KR101106115B1 - 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치를 개시한다. 상기 감쇄장치는 공정챔버의 전면투명창에 설치되는 어댑터에 플라즈마광의 세기를 감쇄시킬 수 있도록 하는 광 감쇄기를 구성한 것으로, 이를 통해 공정챔버에서 방출되는 전반적인 플라즈마광의 세기를 감쇄시켜 스펙트럼 분석에 의한 리크 검출시 필요로 하는 특정파장영역의 포화현상을 방지하여 공정챔버내의 리크 검출 및 공정 진행의 이상유무를 판단하는 프로세스가 오류없이 정밀하게 진행시키는 특징을 갖는다.

공정챔버, 분광기, 광섬유케이블, 감쇄커넥터

Description

공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치{Plasma light intensity attenuation apparatus of process chamber}

본 발명은 반도체 및 LCD 제조장비에서 공정챔버의 변화를 모니터링함은 물론 리크를 정밀하게 검출할 수 있도록 플라즈마로부터 방출되는 광의 세기(광량)를 감쇄시키는 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 및 LCD의 제조를 위한 공정챔버에서 플라즈마로부터 방출되는 광을 측정함에 있어 플라즈마로부터 방출되는 전체 파장대역의 광 세기를 감쇄시키면서 리크 검출을 위한 특정파장영역의 광 세기가 포화되는 현상을 방지하고, 이를 통해 공정챔버내의 리크 검출이 오류없이 진행될 수 있도록 하는 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치에 관한 것이다.

진공에서 플라즈마를 사용하는 장비를 이용한 증착공정에 있어, 공정챔버에서 리크의 발생으로 장비 불량이 초래되는 것을 방지하도록, 종래에는 공정챔버와 분광기를 광섬유 케이블로 연결하여, 상기 공정챔버의 공정 진행시 발생하는 플라즈마의 광세기를 검출하고 분석하여 리크를 검출하였다.

즉, 상기 분광기는 의문시되는 샘플에 의한 흡수 양 또는 반사 양에 의하거나 적당하게 에너지화 되었을 때 샘플로부터 방사되는 양에 의해 플라즈마 광의 세 기를 특정하는 것으로, 분광 측정의 주요 목적은 알려지지 않은 재료의 화학적 성분을 규명하거나 구조, 동작 또는 알려진 재료 또는 목적물의 환경적인 특성(내부온도, 압력 자장세기 등)의 상세함을 설명할 수 있도록 한 것이다.

일예로, 상기 분광기는 광학적 방사 분광기술(optical emission spectroscopy)로서 플라즈마 공정을 모니터링하도록 사용되기도 하는데, 이는 플라즈마 방전(plasma discharge)으로부터의 플라즈마광을 측정하여 플라즈마 공정을 모니터링하는 것이다.

즉, 플라즈마 내에 존재하는 가스는 원자와 분자의 특성에 의해 플라즈마 광이 방출되며, 상기 방출되는 플라즈마광을 수집하여 스펙트럼 분석(spectral analysis)을 통해 플라즈마 공정을 모니터링하는 것이다.

상기와 같이 광학적 방사 분광기술을 이용하여 검사대상물인 공정챔버내 플라즈마광을 수집하기 위해서는 일반적으로 광섬유 케이블(optical fiber cable)과 분광기가 마련되는 것이다.

이때, 상기 공정챔버의 광학포트인 전면투명창에는 집광렌즈(Collimating lens)와 어댑터가 장착되고, 상기 어댑터에는 광섬유 케이블의 일단이 연결되며, 상기 광섬유 케이블의 타단은 공정챔버의 외부에 배치되는 분광기가 연결되도록 하였다.

이에따라, 종래에는 상기 전면투명창을 통해 방출되어 집광렌즈를 통해 집광이 이루어진 플라즈마광을 광섬유 케이블이 수집하여 분광기에 송출하고, 상기 분광기는 상기 수집되는 플라즈마광의 스펙트럼을 분석한 후 이를 전기적신호로 변환 한다.

그러면, 상기 분광기에 의해 전기적신호로 변환되는 플라즈마광의 스펙트럼 분석정보는 프로세서(미도시)에 전달되고, 따라서 상기 프로세서는 플라즈마광에 대한 최종 분석을 진행하여, 상기 공정챔버내의 리크가 발생하였는지를 판단하게 되는 것이다.

그러나, 종래 공정챔버와 분광기를 연결하는 광섬유 케이블에는 감쇄기가 구성되어 있지 않아 공정챔버의 공정진행시 플라즈마로부터 방출되는 광의 세기(광량)를 전혀 감쇄시킬 수 없었으며, 이에따라 광섬유 케이블을 통해 분광기로 송출되는 플라즈마광에서는 포화현상이 발생하는 문제가 있다.

그러면, 상기 분석기에서는 포화현상이 발생되는 플라즈마광의 스펙트럼을 분석할 수 밖에 없고, 이는 스펙트럼 분석에 의한 리크 검출시 필요로 하는 특정파장영역(자외선(UV)의 200∼400㎚ 범위내 파장영역, 가시광선과 적외선의 400∼850㎚ 범위내 파장영역)에도 영향을 미치게 되면서, 공정챔버내의 리크 검출 및 공정 진행의 이상유무를 판단하는 프로세스를 방해하는 요소로 작용하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 공정챔버의 전면투명창에 설치되는 어댑터에 플라즈마광의 세기를 감쇄시킬 수 있도록 하는 광 감쇄기를 구성함으로써, 공정챔버에서 방출되는 전반적인 플라즈마광의 세기를 감쇄시켜 스펙트럼 분석에 의한 리크 검출시 필요로 하는 특정파장영역(자외선(UV)의 200∼400㎚ 범위내 파장영역, 가시광선과 적외선의 400∼850㎚ 범위내 파장영역)의 포화현상을 방지하여 공정챔버내의 리크 검출 및 공정 진행의 이상유무를 판단하는 프로세스가 오류없이 정밀하게 진행될 수 있도록 하는 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치는, 공정챔버의 광학포트인 전면투명창에 어댑터가 장착되고, 상기 어댑터에는 광섬유 케이블의 일단이 연결되며, 상기 광섬유 케이블의 타단은 분광기에 연결 구성함에 있어서, 상기 광섬유 케이블의 일단에는 상기 어댑터에 결합되며, 상기 전면투명창으로부터 방출되는 플라즈마광의 세기를 감쇄하여 상기 광섬유 케이블에 전달하는 감쇄커넥터를 구성한 것이다.

또한, 상기 감쇄커넥터는 상기 어댑터에 결합되는 단자를 일측에 형성한 것으로, 내부에는 상기 공정챔버의 전면투명창측에 위치하고 상기 전면투명창을 통해 방출되는 플라즈마광이 유입되는 제 1 유로; 상기 제 1 유로의 폭보다 좁게 형성되 고, 상기 제 1 유로에 유입되는 플라즈마광의 통과량을 줄이는 방식으로 광세기의 감쇄가 이루어지도록 하는 감쇄유로; 및, 상기 감쇄유로에서 광세기가 감쇄된 플라즈마광을 상기 광섬유 케이블로 전달하는 제 2 유로; 를 형성한 것이다.

또한, 제 2 유로는 상기 감쇄유로의 폭보다 넓게 구성된다.

또한, 상기 제 2 유로는 상기 제 1 유로의 폭과 같거나 또는 넓게 구성된다.

또한, 상기 제 2 유로의 선단측에는 상기 감쇄유로를 통해 광세기가 감쇄된 플라즈마광을 집광하여 상기 광섬유 케이블로 전달하는 집광렌즈를 형성한 것이다.

이와 같이 본 발명은 공정챔버의 전면투명창에 설치되는 어댑터에 플라즈마광의 세기를 감쇄시킬 수 있도록 하는 광 감쇄기를 구성한 것으로, 이에따라 공정챔버에서 방출되는 전반적인 플라즈마광의 세기를 감쇄시켜 스펙트럼 분석에 의한 리크 검출시 필요로 하는 특정파장영역(자외선(UV)의 200∼400㎚ 범위내 파장영역, 가시광선과 적외선의 400∼850㎚ 범위내 파장영역)의 포화현상을 방지하여 공정챔버내의 리크 검출 및 공정 진행의 이상유무를 판단하는 프로세스가 오류없이 정밀하게 진행되는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치의 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 감쇄커넥터의 구조를 보인 단면도를 도시한 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치는, 공정챔버(100)의 광학포트인 전면투명창(101)에 어댑터(102)를 형성하고, 상기 어댑터(102)에 광섬유케이블(C)의 일단을 연결하며, 상기 괌성유케이블(C)의 타단을 분광기(103)를 결합 구성할 때, 상기 어댑터(102)와 상기 광섬유케이블(C)의 일단을 연결시키는 매개체인 감쇄커넥터(10)와, 집광렌즈(20)를 포함한 것이다.

이때, 상기 감쇄커넥터(10)는 상기 전면투명창(101)으로부터 방출되는 플라즈마광의 세기를 감쇄시켜 리크 검출에 필요로 하는 특정파장영역(자외선(UV)의 200∼400㎚ 범위내 파장영역, 가시광선과 적외선의 400∼850㎚ 범위내 파장영역)에서의 포화현상이 발생되지 않도록 하는 것으로, 이를 위해 일측에는 상기 어댑터(102)로의 결합을 위한 단자(11)가 구성되고, 내부에는 제 1,2 유로(U1)((U2) 및 감쇄유로(U2)가 구성된다.

상기 제 1 유로(U1)는 일정폭으로서 상기 공정챔버(100)의 전면투명창(101)측에 위치하는 것으로, 상기 전면투명창(101)을 통해 플라즈마광이 방출될 때 상기 방출되는 플라즈마광의 유입이 이루어지도록 한 것이다.

상기 감쇄유로(U3)는 상기 제 1 유로(U1)의 폭보다는 좁게 형성된 것으로, 상기 제 1 유로(U1)에 유입되는 플라즈마광의 통과량을 줄이는 방식으로 플라즈마광의 세기를 감쇄시키도록 구성된다.

상기 제 2 유로(U2)는 상기 감쇄유로(U3)에서 광세기가 감쇄된 플라즈마광을 상기 집광렌즈(20)를 통해 광섬유 케이블(C)로 전달하도록 구성되며, 그 폭은 상기 감쇄유로(U3)보다는 넓게 구성하는 한편, 상기 제 1 유로(U1)와는 같거나 또는 넓게 구성한 것이다.

상기 집광렌즈(20)는 상기 제 2 유로(U2)의 선단측에 구성된 것으로, 상기 감쇄유로(U3)를 통해 광세기가 감쇄되는 플라즈마광을 상기 광섬유 케이블(C)이 수집할 수 있도록 상기 플라즈마광을 집광하도록 구성된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 감쇄장치는 첨부된 도 1 및 도 2에서와 같이, CVD장비(또는 Etch 장비)의 공정챔버(100)내에 공정용 가스를 주입한 후 RF전력을 인가하여, 상기 공정챔버(100)에 주입된 공정용 가스가 공정용 RF 발생장치(미도시)에서 발생된 고주파에 의해 플라즈마 상태로 활성화되어 기판 위에 박막을 증착하는 공정을 진행시, 상기 공정챔버(100)에서는 플라즈마광이 발생되고, 상기 플라즈마광은 상기 공정챔버(100)의 광학포트인 전면투명창(101)을 통해 외부로 방출된다.

이때, 상기 전면투명창(101)에는 어댑터(102)가 구성되고, 상기 어댑터(102)에는 감쇄커넥터(10)가 결합되며, 상기 감쇄커넥터(10)에는 광섬유 케이블(C)의 일단이, 그리고 상기 광섬유 케이블(C)의 타단은 분광기(103)에 연결되어 있는 바,

상기 전면투명창(101)을 통해 외부 방출이 이루어지는 플라즈마광은 상기 감쇄커넥터(10)의 내부에 구성되는 제 1 유로(U1) 및 감쇄유로(U3)와 제 2 유로(U2)를 거쳐 그 광세기가 감쇄된 상태로 상기 광섬유 케이블(C)에 안내된다.

즉, 상기 제 1 유로(U1)는 상기 전면투명창(101)을 통해 플라즈마광이 방출될 때 상기 방출되는 플라즈마광의 유입이 이루어지도록 한다.

그러면, 상기 제 1 유로(U1)에 유입되는 플라즈마광은 상기 제 1 유로(U1)의 폭보다 좁은 폭을 가지는 상기 감쇄유로(U3)를 통과할 때 그 통과량은 적을 수 밖에 없으며, 이에따라 상기 감쇄유로(U3)를 통해 상기 제 2 유로(U2)로 안내되는 플라즈마광의 세기는 감쇄되면서 포화현상은 발생하지 않게 된다.

이때, 상기 제 2 유로(U2)의 선단측에는 집광렌즈(20)가 구성되어 있으므로, 상기 감쇄유로(U3)를 통해 광세기가 감쇄되는 플라즈마광은 상기 집광렌즈(20)에 의해 집광이 이루어진 후 상기 유로(U2)를 거치게 되고, 이에따라 광섬유 케이블(C)은 상기 광세기가 감쇄된 플라즈마광을 수집한 후 이를 분광기(103)로 전달된다.

그러면, 상기 분광기(103)는 상기 수집되는 플라즈마광의 스펙트럼, 즉 자외선(UV)의 200∼400㎚ 범위내 파장영역이나, 가시광선과 적외선의 400∼850㎚ 범위내 파장영역에 해당하는 스펙트럼을 분석한 후 이를 전기적신호로 변환시켜 프로세서(미도시)에 전달하는 바,

상기 프로세서에서는 플라즈마광에 대한 최종 분석을 진행하여, 상기 공정챔버(100)내의 공정진행상태는 물론, 상기 플라즈마광에 질소(N2), 산소(O2), 아르곤(Ar) 등의 스펙트럼이 포함되었는지를 분석할 수 있고 그 분석으로부터 상기 공정챔버(100)내에 리크가 발생하였는지를 오류없이 정밀하게 판단할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야 에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치의 전체 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 감쇄커넥터의 구조를 보인 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10; 감쇄커넥터 11; 단자

20; 집광렌즈 100; 공정챔버

101; 전면투명창 102; 어댑터

103; 분광기 C ; 광섬유 케이블

U1,U2; 제 1,2 유로 U3; 감쇄유로

Claims (5)

1. 공정챔버의 광학포트인 전면투명창에 어댑터가 장착되고, 상기 어댑터에는 광섬유 케이블의 일단이 연결되며, 상기 광섬유 케이블의 타단은 분광기에 연결 구성하는 것에 있어서,

   상기 광섬유 케이블의 일단에는 상기 어댑터를 결합하고,

   상기 어댑터에는 상기 전면투명창으로부터 방출되는 플라즈마광의 세기를 감쇄하여 상기 광섬유 케이블에 전달하도록, 상기 어댑터에 결합되는 단자를 일측에 형성하는 감쇄커넥터를 결합 구성하되,

   상기 감쇄커넥터의 내부에는 상기 공정챔버의 전면투명창측에 위치하고 상기 전면투명창을 통해 방출되는 플라즈마광이 유입되는 제 1 유로; 상기 제 1 유로의 폭보다 좁게 형성되고, 상기 제 1 유로에 유입되는 플라즈마광의 통과량을 줄이는 방식으로 광세기의 감쇄가 이루어지도록 하는 감쇄유로; 및, 상기 감쇄유로에서 광세기가 감쇄된 플라즈마광을 상기 광섬유 케이블로 전달하는 제 2 유로; 를 형성하고,

   상기 제 2 유로의 선단측에는 상기 감쇄유로를 통해 광세기가 감쇄된 플라즈마광을 집광하여 상기 광섬유 케이블로 전달하는 집광렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 유로는 상기 감쇄유로의 폭보다 넓게 구성하는 것을 특징으로 하는 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 유로는 상기 제 1 유로의 폭과 같거나 또는 넓게 구성하는 것을 특징으로 하는 공정챔버의 플라즈마광 세기 감쇄장치.
5. 삭제

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