / PFM If it has converged, terminate the operation.

도 12는 본 발명의 진단 방법 중 웨이퍼 표면 분석방법을 나타낸 흐름도로서, 플라즈마 챔버 도형을 그린 후, CSM/NSM/SEM의 사용할 모듈을 선택하고, 매개변수를 입력한다. 이때, 공정압력·원료가스 조성 및 유량·인가 전압 및 주파수·가공시간 등의 공정조건이 입력된다.12 is a flowchart illustrating a method of analyzing a wafer surface among diagnostic methods of the present invention. After drawing a plasma chamber figure, a module to be used for CSM / NSM / SEM is selected and parameters are input. At this time, process conditions such as process pressure, raw material gas composition, flow rate, applied voltage, frequency, and processing time are input.

CSM/EMM을 동시 사용하고 NSM을 별도로 사용하여 전산모사를 실행하며, 전산모사의 실행 중 각 모듈에 따른 특성을 별도로 분석하고 그 중간결과를 계속해서 나타낸다.Computational simulation is performed using CSM / EMM simultaneously and NSM separately, and the characteristics of each module are separately analyzed during computational simulation and the intermediate results are continuously displayed.

분석되는 중간 결과가 정상상태로 CSM과 NSM이 각각 수렴되는가를 확인한 후, CSM과 NSM이 수렴하지 않았으면 상기 초기 전산모사 실행단계로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하도록 한다.After confirming that the CSM and the NSM converge to the steady state, the intermediate results are analyzed, and if the CSM and the NSM do not converge, they are fed back to the initial computer simulation execution step to perform repetitive tasks.

CSM과 NSM이 수렴하였으면 상호 영향을 계속 미치는지 확인한 후, CSM과 NSM이 계속적으로 상호 영향을 미치면 서로 데이터를 교환한 후 초기 전산모사 실행단계로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하도록 한다.After the CSM and NSM converge, check if they continue to affect each other. If the CSM and NSM continue to influence each other, exchange data with each other and feed back to the initial computer simulation execution step to perform repetitive tasks.

CSM과 NSM이 상호 영향을 미치지 않으면 웨이퍼 표면 분석용 모듈인 SEM을 사용하여 전산모사를 실행하고, SEM을 통해 시간에 따른 웨이퍼의 표면 변화에 대한 분석하고 그 중간결과를 계속적으로 나타낸다.If CSM and NSM do not affect each other, computer simulation is performed using SEM, a module for wafer surface analysis, and the SEM analyzes the surface change of the wafer over time and continuously displays the intermediate results.

전산모사 실행 중 공정조건을 입력하는 매개변수 입력단계에서 입력한 가공시간에 도달되었는가를 확인한 후, 지정된 가공시간에 도달하지 않았으면 상기 SEM에 의한 전산모사 실행단계로 피드백하여 반복 작업을 수행하도록 하고, 지정된 가공시간에 도달하였으면 작업을 종료시킨다.After checking whether the machining time entered in the parameter input step of inputting the process condition has been reached during the computer simulation, if the specified machining time has not been reached, it is fed back to the computer simulation execution step by the SEM to perform the repetitive work. If the specified machining time is reached, the operation is terminated.

여기서, 도 11 및 도 12에 나타낸 A는 플라즈마 챔버의 도형을 그리고, 사용할 모듈을 선택하는 단계를 나타낸 것이다.11 and 12 illustrate a step of drawing a diagram of the plasma chamber and selecting a module to be used.

(실시예 1)(Example 1)

본 발명의 실시예 1에서는 다음과 같은 구조와 공정조건을 갖는 아르곤 플라즈마 챔버에 대하여 CSM과 EMM을 사용한 시뮬레이션을 수행하였다.In Example 1 of the present invention, a simulation using CSM and EMM was performed on an argon plasma chamber having the following structure and process conditions.

도 13은 분리된 두 개의 외부 전원(43,44)과 공정조건으로 인가된 용량성의 아르곤 플라즈마 챔버의 구조를 나타낸 도면이다. 아르곤 플라즈마 챔버는 상단과 하단에 동일한 전극 크기로 형성되는 전극이 구비된다. 상기 전극은 절연체를 사이에 두고 접지된 전극(46)과 분리되며 일정의 전극간격(예; 4cm)을 형성한다. 웨이퍼(45)가 놓이지 않는 상단의 제1 전극(40)에는 플라즈마 밀도를 높이기 위하여 높은 전압과 주파수를 인가하고, 웨이퍼(45)가 놓이는 하단의 제2 전극(41)에는 이온 충격 에너지(ion bombardment energy)를 제어할 수 있도록 상대적으로 낮은 전 압과 주파수를 인가한다. FIG. 13 is a view showing the structure of a capacitive argon plasma chamber applied with two separate external power sources 43 and 44 and process conditions. The argon plasma chamber is provided with electrodes formed at the same electrode size at the top and the bottom. The electrode is separated from the grounded electrode 46 with an insulator interposed therebetween to form a predetermined electrode gap (eg, 4 cm). A high voltage and frequency are applied to the first electrode 40 on the top where the wafer 45 is not placed in order to increase the plasma density, and ion bombardment on the second electrode 41 on the bottom where the wafer 45 is placed. Apply relatively low voltage and frequency to control energy.

이때 운전압력은 70mTorr, 제1 전극의 인가 전압과 주파수는 각각 200V 와 30MHz, 차폐커패시턴스는 500pF 이다.At this time, the operating pressure is 70mTorr, the applied voltage and frequency of the first electrode is 200V and 30MHz, respectively, the shielding capacitance is 500pF.

도 14는 본 발명의 CSM과 EMM을 사용하여 제1 전극과 제2 전극에 각각 다른 주파수와 전압을 동시에 인가하였을 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면으로, 상단과 하단의 전극은 전압을 걸어주는 동력 전극으로 접지되어 있는 플라즈마 챔버의 벽의 표면적보다 상대적으로 작아 인가된 전압과 주파수 그리고 공정압력에 따라 정도의 차이는 있지만 self-DC bias가 걸리게 된다. 도 14(a)에 나타낸 플라즈마 전위 분포를 보면, 30MHz의 주파수로 200V를 걸어주는 제1 전극에 약 -160V의 self-DC bias가 걸렸으며 웨이퍼가 놓이는 제2 전극에는 상대적으로 약한 전압을 인가하여 약 -80V의 self- DC bias가 걸렸음을 보여준다. 동력 전극의 표면적이 접지시킨 전극보다 작을 경우 넓은 면적으로부터 나오는 전자 흐름만큼 같은 양이 좁은 면적으로 나가야 하기 때문에 좁은 면적 쪽에서 전류밀도가 높아져 단위 면적당 과도하게 나가는 전자를 밀어내기 위하여 시뮬레이션 결과와 같이 음(negative)의 self-DC bias가 걸린다. 그러나 플라즈마 전위는 접지된 플라즈마 챔버의 벽보다 높게 유지되므로 음의 self-DC bias가 걸리는 곳의 플라즈마 sheath 영역에서 전위가 급격하게 떨어진다. 따라서 보다 강력한 전장이 생성되어 도 14(b)에 나타난 바와 같이, 전자 온도가 급격하게 증가한다. 또한 높은 전자 온도 때문에 도 14(c)와 같이 이온화 반응도 급격하게 증가한다. 그 결과로 도 14(d)에 나타낸 바와 같이 플라즈마 밀도가 최대가 되는 곳이 두 전극 사이의 중간이 아니라 self-DC bias가 더욱 세게 생기는 쪽으로 치우쳐 비대칭 플라즈마를 형성한다.14 is a view showing a simulation result when different frequencies and voltages are simultaneously applied to the first electrode and the second electrode by using the CSM and the EMM of the present invention. It is relatively smaller than the surface area of the wall of the plasma chamber that is grounded, and there is a self-DC bias, although there is a difference in degree depending on the applied voltage, frequency, and process pressure. In the plasma potential distribution shown in FIG. 14A, a self-DC bias of about -160V was applied to the first electrode that applied 200V at a frequency of 30MHz, and a relatively weak voltage was applied to the second electrode where the wafer is placed. It shows a self-DC bias of about -80V. If the surface area of the power electrode is smaller than the grounded electrode, the same amount must be exited into a narrow area as the flow of electrons from a large area. Therefore, the current density increases in the narrow area, so as to push out the excessively outgoing electron per unit area. negative self-DC bias. However, since the plasma potential is kept higher than the wall of the grounded plasma chamber, the potential drops sharply in the plasma sheath region where negative self-DC bias is applied. Therefore, a stronger electric field is generated, and as shown in Fig. 14B, the electron temperature increases rapidly. Also, due to the high electron temperature, the ionization reaction also rapidly increases as shown in Fig. 14 (c). As a result, as shown in Fig. 14 (d), the asymmetric plasma is formed at the point where the plasma density is maximized, not toward the middle between the two electrodes, but toward the more self-DC bias.

여기서, 상단과 하단의 두 전극에 상이한 전압파(voltage wave)를 인가할 때 파(wave)간에 위상차(phase lag)가 존재하는 경우에 대하여 얻어진 플라즈마 공정특성에 관하여 살펴보았다. 이 경우에 제1 전극에 인가하는 전압과 주파수는 고정시키고 제2 전극에 다양한 주파수로 100V를 인가하며, 제1 전극에 걸어준 전압파(voltage wave)와의 위상차(phase lag)를 변화시켰다. 도 15에서 볼 수 있듯이, 다른 특성들 보다 제2 전극에 걸리는 self-DC bias가 많은 영향을 받는 반면에 플라즈마 전위나 초기의 self-DC bias는 거의 변하지 않아 플라즈마 밀도도 많은 영향을 받지 않음을 보여준다. 플라즈마 전위와 self-DC bias 사이의 전위 변화는 근사적으로 웨이퍼의 표면을 때리는 이온 포격 에너지(ion bombardment energy)로 간주할 수 있다.Here, the plasma process characteristics obtained for the case where a phase lag exists between waves when different voltage waves are applied to the upper and lower electrodes are described. In this case, the voltage and frequency applied to the first electrode were fixed, 100 V was applied at various frequencies to the second electrode, and the phase lag with the voltage wave applied to the first electrode was changed. As can be seen in FIG. 15, the self-DC bias applied to the second electrode is more affected than the other characteristics, whereas the plasma potential or the initial self-DC bias is hardly changed and thus the plasma density is not affected much. . The potential change between the plasma potential and the self-DC bias can be thought of as the ion bombardment energy that strikes the surface of the wafer approximately.

여기에서 알 수 있듯이, 본 발명은 ion bombardment energy와 플라즈마 밀도를 보다 효과적으로 제어할 수 있는 최적의 공정조건을 찾고 분석하는데 유용하게 사용될 수 있다.As can be seen, the present invention can be usefully used to find and analyze the optimal process conditions that can more effectively control ion bombardment energy and plasma density.

(실시예 2)(Example 2)

본 발명의 실시예 2에서는 반도체공정 중에서 포토레지스트를 식각하거나 산화물 박막을 증착시킬 때 사용되는 산소 플라즈마 챔버에 대하여 플라즈마 분석용 모듈인 CSM 및 EMM과 함께 전자 충돌 반응(electron impact reaction)은 물론 중성(neutral) 간의 화학반응을 동반하며 유동하는 전하를 띄지 않는 중성종(neutral species)들의 특성을 분석하는 NSM을 연계하여 전산모사를 수행하였다.In Example 2 of the present invention, in addition to the electron impact reaction with the CSM and the EMM, the plasma analysis module for the oxygen plasma chamber used for etching the photoresist or depositing the oxide thin film in the semiconductor process, as well as neutral ( Computational simulations were performed in conjunction with NSMs that characterize neutral species that are accompanied by chemical reactions between neutrals and no flowing charges.

도 16은 온도 및 압력 분포뿐만 아니라 중성가스의 유동형태와 함께 산소 플라즈마 챔버의 구조를 나타낸 도면으로, 공정조건은 절대온도 323K, 압력 500mTorr, 산소(O2) 공급유량 100sccm 및 운전전압 150V이었다.16 is a diagram showing the structure of the oxygen plasma chamber with the flow mode of neutral gas as well as the temperature and pressure distribution, the process conditions were the absolute temperature 323K, pressure 500mTorr, oxygen (O 2 ) supply flow rate 100sccm and operating voltage 150V.

본 실시예 2에서는 산소 플라즈마를 발생시키기 위하여 순수한 산소분자가 도 16에 나타낸 챔버 상단의 작은 구멍으로 지속적으로 유입되고 이온화되는 양은 유입되는 산소에 비하여 극히 적으므로 전자의 에너지는 산소분자와의 충돌에 의하여 결정된다고 가정하여 전자에너지 분포함수를 계산하였으며, 이로부터 전자충돌반응에 대한 반응속도상수를 예측하여 사용하였다. 또한 이러한 전자충돌반응 이외에 이온들과 중성종(neutral) 사이의 반응도 같이 고려하여 총 24가지의 전자충돌(electron impact collision)에 의한 반응과 24가지의 이온과 중성종 사이의 반응을 사용하여 전산모사하였다.In the second embodiment, since the pure oxygen molecules are continuously introduced into the small holes at the top of the chamber shown in FIG. 16 and the ionization amount is very small compared to the incoming oxygen to generate the oxygen plasma, the energy of the electrons is prevented from colliding with the oxygen molecules. The electron energy distribution function was calculated on the assumption that it was determined by the equation, and the reaction rate constant for the electron collision reaction was predicted and used. In addition to the electron collision reaction, the reaction between the ions and the neutral species is also considered, and the computer simulation is carried out by using the reaction between 24 electron impact collisions and the reaction between 24 ions and the neutral species. It was.

도 17 내지 19는 그 결과를 보여주는 도면으로, 이 경우 플라즈마 특성을 도 17을 통해 살펴보면, 양전성 플라즈마의 한 경우인 아르곤 플라즈마와는 달리 양이온 O2 +와 전기적인 중성을 맞추려는 성분이 음이온 O-로 음전성 플라즈마의 특성을 지니고 있음을 보여준다. 또한, 중성종 성분의 밀도분포를 도 18 내지 19를 통해 살펴보면, 산소원자의 metastable들은 상단의 showerhead형 전극에서 유입되는 산소분자로부터 전자충돌반응에 의하여 벌크 플라즈마 영역에서 생성되어 하단의 전 극에 도달하기 전에 다른 성분으로 전환되고 있음을 보여주고 있다. 그러나 산소분자의 metastable들은 기저상태(ground state)의 산소원자와 함께 수명이 길어 웨이퍼가 놓이는 하단의 전극에 많은 양이 도달함을 보여주고 있어 중요한 역할을 할 것으로 예측할 수 있다.17 to 19 illustrate the results. In this case, when the plasma characteristics are examined through FIG. 17, unlike an argon plasma, which is a case of a positive plasma, a component to match an electric neutrality with a cation O 2 + is anion O. - a show that has the characteristics of a sound-conductive plasma. In addition, when looking at the density distribution of the neutral species through FIGS. 18 to 19, metastables of oxygen atoms are generated in the bulk plasma region by electron collision reaction from oxygen molecules introduced from the upper showerhead electrode to reach the lower electrode. It shows that it is being converted to another ingredient before. However, the metastables of oxygen molecules can play an important role as they show a large amount reaching the bottom electrode where the wafer is placed due to the long life with oxygen atoms in the ground state.

(실시예 3)(Example 3)

본 발명의 실시예 3에서는 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단 시스템인 VIP-SEPCAD에서 CSM, EMM, NSM 및 PTM을 사용하여 산소 플라즈마 챔버 내에 미립자가 존재할 경우에 대한 시뮬레이션을 수행하여 미립자의 크기에 따른 유동 특성을 조사하였다.In Embodiment 3 of the present invention, the flow characteristics according to the particle size are simulated by using the CSM, EMM, NSM, and PTM in the VIP-SEPCAD, an optimized diagnostic system of the plasma process chamber, to simulate the presence of the particles in the oxygen plasma chamber. Was investigated.

여러 경로를 통하여 미립자가 플라즈마 챔버 내부에 존재한다고 가정하였으며, 다양한 크기의 미립자가 무수하게 많이 존재할 수 있으나 미립자의 크기를 1나노미터에서 1마이크로미터로 제한하고 dp=0.001~0.01㎛, dp=0.01~0.1㎛, dp=0.1~1㎛의 세 그룹으로 나누어 각 경우 당 104개의 미립자가 자유롭게 분포되어 있다는 가정하에 시뮬레이션을 수행하였다.It is assumed that the microparticles exist inside the plasma chamber through various paths, and there may be a myriad of microparticles of various sizes, but the size of the microparticles is limited from 1 nanometer to 1 micrometer and d p = 0.001 ~ 0.01㎛, d p The simulation was carried out on the assumption that 10 4 particles were freely distributed in each case, divided into three groups of = 0.01 to 0.1 μm and d p = 0.1 to 1 μm.

그 결과를 도 20에 나타내었으며, 도 20은 산소 플라즈마 챔버에서 미립자가 크기에 따라 특정 위치에 축적됨을 나타낸 도면으로, 미립자가 유동하다가 정상 상태에 도달했을 때 플라즈마 챔버 내부에 분포되어 있는 형태를 보여준다. 여기서, 크기가 비교적 큰 미립자들은 중성의 힘에 영향을 많이 받아 공정가스가 빠져나가 는 곳으로 따라가다 강력한 전장에 의하여 펌핑 포트(pumping port)로 완전히 빠져나가지 못하고 웨이퍼가 놓이는 전극의 가장자리에서 머무르고 있으며, 크기가 아주 작은 미립자들은 중성항력의 영향을 크게 받지 않음을 나타낸다. 미립자의 크기가 작을수록 열영동력과 브라운 힘의 작용이 상대적으로 증가하여 정전기력과 함께 벌크 플라즈마에 남아있게 된다.The results are shown in FIG. 20, and FIG. 20 is a view showing that the particles accumulate at a specific position according to the size in the oxygen plasma chamber. The particles are distributed inside the plasma chamber when the particles reach steady state. . Here, the relatively large particles are affected by the neutral force and follow where the process gas escapes. They are staying at the edge of the electrode where the wafer is placed without being completely escaped to the pumping port by the strong electric field. As a result, very small particles are not significantly affected by neutral drag. The smaller the particle size, the greater the action of thermophoretic and brown forces, which remain together with the electrostatic force in the bulk plasma.

따라서, 플라즈마 챔버 내부에 있을 수 있는 미립자의 문제, 즉 미립자에 의한 웨이퍼 표면의 오염을 분석하여 용이하게 제어할 수 있는 이점을 제공한다.Thus, it provides an advantage that the problem of particulates that may be inside the plasma chamber, that is, contamination of the wafer surface by the particulates, can be analyzed and easily controlled.

본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템 및 진단방법은 상술한 바와 같은 구체적인 실시예 및 도면에 의하여 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위에 기재된 범위 내에서 이루어지는 설계 변경 및 형상 변경 등은 모두 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 간주한다.The optimized diagnostic system and diagnostic method of the plasma process chamber according to the present invention are not particularly limited by the specific embodiments and drawings as described above, and the design change and the shape change made within the scope of the claims of the present invention are not limited. All are considered to be within the scope of the present invention.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단 시스템 및 진단 방법에 의하면, 플라즈마에 대한 이론적 모델 및 이를 연계한 전산모사를 통해 플라즈마 챔버 내부에서 일어나는 다양한 물리/화학적 현상들에 대한 특성을 용이하게 파악/예측할 수 있다.As described above, according to the optimized diagnosis system and diagnostic method of the plasma process chamber according to the present invention, the theoretical model for the plasma and computer simulations linked thereto facilitate the characteristics of various physical / chemical phenomena occurring in the plasma chamber. Can be identified / predicted.

또한, 사용자가 플라즈마 챔버의 구조 설계 및 운전조건들을 용이하게 입력할 수 있고, 필요한 이론 모델만의 선택으로 전산모사를 실행할 수 있으며 그에 따라 선택적인 특성분석이 가능함은 물론 전산모사하는 동안 중간결과를 지속적으로 추적하여 분석할 수 있는 장점이 있다.In addition, the user can easily input the structural design and operating conditions of the plasma chamber, perform computer simulation by selecting only the required theoretical model, and accordingly, perform selective characteristic analysis as well as intermediate results during computer simulation. There is an advantage that can be tracked and analyzed continuously.

또한, 플라즈마 및 표면화학반응에 중요한 역할을 하는 화학적 활성종들의 특성을 효율적으로 제어할 수 있어 반도체의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to efficiently control the properties of chemically active species that play an important role in plasma and surface chemical reactions to improve the quality and productivity of the semiconductor.

또한, 본 발명은 플라즈마를 효율적으로 종합 진단/측정할 수 있으며, 플라즈마 챔버의 설계와 공정조건을 최적화 할 수 있다. 따라서, 플라즈마 장비의 개발에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있고, 장비의 성능을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention can efficiently comprehensively diagnose / measure the plasma, and optimize the design and process conditions of the plasma chamber. Therefore, it is possible to reduce the time and cost required for the development of plasma equipment, and to maximize the performance of the equipment.

Claims (14)

삭제delete 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템에서, 플라즈마 챔버 내부에서 일어나는 물리/화학적 변화에 대한 기초 이론적 모델의 수치 해석을 통해 플라즈마 챔버를 전산모사하는 시뮬레이터와; 상기 플라즈마 챔버의 전산모사에 대한 시작이나 종료 등 시뮬레이터의 구동을 제어하는 서버와;In the optimized diagnostic system of the plasma process chamber, a simulator for computer simulation of the plasma chamber through the numerical analysis of the basic theoretical model for the physical and chemical changes occurring in the plasma chamber; A server for controlling driving of the simulator such as start or end of the computer simulation of the plasma chamber; 상기 플라즈마 챔버의 전산모사에 대한 모든 입/출력 데이터를 생성/관리/제어하는 클라이언트를 포함하는 VIP-SEPCAD로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통상의 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템에 있어서, In the optimized diagnostic system of the conventional plasma process chamber, characterized in that the VIP-SEPCAD comprising a client for generating / managing / controlling all input / output data for the computer simulation of the plasma chamber, 상기 시뮬레이터는 플라즈마 챔버 내부에서의 다양한 물리/화학적 변화에 대한 기초 이론적 모델을 갖는 다수의 이론모듈과, IPC 통신으로 서버와 데이터를 교환하며, 시뮬레이터를 종합적으로 관리하는 기능의 IPC 라이브러리를 포함하고; The simulator includes a plurality of theoretical modules having basic theoretical models for various physical / chemical changes in the plasma chamber, and an IPC library for exchanging data with a server through IPC communication and comprehensively managing the simulator; 상기 서버는 IPC 라이브러리와의 IPC 통신으로 전산모사를 위한 시뮬레이터의 구동을 제어하는 시뮬레이션 통신모듈(21)과, TCP/IP 통신으로 클라이언트와 데이터를 교환하며, 클라이언트에서 전산모사에 대한 입/출력 데이터의 관리/제어를 가능하게 하는 서버 통신모듈(22)을 포함하고;The server exchanges data with the client through TCP / IP communication with a simulation communication module 21 for controlling the operation of the simulator for computer simulation by IPC communication with the IPC library, and input / output data for the computer simulation from the client. A server communication module 22 for enabling management / control of the server; 상기 클라이언트는 데이터 입력, 데이터 파일관리, 결과데이터 열람, 결과데이터 그래프 출력, 결과데이터 파일관리 등의 기능을 수행하는 GUI 모듈(31)과; 상기 서버(20)와 데이터를 교환하며, 시뮬레이터(10)의 실행을 위한 데이터를 출력하고 시뮬레이터(10)로부터의 결과데이터를 입력받는 클라이언트 통신모듈(32)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템.The client includes a GUI module 31 for performing data input, data file management, result data viewing, result data graph output, result data file management, and the like; And a client communication module (32) for exchanging data with the server (20), outputting data for execution of the simulator (10), and receiving result data from the simulator (10). Optimization diagnostic system. 제 2항에 있어서, 상기 이론모듈은 전하를 띄는 성분들의 물리·화학적 현상에 관한 모델인 CSM과; 플라즈마에서 형성되는 전자장에 관한 모델인 EMM과; 전하 를 띄지 않는 화학종들의 반응 및 유동에 관한 모델인 NSM과; 플라즈마 내에서 미립자의 생성 및 성장에 관한 모델인 PFM과; 미립자의 이동에 관한 모델인 PTM과; 웨이퍼 표면에서의 화학종과 이온에 의한 박막 형성 및 식각 현상에 관한 모델인 SEM으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템.3. The apparatus of claim 2, wherein the theory module comprises: a CSM which is a model for the physical and chemical phenomena of the charged components; EMM, which is a model for the electromagnetic field formed in the plasma; NSM, which is a model for reaction and flow of non-charged species; PFM, which is a model for the generation and growth of particulates in plasma; PTM which is a model for the movement of microparticles; An optimization diagnostic system for a plasma process chamber, comprising SEM, a model for the formation and etching of thin films by chemical species and ions on the wafer surface. 제 3항에 있어서, 상기 이론모듈은 유저인터페이스(GUI)로 통합 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템.4. The system of claim 3, wherein the theory module is integrated into a user interface (GUI). 삭제delete 삭제delete 제 2항에 있어서, 상기 GUI 모듈(31)은 공정압력, 원료가스, 인가 전압 및 주파수 등의 초기 조건을 정의하는 초기조건 모듈과; 실린더의 크기를 규정/변경할 수 있고 블록의 추가/삭제/이동/크기변경이 가능한 챔버 도형 생성(Geometry Drawing) 모듈과; 블록의 특성을 지정하며, 블록 형성 후 선택된 영역을 추출하고 영역의 형태를 지정하는 블록 및 영역 지정 모듈과; 영역 추출 후 각 영역의 라인 선택에 따른 경계조건을 설정하고 경계를 그룹화할 수 있으며, 영역라인의 대칭라인을 찾아 분리 후 매개변수를 정의하는 경계 및 그리드 정의 모듈과; 압력, 온도, 코일 전류, 화학적 종 및 가스 상 반응 등의 볼륨조건을 정의하는 볼륨조건 모듈과; 플라즈마 챔버의 전산모사를 위한 이론모듈을 선택하고 시뮬레이터의 실행 조건을 정의하는 시뮬레이션 선택 및 실행조건 모듈과; 플라즈마 챔버의 진단/분석을 위한 분석조건을 선택하는 분석조건 모듈과; 결과데이터에 의한 3차원 그래프를 보여주고, 디스플레이된 3차원 그래프를 이미지 파일로 저장하는 3차원 그래프 생성/저장 모듈과; 챔버 도형 정보 및 입력한 모든 정보를 파일로 저장하고, 저장된 파일을 불러오는 도형 파일 모듈을 포함하는 것을 특징으로 플라즈마 공정 챔버의 최적화 진단시스템.3. The GUI module of claim 2, further comprising: an initial condition module for defining initial conditions such as process pressure, source gas, applied voltage and frequency; A Geometry Drawing module which can define / change the size of the cylinder and add / delete / move / size blocks; A block and area designation module for designating characteristics of the block, and extracting a selected area after block formation and designating a shape of the area; A boundary and grid definition module for setting boundary conditions according to line selection of each region after region extraction and grouping the boundaries, and defining parameters after finding and separating symmetric lines of region lines; A volume condition module for defining volume conditions such as pressure, temperature, coil current, chemical species and gas phase reactions; A simulation selection and execution condition module for selecting a theoretical module for computer simulation of the plasma chamber and defining execution conditions of the simulator; An analysis condition module for selecting an analysis condition for diagnosis / analysis of the plasma chamber; A 3D graph generation / storage module for displaying a 3D graph based on the result data and storing the displayed 3D graph as an image file; And a figure file module for storing the chamber figure information and all the inputted information as a file and retrieving the stored file. 삭제delete 플라즈마 공정 챔버의 진단방법에 있어서, 제 1항에 의한 플라즈마 공정 챔버의 진단시스템을 이용하여, 플라즈마의 특성을 분석하는 단계; 가스 유동 특성을 분석하는 단계; 플라즈마와 가스 유동을 동시에 분석하는 단계; 미립자의 오염을 분석하는 단계; 웨이퍼의 표면을 분석하는 단계로 구성되고, 상기 단계 중 어느 하나의 단계를 선택하여 분석하거나 또는 2개 이상의 단계를 조합하여 분석하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버의 진단방법.A diagnostic method of a plasma process chamber, comprising: analyzing a characteristic of a plasma using a diagnostic system of a plasma process chamber according to claim 1; Analyzing gas flow characteristics; Simultaneously analyzing the plasma and gas flow; Analyzing the contamination of the particulates; A method of diagnosing a plasma processing chamber, comprising: analyzing a surface of a wafer, and selecting any one of the above-described steps, or analyzing two or more steps in combination. 제 9항에 있어서, 상기 플라즈마의 특성을 분석하는 단계는 플라즈마 챔버의 도형을 그리는 과정; 사용할 모듈로 CSM을 선택하는 과정; 공정조건의 매개변수를 입력하는 과정; CSM과 EMM을 동시 사용하여 전산모사를 실행하는 과정; 전산모사의 실행 중 각 모듈에 따른 플라즈마의 특성에 대하여 분석하고 중간결과를 나타내는 과정; 중간결과가 정상상태로 CSM이 수렴되는가를 확인하는 과정; CSM이 수렴하지 않았으면 상기 전산모사 실행과정으로 피드백하여 반복 수행하고, CSM이 수렴하였으면 작업을 종료하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버의 진단방법.The method of claim 9, wherein analyzing the plasma comprises: drawing a shape of a plasma chamber; Selecting a CSM as a module to use; Inputting parameters of process conditions; Performing computer simulation using CSM and EMM simultaneously; Analyzing the characteristics of the plasma according to each module during the computer simulation and displaying intermediate results; Checking whether the CSM converges to an intermediate state in a steady state; If the CSM did not converge, it performs a feedback by repeating the execution of the computer simulation process, and if the CSM converged, the process comprising the step of terminating the work. 제 9항에 있어서, 상기 가스 유동 특성을 분석하는 단계는 플라즈마 챔버 도형을 그리는 과정; 사용할 모듈로 NSM을 선택하는 과정; 공정조건의 매개변수를 입력하는 과정; NSM을 사용하여 전산모사를 실행하는 과정; 전산모사의 실행 중 전하를 띄지 않는 중성 종(neutral species)의 특성에 대하여 분석하고 중간 결과를 나타내는 과정; 중간 결과가 정상상태로 NSM이 수렴되는가를 확인하는 과정; NSM이 수렴하지 않았으면 상기 전산모사 실행과정으로 피드백하여 반복 수행하고, NSM이 수렴하였으면 작업을 종료하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버의 진단방법.10. The method of claim 9, wherein analyzing the gas flow characteristics comprises: drawing a plasma chamber figure; Selecting an NSM as a module to use; Inputting parameters of process conditions; Performing computer simulation using NSM; Analyzing and characterizing the neutral species of non-charged neutral species during execution of computer simulation; Confirming whether the NSM converges to an intermediate result in a steady state; If the NSM did not converge, it performs a feedback by repeatedly performing the computer simulation execution process, and if the NSM converged, the process of ending the operation characterized in that the plasma process chamber comprising a. 제 9항에 있어서, 상기 플라즈마와 가스 유동을 동시에 분석하는 단계는 플라즈마 챔버의 도형을 그리는 과정; 사용할 모듈로 CSM과 NSM을 선택하는 과정; 공정조건의 매개변수를 입력하는 과정; CSM/EMM을 동시 사용하고 NSM을 별도로 사용하여 전산모사를 실행하는 과정; 전산모사의 실행 중 각 모듈에 따른 특성을 분석하고 중간결과를 나타내는 과정; 중간 결과가 정상상태로 CSM과 NSM이 각각 수렴되는가를 확인하는 과정; CSM과 NSM이 수렴하지 않았으면 상기 전산모사 실행과정으로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하는 과정; CSM과 NSM이 수렴하였으면 상호 영향을 계속 미치는지 확인하는 과정; CSM과 NSM이 계속적으로 상호 영향을 미치면 서로 데이터를 교환한 후 상기 전산모사 실행과정으로 각각 피드백되어 반복 작업을 수행하고, CSM과 NSM이 상호 영향을 미치지 않으면 작업을 종료하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버의 진단방법.10. The method of claim 9, wherein simultaneously analyzing the plasma and gas flows comprises: drawing a shape of a plasma chamber; Selecting CSM and NSM as modules to use; Inputting parameters of process conditions; Performing computer simulation using both CSM / EMM and NSM separately; Analyzing the characteristics of each module during the simulation and displaying intermediate results; Checking whether the CSM and the NSM converge with the intermediate result in a normal state; If the CSM and NSM have not converged, performing a repetitive operation by feeding back each of the computer simulation execution processes; Checking if the CSM and NSM have converged and continue to have mutual influence; If CSM and NSM continue to influence each other, exchange data with each other, and then feed back to the computer simulation execution process to perform repetitive tasks, and if the CSM and NSM do not affect each other, the process is completed. Diagnostic method of the plasma process chamber. 제 9항에 있어서, 상기 미립자의 오염을 분석하는 단계는 플라즈마 챔버의 도형을 그리는 과정; 사용할 모듈로 CSM, NSM, PTM 및 PFM을 선택하는 과정; 공정조건의 매개변수를 입력하는 과정; CSM/EMM을 동시 사용하고 NSM을 별도로 사용하여 전산모사를 실행하는 과정; 전산모사의 실행 중 각 모듈에 따른 특성을 분석하고 중간결과를 나타내는 과정; 중간 결과가 정상상태로 CSM과 NSM이 각각 수렴되는가를 확인하는 과정; CSM과 NSM이 수렴하지 않았으면 상기 전산모사 실행과정으로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하는 과정; CSM과 NSM이 수렴하였으면 상호 영향을 계속 미치는지 확인하는 과정; CSM과 NSM이 계속적으로 상호 영향을 미치면 서로 데이터를 교환한 후 상기 전산모사 실행과정으로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하는 과정; CSM과 NSM이 상호 영향을 미치지 않으면 미립자 오염 분석용 모듈인 PTM/PFM을 사용하여 전산모사를 실행하는 과정; 전산모사와 함께 PTM/PFM을 통해 시간에 따른 미립자 크기 및 분포 변화에 대하여 분석하고 중간 결과를 나타내는 과정; 중간 결과가 정상상태로 PTM/PFM이 수렴되는가를 확인하는 과정; PTM/PFM이 수렴하지 않았으면 상기 PTM/PFM에 의한 전산모사 실행과정으로 피드백하여 반복 작업을 수행하고, PTM/PFM이 수렴하였으면 작업을 종료하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버의 진단방법.10. The method of claim 9, wherein analyzing the contamination of the particulates comprises: drawing a shape of a plasma chamber; Selecting CSM, NSM, PTM and PFM as modules to use; Inputting parameters of process conditions; Performing computer simulation using both CSM / EMM and NSM separately; Analyzing the characteristics of each module during the simulation and displaying intermediate results; Checking whether the CSM and the NSM converge with the intermediate result in a normal state; If the CSM and NSM have not converged, performing a repetitive operation by feeding back each of the computer simulation execution processes; Checking if the CSM and NSM have converged and continue to have mutual influence; If the CSM and the NSM continue to influence each other, exchanging data with each other, and then feeding back to the computer simulation process to perform repetitive tasks; Performing computer simulation using PTM / PFM, a particle contamination analysis module, if CSM and NSM do not affect each other; Analyzing the change in particle size and distribution over time through PTM / PFM with computer simulation and presenting intermediate results; Checking whether the intermediate result converges to a steady state; If the PTM / PFM did not converge, the PTM / PFM feeds back to the computer simulation execution process and repeats the operation, and if the PTM / PFM converges, the method comprises diagnosing the plasma process chamber. . 제 9항에 있어서, 상기 웨이퍼의 표면을 분석하는 단계는 플라즈마 챔버의 도형을 그리는 과정; 사용할 모듈(CSM, NSM, SEM)을 선택하는 과정; 공정조건의 매개변수를 입력하는 과정; CSM/EMM을 동시 사용하고 NSM을 별도로 사용하여 전산모사를 실행하는 과정; 전산모사의 실행 중 각 모듈에 따른 특성을 분석하고 중간 결과 나타내는 과정; 중간 결과가 정상상태로 CSM과 NSM이 각각 수렴되는가를 확인하는 과정; CSM과 NSM이 수렴하지 않았으면 상기 전산모사 실행과정으로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하는 과정; CSM과 NSM이 수렴하였으면 상호 영향을 계속 미치는지 확인하는 과정; CSM과 NSM이 계속적으로 상호 영향을 미치면 서로 데이터를 교환한 후 상기 전산모사 실행과정으로 각각 피드백하여 반복 작업을 수행하는 과정; CSM과 NSM이 상호 영향을 미치지 않으면 웨이퍼 표면 분석용 모듈인 SEM을 사용하여 전산모사를 실행하는 과정; 전산모사와 함께 SEM을 통해 시간에 따른 웨이퍼의 표면 변화를 분석하고 중간결과를 나타내는 과정; 상기 매개변수 입력과정 중 입력된 가공시간에 도달되었는가를 확인하는 과정; 지정된 가공시간에 도달하지 않았으면 상기 SEM에 의한 전산모사 실행과정으로 피드백하여 반복 작업을 수행하고, 지정된 가공시간에 도달하였으면 작업을 종료하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 챔버의 진단방법.The method of claim 9, wherein analyzing the surface of the wafer comprises: drawing a shape of a plasma chamber; Selecting a module to use (CSM, NSM, SEM); Inputting parameters of process conditions; Performing computer simulation using both CSM / EMM and NSM separately; Analyzing the characteristics of each module during the simulation and presenting the intermediate results; Checking whether the CSM and the NSM converge with the intermediate result in a normal state; If the CSM and NSM have not converged, performing a repetitive operation by feeding back each of the computer simulation execution processes; Checking if the CSM and NSM have converged and continue to have mutual influence; If the CSM and the NSM continue to influence each other, exchanging data with each other, and then feeding back to the computer simulation process to perform repetitive tasks; Performing computer simulation using SEM, a wafer surface analysis module, if the CSM and NSM do not affect each other; Analyzing the surface change of the wafer with time through SEM and showing the intermediate result through computer simulation; Checking whether the processing time entered during the parameter input process has been reached; If the specified processing time has not been reached, performing a repetitive operation by feeding back to the computer simulation execution process by the SEM, and ending the operation if the specified processing time has been reached.
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