KR101335011B1 - Optical emission spectrometer having the scanning zoom lens - Google Patents

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KR101335011B1
KR101335011B1 KR1020120112004A KR20120112004A KR101335011B1 KR 101335011 B1 KR101335011 B1 KR 101335011B1 KR 1020120112004 A KR1020120112004 A KR 1020120112004A KR 20120112004 A KR20120112004 A KR 20120112004A KR 101335011 B1 KR101335011 B1 KR 101335011B1
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정훈
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한국생산기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a spectrum analyzer having a scanning zoom lens and the study of technical of the present invention is to provide the spectrum analyzer having the scanning zoom lens which analyzes a gas spectrum while scanning the inner side of a process chamber from an X-axis to a Y-axis and performs precise gas spectrum analysis. The present invention discloses the spectrum analyzer having the scanning zoom lens comprising; the process chamber in which a wafer is etched by plasma when the wafer is settled on a chuck; a scanning zoom lens part which is combined to the process chamber and scans the process chamber from the X-axis to the Y-axis and scans gas components inside the process chamber; and a spectrum part which analyzes the gas components inside the process chamber based on an optical signal inputted from the scanning zoom lens part. [Reference numerals] (110) Plasma;(131) Sensor part;(132) Control part;(AA) Y axis;(BB) X axis

Description

스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기{Optical Emission Spectrometer having the scanning zoom lens}Optical Emission Spectrometer having the scanning zoom lens

본 발명의 일 실시예는 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기에 관한 것이다.One embodiment of the present invention is directed to a spectroscopic analyzer having a scanning zoom lens.

플라즈마는 반도체 제조를 포함하여 많은 산업 분야에서 이용되고 있다. 반도체 제조를 위한 플라즈마 공정은 대표적으로 공정 챔버에 웨이퍼를 탑재하는 단계와, 원하는 공정을 달성하도록 일정한 시간동안 웨이퍼를 플라즈마에 노출시키는 단계를 포함한다. 반도체 집적 회로 제조 분야에서 사용되는 플라즈마 처리 단계는 통상적으로 증착, 에칭 및 세정을 포함한다. 일련의 플라즈마 처리 단계를 통하여 웨이퍼 상에 기능을 갖는 집적 회로가 형성된다.Plasma is used in many industries, including semiconductor manufacturing. Plasma processes for semiconductor manufacturing typically include mounting a wafer in a process chamber and exposing the wafer to plasma for a period of time to achieve the desired process. Plasma processing steps used in the field of semiconductor integrated circuit fabrication typically include deposition, etching and cleaning. A series of plasma processing steps results in an integrated circuit having a function on the wafer.

단일 웨이퍼는 수천개의 집적 회로를 포함할 수 있으며, 따라서 플라즈마 처리 단계가 제대로 수행된다면, 집적 회로가 높은 수율로 반도체 웨이퍼에서 제조된다. 그런데, 플라즈마 공정에서의 에러(error)는 집적 회로상에 결함을 만들고, 이것은 웨이퍼 상에 형성되는 집적 회로의 제조 수율을 낮추는 원인이 된다.A single wafer can contain thousands of integrated circuits, so if the plasma processing step is performed properly, the integrated circuits are fabricated on semiconductor wafers with high yields. By the way, errors in the plasma process create defects on the integrated circuit, which lowers the manufacturing yield of the integrated circuit formed on the wafer.

플라즈마 공정에서의 에러는 첫째, 정확한 시간 또는 플라즈마 공정의 정확한 "종단점"에서 플라즈마 공정을 정지하지 못할 경우와 둘째, 웨이퍼 전면에서 플라즈마의 불균일성이다. 미세 패터닝에서의 가장 중요한 사항은 목표로 하는 패턴 크기(critical dimension: CD)로 웨이퍼 전면에 균일하게, 결함없이 만드는 것이다. 이러한 관점에서 시간적인 에러의 경우 플라즈마 에칭 공정에서, 웨이퍼 상의 두재료층 중 에칭 종단점이 두번째 재료층이라고 가정할 경우, 에칭 공정이 너무 일찍 중지되면 두번째 층이 완전히 에칭되지 않은 상태로 끝나기 때문에, 실제로 에칭 공정이 완료되지 않은 것이 된다. 또는, 플라즈마 에칭 공정이 에칭 종단점 이후에도 지속된다면, 두번째 재료층도 에칭됨으로써, 과도한 에칭이 수행되고, 이것 역시 결함 있는 집적 회로의 형성을 의미한다. 이에 따라 후공정에서 결함이 발생하고, 이는 곧 결함 있는 집적 회로의 형성을 의미한다. 정확하지 않은 에칭 종단점은 목표로 하는 패턴 크기의 오차를 발생시킬 수 있어서 매우 중요한 변수가 된다.Errors in the plasma process are, firstly, failure to stop the plasma process at the correct time or at the exact "end point" of the plasma process, and secondly, the non-uniformity of the plasma across the wafer front. The most important thing in fine patterning is to make the target critical dimension (CD) uniform and flawless across the wafer. From this point of view, in the case of temporal error, in the plasma etching process, assuming that the etching endpoint of the two material layers on the wafer is the second material layer, if the etching process is stopped too early, the second layer ends up in an unetched state completely. The etching process is not completed. Or, if the plasma etch process continues after the etch endpoint, the second layer of material is also etched so that excessive etching is performed, which also means the formation of a defective integrated circuit. This results in defects in the post process, which means the formation of defective integrated circuits. Inaccurate etch endpoints can be a very important variable because they can introduce errors in the target pattern size.

플라즈마의 불균일한 특성은 웨이퍼 전면에 목표로 하는 패턴 크기를 균일하게 만드는데 중요한 특성이다. 이를 극복하기 위하여 패턴의 설계 데이터로 보정을 하는 경우가 있으나 무한정 적용이 되지 않고 일정한 범위 내에서 가능하기 때문에 플라즈마 균일도를 모니터링하고 유지하는 것이 중요하다.The nonuniform nature of the plasma is important for making the target pattern size uniform across the wafer front. In order to overcome this, the design data of the pattern may be corrected, but it is important to monitor and maintain the plasma uniformity because it is possible to be applied within a certain range without being applied indefinitely.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 기존의 플라즈마 공정 챔버의 광 스펙트럼(optical spectrum) 분석장치는 일차원적인 위치에서 광신호를 검출하는 문제점이 있어 이를 이차원으로 확장하여 보다 정밀하게 플라즈마 공정을 모니터링 하고자 한다.The problem to be solved by the present invention is that the optical spectrum analyzer of the conventional plasma process chamber has a problem of detecting an optical signal at a one-dimensional position, so that it is expanded to two-dimensional to monitor the plasma process more precisely.

본 발명의 일 실시예는 공정 챔버의 내부를 X축 및 Y축으로 스캔하면서 가스 스펙트럼을 분석하여 보다 정밀한 가스 스펙트럼 분석이 가능한 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a spectroscopic analyzer having a scanning zoom lens capable of more precise gas spectrum analysis by analyzing the gas spectrum while scanning the interior of the process chamber on the X-axis and Y-axis.

본 발명의 일 실시예는 척 위에 웨이퍼가 안착되면, 플라즈마에 의해 상기 웨이퍼가 에칭되도록 하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 결합되어 X축 및 Y축으로 스캔하며, 상기 공정 챔버 내부의 가스 성분을 스캔하는 스캐닝 줌 렌즈부; 및, 상기 스캐닝 줌 렌즈부로부터 입력받은 광신호에 기초하여, 상기 공정 챔버 내부의 가스 성분을 분석하는 분광부를 포함한다.One embodiment of the present invention includes a process chamber for allowing the wafer to be etched by plasma when the wafer is seated on the chuck; A scanning zoom lens unit coupled to the process chamber to scan in X and Y axes and scanning gas components in the process chamber; And a spectroscopic unit analyzing a gas component in the process chamber based on the optical signal received from the scanning zoom lens unit.

상기 스캐닝 줌 렌즈부는 상기 공정 챔버에 구비된 관찰창에 설치될 수 있다.The scanning zoom lens unit may be installed in an observation window provided in the process chamber.

상기 스캐닝 줌 렌즈부는 상기 공정 챔버로부터의 광이 입사되는 스캐닝 렌즈 모듈; 상기 스캐닝 렌즈 모듈로부터의 광이 X축 방향으로 이동하면서 입사하도록 하는 X축 광 입사 조절부; 및, 상기 X축 광 입사 조절부로부터의 광이 Y축 방향으로 이동하면서 입사하도록 하는 Y축 광 입사 조절부를 포함한다.상기 분광부는 상기 스캐닝 줌 렌즈부로부터의 광을 센싱하여 파장별 광세기를 분석하는 센서부; 및 상시 센서부에 의해 센싱된 파장별 광세기를 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.The scanning zoom lens unit may include a scanning lens module to which light from the process chamber is incident; An X-axis light incident controller for allowing light from the scanning lens module to be incident while moving in the X-axis direction; And a Y-axis light incidence adjusting unit which allows light from the X-axis light incidence adjusting unit to be incident while moving in the Y-axis direction. The spectroscopic unit senses light from the scanning zoom lens unit to adjust light intensity for each wavelength. A sensor unit for analyzing; And a controller for outputting light intensity for each wavelength sensed by the sensor unit at all times.

상기 스캐닝 렌즈 모듈은 내부에 광 섬유를 수용하는 하우징; 상기 하우징의 내측에 설치되며, 상기 공정 챔버로부터의 광이 입사되는 줌 렌즈 블록; 및 상기 하우징의 내측에 설치되며, 상기 줌 렌즈 블록으로부터의 광을 상기 광 섬유에 전달하는 커플링 렌즈를 포함할 수 있다.The scanning lens module may include a housing accommodating optical fibers therein; A zoom lens block installed inside the housing and to which light from the process chamber is incident; And a coupling lens installed inside the housing and transferring the light from the zoom lens block to the optical fiber.

상기 X축 광 입사 조절부는 X축 방향으로 회전하는 X축 스캐너 및 상기 X축 스캐너에 결합된 동시에 상기 스캐닝 렌즈 모듈이 결합된 X축 연결부를 포함하고, 상기 Y축 광 입사 조절부는 Y축 방향으로 회전하는 Y축 스캐너 및 상기 Y축 스캐너에 결합된 동시에 상기 X축 광 입사 조절부가 결합된 Y축 연결부를 포함할 수 있다.The X-axis light incident controller includes an X-axis scanner rotating in the X-axis direction and an X-axis connection unit coupled to the X-axis scanner and simultaneously coupled with the scanning lens module, and the Y-axis light incident controller is Y-axis. It may include a Y axis connecting portion coupled to the rotating Y-axis scanner and the Y-axis scanner and the X-axis light incident control unit is coupled.

본 발명의 일 실시예는 공정 챔버의 내부를 X축 및 Y축으로 스캔하면서 가스 스펙트럼을 분석함으로써, 보당 정밀한 가스 스펙트럼 분석이 가능한 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a spectroscopic analyzer having a scanning zoom lens capable of accurate gas spectrum analysis per scan by analyzing the gas spectrum while scanning the interior of the process chamber in the X-axis and Y-axis.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 분석기 중 분광부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기 중 스캐닝 줌 렌즈부의 구성을 도시한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기에 의한 파장별 광세기를 도시한 그래프이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a spectroscopic analyzer having a scanning zoom lens according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a spectrometer of a spectrometer according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a scanning zoom lens unit of a spectroscopic analyzer having a scanning zoom lens according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing light intensity for each wavelength by a spectroscopic analyzer having a scanning zoom lens according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기(100)를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a spectroscopic analyzer 100 having a scanning zoom lens according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기(100)는 공정 챔버(110), 스캐닝 줌 렌즈부(120) 및 분광부(130)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the spectroscopic analyzer 100 having a scanning zoom lens according to the present invention includes a process chamber 110, a scanning zoom lens unit 120, and a spectroscopic unit 130.

공정 챔버(110)는 C2F6, Ar, O2 및 N2와 같은 각종 공정 가스가 공정 챔버(110)의 내부로 도입되도록 하는 공정 가스 도입관(111a) 및 공정 가스 도입관(111a)에 설치된 도입관 밸브(111b), 그리고 공정 챔버(110)의 내부 가스를 배기하는 배기관(112a) 및 배기관(112a)에 설치된 배기관 밸브(112b)를 더 포함할 수 있다. 또한, 공정 챔버(110)는 공정 가스가 플라즈마 상태가 되어 웨이퍼가 에칭 또는 웨이퍼에 소정 재료가 증착되도록 RF 신호를 인가하는 고주파 전원 공급부(113), 내부의 척(114)에 정전기가 유도되도록 하여 웨이퍼를 고정하도록 하는 고전압 공급부를 더 포함한다. 더불어, 공정 챔버(110)는 하기할 스캐닝 줌 렌즈부(120)가 장착되는 관찰창(116)을 더 포함한다. 이러한 관찰창(116)은 척(114)과 같은 높이 또는 상대적으로 더 높은 위치에 설치될 수 있다. 더불어, 이러한 관찰창(116)은 공정 챔버(110)의 측면벽에 마련된 개구가 빛의 투과성이 우수한 두 개의 투명한 내열내압유리창에 의해 밀폐되는 형상으로 마련되며, 투명 내열내압유리창과 공정 챔버(110) 사이에 내열 실리콘 등에 의해 밀폐처리가 되어 공정 챔버(110) 내부의 가스가 유출되는 것이 방지되도록 될 수 있으나, 이러한 구성으로 본 발명이 한정되지 않는다. 물론, 관찰창(116)에는 플라즈마로부터 발생된 빛을 응축시키고 빛의 강도를 증폭하기 위한 렌즈가 더 설치될 수 있다.Process chamber 110 is C 2 F 6 , Ar, O 2 And a process gas introduction pipe 111a and an introduction pipe valve 111b installed in the process gas introduction pipe 111a for introducing various process gases such as N 2 into the process chamber 110, and the process chamber 110. It may further include an exhaust pipe 112a for exhausting the internal gas of the exhaust pipe 112b installed in the exhaust pipe 112a. In addition, the process chamber 110 allows the static electricity to be induced in the chuck 114 and the high frequency power supply 113 for applying an RF signal so that the process gas is in a plasma state so that the wafer is etched or a predetermined material is deposited on the wafer. It further includes a high voltage supply for securing the wafer. In addition, the process chamber 110 further includes an observation window 116 to which the scanning zoom lens unit 120 to be described below is mounted. This viewing window 116 may be installed at the same height or relatively higher position as the chuck 114. In addition, the observation window 116 is provided in a shape in which the opening provided in the side wall of the process chamber 110 is sealed by two transparent heat-resistant pressure-resistant glass window having excellent light transmittance, and the transparent heat-resistant pressure-resistant glass window and the process chamber 110. The heat treatment may be performed by heat-resistant silicon or the like to prevent the gas from flowing out of the process chamber 110, but the present invention is not limited thereto. Of course, the observation window 116 may be further provided with a lens for condensing the light generated from the plasma and to amplify the light intensity.

스캐닝 줌 렌즈부(120)는 상술한 바와 같이 공정 챔버(110)의 관찰창(116)에 부착되며, 이는 광섬유(125)를 통하여 분광부(130)에 광학적으로 연결된다. 더불어, 아래에서 상세하게 설명하겠지만, 스캐닝 줌 렌즈부(120)는 공정 챔버(110)의 내부를 X축 및 Y축으로 스캔할 수 있다. 즉, 스캐닝 줌 렌즈부(120)는 공정 챔버(110) 내부의 가스 성분을 X축 및 Y축으로 스캔하면서 센싱할 수 있다. 여기서, Y축(또는 X축)은 X축(또는 Y축)에 대하여 대략 직각을 이룬다. 따라서, 본 발명에 따르면, 더욱 정밀하게 공정 챔부의 내부 가스 스펙트럼을 측정할 수 있게 된다. 다르게 표현하면, 종래에는 단순하게 관찰창(116)에 고정된 방식으로 공정 챔부의 내부 가스에 대한 스펙트럼을 측정하였으나, 본 발명에서는 X축 및 Y축으로 스캔하면서 공정 챔버(110)의 내부 가스에 대한 스펙트럼을 측정함으로써, 종래에 비해 더욱 정밀한 가스 스펙트럼 측정이 가능해진다.The scanning zoom lens unit 120 is attached to the observation window 116 of the process chamber 110 as described above, which is optically connected to the spectroscope 130 through the optical fiber 125. In addition, as will be described in detail below, the scanning zoom lens unit 120 may scan the inside of the process chamber 110 with X and Y axes. That is, the scanning zoom lens unit 120 may sense the gas component inside the process chamber 110 while scanning the X and Y axes. Here, the Y axis (or X axis) is approximately perpendicular to the X axis (or Y axis). Therefore, according to the present invention, it is possible to measure the internal gas spectrum of the process chamber portion more precisely. In other words, the spectrum of the internal gas of the process chamber is conventionally measured in a manner fixed to the observation window 116, but in the present invention, the internal gas of the process chamber 110 is scanned while scanning on the X and Y axes. By measuring the spectrum with respect to the gas spectrum, it becomes possible to measure gas spectrum more precisely than before.

분광부(130)는 상술한 바와 같이 스캐닝 줌 렌즈부(120)에 광섬유(125)를 통하여 광학적으로 연결된다. 따라서, 분광부(130)는 기본적으로 스캐닝 줌 렌즈부(120)로부터 입력받은 광신호에 기초하여, 공정 챔버(110)의 내부 가스 성분을 파장별 광세기로 분석할 수 있다. 또한, 부가적으로 분광부(130)는 웨이퍼가 에칭 종단점에 도달하였을 경우 상기 도입관 밸브(111b), 배기관 밸브(112b) 및 고주파 전원 공급부(113) 등을 직접 제어하여, 추가적인 웨이퍼 에칭이 진행되지 않도록 할 수도 있다.The spectroscope 130 is optically connected to the scanning zoom lens unit 120 through the optical fiber 125 as described above. Therefore, the spectroscope 130 may basically analyze the internal gas component of the process chamber 110 by the light intensity for each wavelength based on the optical signal received from the scanning zoom lens unit 120. In addition, when the wafer reaches the etching end point, the spectroscope 130 directly controls the introduction pipe valve 111b, the exhaust pipe valve 112b, the high frequency power supply 113, and the like, so that additional wafer etching proceeds. You can also prevent it.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 분석기(100) 중 분광부(130)의 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of the spectroscope 130 of the spectrometer 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이 분광부(130)는 센서부(131) 및 제어부(132)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the spectroscope 130 includes a sensor 131 and a controller 132.

센서부(131)는 적어도 하나의 포토 센서(131a), 증폭기(131b), 아날로그디지털 컨버터(131c), 광세기 분석부(131d), 비교부(131e) 및 통신부(131f)를 포함한다.The sensor unit 131 includes at least one photo sensor 131a, an amplifier 131b, an analog-digital converter 131c, an optical intensity analyzer 131d, a comparator 131e, and a communication unit 131f.

포토 센서(131a)는 파장별 광세기를 감지할 수 있는 포토 다이오드 어레이일 수 있다. 이러한 포토 센서(131a)는 파장별 광세기를 감지함으로써, 플라즈마 공정 상태 예를 들면 에칭 종단점을 검출하는데 이용될 수 있다. 증폭기(131b)는 상기 포토 센서(131a)로부터 감지된 전기적 신호를 일정 레벨로 증폭한다. 아날로그디지털 컨버터(131c)는 일정 레벨로 증폭된 아날로그 값의 광세기를 디지털값의 광세기로 변환한다. 광세기 분석부(131d)는 파장별 광세기를 측정한다. 즉, 광세기 분석부(131d)는 가로축에 파장이, 세로축에 광세기가 그려진 그래프 형태의 데이터를 얻는다. 또한, 비교부(131e)는 광세기 분석부(131d)로부터 전송된 광데이터와, 정상 상태의 미리 저장된 광데이터를 비교할 수 있다. 더불어, 통신부(131f)는 제어부(132)와 센서부(131) 사이의 통신을 담당한다.The photo sensor 131a may be a photo diode array capable of sensing light intensity for each wavelength. The photo sensor 131a may be used to detect a plasma process state, for example, an etching endpoint, by sensing light intensity for each wavelength. The amplifier 131b amplifies the electrical signal sensed by the photo sensor 131a to a predetermined level. The analog-to-digital converter 131c converts the light intensity of the analog value amplified to a predetermined level into the light intensity of the digital value. The light intensity analyzer 131d measures light intensity for each wavelength. That is, the light intensity analyzer 131d obtains data in a graph form in which a wavelength is plotted on a horizontal axis and a light intensity is plotted on a vertical axis. In addition, the comparator 131e may compare the optical data transmitted from the light intensity analyzer 131d with the prestored optical data in a steady state. In addition, the communication unit 131f is in charge of communication between the control unit 132 and the sensor unit 131.

제어부(132)는 메인 프로세서(132a), 실시간 표시부(132b), 경고부(132c) 및 진단부(132d)를 포함한다.The control unit 132 includes a main processor 132a, a real time display unit 132b, a warning unit 132c, and a diagnosis unit 132d.

메인 프로세서(132a)는 광세기 분석부(131d)로부터 전송된 포토 센서(131a)의 광데이터와, 비교부(131e)에서 전송된 신호를 취합하여, 공정 챔버(110)의 상태를 표시하거나, 공정 챔버(110)의 동작을 제어하는 제어 신호를 발생시킨다.The main processor 132a collects optical data of the photo sensor 131a transmitted from the light intensity analyzer 131d and a signal transmitted from the comparator 131e to display the state of the process chamber 110, or A control signal for controlling the operation of the process chamber 110 is generated.

실시간 표시부(132b)는 메인 프로세서(132a)로부터 전송된 신호에 따라 공정 챔버(110) 내부의 가스 성분 데이터가 화면상에 표시되어, 사용자가 즉각적으로 플라즈마의 상태를 확인할 수 있도록 한다. 예를 들면, 실시간 표시부(132b)를 통하여, X축에 파장이, Y축에 광세기가 표시될 수 있다.The real-time display unit 132b displays the gas component data inside the process chamber 110 on the screen according to the signal transmitted from the main processor 132a, so that the user can immediately check the state of the plasma. For example, the wavelength may be displayed on the X axis and the light intensity may be displayed on the Y axis through the real time display unit 132b.

경고부(132c)는 메인 프로세서(132a)로부터 전송된 신호에 따라 경고음 또는 경고등을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 에칭 종단점을 나타내는 특정 가스의 성분이 기준치보다 많게 나타나는데도 불구하고 여전히 웨이퍼 에칭이 진행중이라면 메인 프로세서(132a)는 경고부(132c)를 동작시켜 작업자가 즉각적으로 이를 인지할 수 있도록 한다.The warning unit 132c may generate a warning sound or a warning lamp according to a signal transmitted from the main processor 132a. For example, if there are more components of a particular gas representing the etch endpoint than the reference value and the wafer is still etched, the main processor 132a may operate the alert 132c to allow the operator to immediately recognize it. .

진단부(132d)는 비교부(131e) 및 메인 프로세서(132a)로부터 전송된 신호에 따라 공정 챔버(110)의 작동 상태가 정상인지 혹은 오작동 중인지를 표시할 수 있다.The diagnosis unit 132d may display whether the operation state of the process chamber 110 is normal or malfunctioning according to signals transmitted from the comparator 131e and the main processor 132a.

이밖에도 메인 프로세서(132a)는 상술한 바와 같이 도입관 밸브(111b)의 개폐 여부, 배기관 밸브(112b)의 개폐 여부, 고주파 전원 공급부(113)의 동작 여부 및 고전압 전원 공급부(115)의 동작 여부를 제어할 수 있다.In addition, as described above, the main processor 132a determines whether the inlet pipe valve 111b is opened or closed, whether the exhaust pipe valve 112b is opened, whether the high frequency power supply 113 is operated, and whether the high voltage power supply 115 is operated. Can be controlled.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기(100) 중 스캐닝 줌 렌즈부(120)의 구성을 도시한 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a scanning zoom lens unit 120 of the spectroscopic analyzer 100 having a scanning zoom lens according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 스캐닝 줌 렌즈부(120)는 스캐닝 렌즈 모듈(121), X축 광 입사 조절부(122) 및 Y축 광 입사 조절부(123) 를 포함한다.As shown in FIG. 3, the scanning zoom lens unit 120 includes a scanning lens module 121, an X-axis light incident controller 122, and a Y-axis light incident controller 123.

스캐닝 렌즈 모듈(121)은 상술한 관찰창(116)의 외측에 결합되며, 이는 실질적으로 공정 챔버(110)로부터의 X축 및/또는 Y축의 광이 입사되도록 한다. 즉, 스캐닝 렌즈 모듈(121)을 통해 X축 및/또는 Y축의 광이 분광부(130)로 입사되도록 한다. 좀더 구체적으로 설명하면, 스캐닝 렌즈 모듈(121)은 내부에 광 섬유(125)를 수용하는 하우징(121a), 하우징(121a)의 내측에 설치되며, 공정 챔버(110)로부터의 광이 입사되는 줌 렌즈 블록(121b), 하우징(121a)의 내측에 설치되며, 줌 렌즈 블록(121b)으로부터의 광을 광 섬유(125)에 전달하는 커플링 렌즈(121c)를 포함한다. 여기서, 광 섬유(125)는 분광부(130)의 센서부(131)에 연결됨은 당연하다.The scanning lens module 121 is coupled to the outside of the observation window 116 described above, which substantially allows the light of the X-axis and / or Y-axis from the process chamber 110 to be incident. That is, the light of the X-axis and / or Y-axis is incident to the spectroscope 130 through the scanning lens module 121. In more detail, the scanning lens module 121 is installed inside the housing 121a and the housing 121a for accommodating the optical fiber 125 therein, and the light from which the light from the process chamber 110 is incident is zoomed in. It is installed inside the lens block 121b and the housing 121a, and includes a coupling lens 121c for transmitting the light from the zoom lens block 121b to the optical fiber 125. Here, it is obvious that the optical fiber 125 is connected to the sensor unit 131 of the spectroscope 130.

X축 광 입사 조절부(122)는 스캐닝 렌즈 모듈(121)을 X축 방향으로 일정 각도 회전시키도록 한다. 즉, X축 광 입사 조절부(122)는 예를 들면 스캐닝 렌즈 모듈(121)이 공정 챔버(110)에서 척(114)의 수평 방향을 따라 광이 입사되도록 한다. 다르게 설명하면, X축 광 입사 조절부(122)는 스캐닝 렌즈 모듈(121)이 척(114)의 수평 방향으로 공정 가스를 스캔하도록 한다.The X-axis light incident controller 122 rotates the scanning lens module 121 at an angle in the X-axis direction. That is, the X-axis light incident controller 122 allows the scanning lens module 121 to enter light along the horizontal direction of the chuck 114 in the process chamber 110. In other words, the X-axis light incident controller 122 causes the scanning lens module 121 to scan the process gas in the horizontal direction of the chuck 114.

여기서, X축 광 입사 조절부(122)는 X축 방향으로 회전하는 X축 스캐너(122a) 및 X축 스캐너(122a)에 결합된 X축 연결부(122d)를 포함한다. 실질적으로 X축 스캐너(122a)는 모터일 수 있으며, X축 연결부(122d)는 모터의 회전축에 결합된 형태일 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, X 축 연결부(122d)는 모터의 회전축에 결합된 제 1 X축 연결부(122b), 제 1 X축 연결부(122b)에 결합된 동시에, 스캐닝 렌즈 모듈(121)이 결합되는 제 2 X축 연결부(122c)를 포함한다. 따라서, X축 광 입사 조절부(122)의 동작에 따라 스캐닝 렌즈 모듈(121)이 통째로 X축 방향으로 일정 각도 회전하게 된다.Here, the X-axis light incident controller 122 includes an X-axis scanner 122a rotating in the X-axis direction and an X-axis connecting portion 122d coupled to the X-axis scanner 122a. Substantially, the X-axis scanner 122a may be a motor, and the X-axis connecting portion 122d may be coupled to a rotating shaft of the motor. More specifically, the X-axis connecting portion 122d is coupled to the first X-axis connecting portion 122b and the first X-axis connecting portion 122b coupled to the rotational axis of the motor, and at the same time, the scanning lens module 121 is coupled thereto. And a second X-axis connecting portion 122c. Therefore, according to the operation of the X-axis light incident controller 122, the scanning lens module 121 is rotated by an entire angle in the X-axis direction.

Y축 광 입사 조절부(123)는 스캐닝 렌즈 모듈(121) 을 Y축 방향으로 일정 각도 회전시키도록 한다. 즉, Y축 광 입사 조절부(123)는 예를 들면 스캐닝 렌즈 모듈(121)이 공정 챔버(110)에서 척(114)의 수직 방향을 따라 광이 입사되도록 한다. 다르게 설명하면, Y축 광 입사 조절부(123)는 스캐닝 렌즈 모듈(121)이 척(114)의 수직 방향으로 공정 가스를 스캔하도록 한다.The Y-axis light incident controller 123 rotates the scanning lens module 121 at an angle in the Y-axis direction. That is, the Y-axis light incident controller 123 allows the light to enter the scanning lens module 121 along the vertical direction of the chuck 114 in the process chamber 110. In other words, the Y-axis light incident controller 123 causes the scanning lens module 121 to scan the process gas in the vertical direction of the chuck 114.

여기서, Y축 광 입사 조절부(123)는 Y축 방향으로 회전하는 Y축 스캐너(123a) 및 Y축 스캐너(123a)에 결합된 Y축 연결부(123d)로 이루어질 수 있다. 실질적으로 Y축 스캐너(123a)는 모터일 수 있으며, Y축 연결부(123d)는 모터의 회전축에 결합된 형태일 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, Y 축 연결부(123d)는 모터의 회전축에 결합된 제 1 Y축 연결부(123b), 제 1 Y축 연결부(123b)에 결합된 동시에, X축 스캐너(122a)가 결합되는 제 2 Y축 연결부(123c)를 포함한다. 따라서, Y축 광 입사 조절부(123)의 동작에 따라 X축 광 입사 조절부(122) 및 스캐닝 렌즈 모듈(121)이 통째로 Y축 방향으로 일정 각도 회전하게 된다.The Y-axis light incident controller 123 may include a Y-axis scanner 123a rotating in the Y-axis direction and a Y-axis connecting portion 123d coupled to the Y-axis scanner 123a. Substantially, the Y-axis scanner 123a may be a motor, and the Y-axis connecting portion 123d may be coupled to a rotating shaft of the motor. In more detail, the Y-axis connecting portion 123d is coupled to the first Y-axis connecting portion 123b and the first Y-axis connecting portion 123b coupled to the rotational shaft of the motor, and the X-axis scanner 122a is coupled thereto. And a second Y-axis connecting portion 123c. Accordingly, the X-axis light incident controller 122 and the scanning lens module 121 are rotated by a predetermined angle in the Y-axis direction in accordance with the operation of the Y-axis light incident controller 123.

한편, 이러한 스캐닝 줌 렌즈부(120)는 상술한 바와 같이, 공정 챔버(110)의 관찰창(116)의 외측에 결합되는데, 이러한 스캐닝 줌 렌즈부(120)와 공정 챔버(110) 사이의 결합 관계는 당업자에게 자명한 것이므로, 여기서 스캐닝 줌 렌즈부(120)와 공정 챔버(110) 사이의 구체적 결합 관계의 설명은 생략한다.On the other hand, the scanning zoom lens unit 120 is coupled to the outside of the observation window 116 of the process chamber 110, as described above, the coupling between the scanning zoom lens unit 120 and the process chamber 110 Since the relationship is obvious to those skilled in the art, a description of the specific coupling relationship between the scanning zoom lens unit 120 and the process chamber 110 is omitted here.

이와 같이 하여, 본 발명은 X축 뿐만 아니라 Y축으로 공정 챔버(110)의 내부를 스캔하면서 가스의 파장별 세기를 측정할 수 있음으로써, 공정 챔버(110)의 내부에 존재하는 각종 가스의 상태를 더욱 정밀하게 파악할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 식각 종단점 등을 더욱 정확하게 판단할 수 있고, 이에 따라 본 발명은 미세화되어 가는 웨이퍼의 제조 공정에 적합하다.In this way, the present invention can measure the intensity of each wavelength of the gas while scanning the interior of the process chamber 110 in the Y axis as well as the X axis, the state of the various gases present inside the process chamber 110 Can be identified more precisely. Therefore, the etching endpoint of the wafer can be more accurately determined, and accordingly, the present invention is suitable for the manufacturing process of the wafer becoming finer.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기(100)에 의한 파장별 광세기를 도시한 그래프이다. 4 is a graph showing light intensity for each wavelength by the spectroscopic analyzer 100 having a scanning zoom lens according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분광 분석기(100)에 의하면 실시간 표시부(132b)를 통해 가로축에는 파장이, 세로축에는 광세기가 표시될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 위에 TEOS 및 포토레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼를 C2F6로 에칭할 경우, CF, NO, CF2, CN, He, SiF 등이 검출될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 248nm에서 CF 또는 NO가, 251.6nm, 258nm, 288nm에서 CF2가, 385nm에 CN 또는 He, 437nm에 C2가, 440nm에서 SiF가, 467nm에 C2가 검출될 수 있다.As shown in FIG. 4, according to the spectrometer 100 according to the present invention, a wavelength may be displayed on the horizontal axis and light intensity may be displayed on the vertical axis through the real-time display unit 132b. For example, when etching a wafer having TEOS and a photoresist pattern formed on silicon with C 2 F 6 , CF, NO, CF 2 , CN, He, SiF, and the like may be detected. That is, as shown in Figure 4, CF or NO at 248nm, CF 2 at 251.6nm, 258nm, 288nm, CN or He at 385nm, C 2 at 437nm, SiF at 440nm, C 2 at 467nm Can be detected.

여기서, 440nm의 SiF가 미리 결정된 광세기보다 크게 나타날 경우, 제어부(132)는 실리콘이 TEOS를 통하여 충분히 노출되어 에칭 종단점에 도달하였다고 판단할 수 있다.Here, when SiF of 440 nm appears larger than the predetermined light intensity, the controller 132 may determine that the silicon has been sufficiently exposed through the TEOS to reach the etching endpoint.

따라서, 이 경우 제어부(132)는 고주파 전원 공급부(113)의 전원을 차단하여 플라즈마 상태가 해제되도록 하고, 도입관 밸브(111b)를 잠궈 공정 가스의 공급이 중지되도록 하며, 배기관 밸브(112b)를 열어서 공정 챔버(110) 내부의 가스가 배출되도록 한다.Therefore, in this case, the control unit 132 cuts off the power of the high frequency power supply 113 to release the plasma state, locks the inlet pipe valve 111b so that the supply of the process gas is stopped, and the exhaust pipe valve 112b is stopped. Open to allow the gas inside the process chamber 110 to be discharged.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for implementing a spectroscopic analyzer having a scanning zoom lens according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, as claimed in the following claims. Without departing from the gist of the invention, anyone of ordinary skill in the art to which the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

100; 본 발명의 일 실시예에 따른 분광 분석기
110; 공정 챔버 111a; 도입관
111b; 도입관 밸브 112a; 배기관
112b; 배기관 밸브 113; 고주파 전원 공급부
114; 척 115; 고전압 전원 공급부
116; 관찰창 120; 스캐닝 줌 렌즈부
121; 스캐닝 렌즈 122; X축 광 입사 조절부
122a; X축 스캐너 122d; X축 연결부
123; Y축 광 입사 조절부 123a; Y축 스캐너
123d; Y축 연결부 125; 광섬유
130; 분광부 131; 센서부
131a; 포토 센서 131b; 증폭기
131c; 아날로그 디지털 컨버터 131d; 광세기 분석부
131e; 비교부 131f; 통신부
132; 제어부 132a; 메인 프로세서
132b; 실시간 표시부 132c; 경고부
132d; 진단부100; Spectroscopic analyzer according to an embodiment of the present invention
110; Process chamber 111a; An introduction tube
111b; Inlet valve 112a; vent pipe
112b; Exhaust pipe valve 113; High frequency power supply
114; Chuck 115; High voltage power supply
116; Observation window 120; Scanning zoom lens unit
121; Scanning lens 122; X-axis light incident controller
122a; X-axis scanner 122d; X-axis connection
123; Y-axis light incident controller 123a; Y-axis scanner
123d; Y axis connection 125; Optical fiber
130; A spectroscope 131; The sensor unit
131a; Photo sensor 131b; amplifier
131c; Analog-to-digital converter 131d; Light intensity analyzer
131e; Comparator 131f; Communication section
132; Control unit 132a; Main processor
132b; Real time display unit 132c; Warning part
132d; Diagnostic department

Claims (6)

척 위에 웨이퍼가 안착되면, 플라즈마에 의해 상기 웨이퍼가 에칭되도록 하는 공정 챔버;
상기 공정 챔버에 결합되어 X축 및 Y축으로 스캔하며, 상기 공정 챔버 내부의 가스 성분을 스캔하는 스캐닝 줌 렌즈부; 및,
상기 스캐닝 줌 렌즈부로부터 입력받은 광신호에 기초하여, 상기 공정 챔버 내부의 가스 성분을 분석하는 분광부를 포함하고,
상기 스캐닝 줌 렌즈부는 상기 공정 챔버로부터의 광이 입사되는 스캐닝 렌즈 모듈; 상기 스캐닝 렌즈 모듈로부터의 광이 X축 방향으로 이동하면서 입사하도록 하는 X축 광 입사 조절부; 및 상기 X축 광 입사 조절부로부터의 광이 Y축 방향으로 이동하면서 입사하도록 하는 Y축 광 입사 조절부를 포함하며,
상기 스캐닝 렌즈 모듈은 내부에 광 섬유를 수용하는 하우징; 상기 하우징의 내측으로서 상기 광 섬유의 일측에 이격되어 설치된 커플링 렌즈; 및 상기 하우징의 내측으로서 상기 커플링 렌즈로부터 이격되어 설치된 줌 렌즈 블록을 포함함을 특징으로 하는 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기.A process chamber allowing the wafer to be etched by plasma when the wafer is seated on the chuck;
A scanning zoom lens unit coupled to the process chamber to scan in X and Y axes and scanning gas components in the process chamber; And
On the basis of the optical signal received from the scanning zoom lens unit, comprising a spectroscopic unit for analyzing a gas component in the process chamber,
The scanning zoom lens unit may include a scanning lens module to which light from the process chamber is incident; An X-axis light incident controller for allowing light from the scanning lens module to be incident while moving in the X-axis direction; And a Y-axis light incident controller to allow light from the X-axis light incident controller to move in the Y-axis direction,
The scanning lens module may include a housing accommodating optical fibers therein; A coupling lens spaced apart from one side of the optical fiber as an inner side of the housing; And a zoom lens block installed inwardly from the coupling lens as an inner side of the housing. 제 1 항에 있어서,
상기 스캐닝 줌 렌즈부는 상기 공정 챔버에 구비된 관찰창에 설치된 것을 특징으로 하는 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기.The method of claim 1,
The scanning zoom lens unit having a scanning zoom lens, characterized in that installed in the observation window provided in the process chamber. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 분광부는
상기 스캐닝 줌 렌즈부로부터의 광을 센싱하여 파장별 광세기를 분석하는 센서부; 및
상시 센서부에 의해 센싱된 파장별 광세기를 출력하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기.The method of claim 1,
The spectroscopic section
A sensor unit configured to sense light from the scanning zoom lens unit and to analyze light intensity for each wavelength; And
And a control unit for outputting the light intensity for each wavelength sensed by the sensor unit at all times. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 X축 광 입사 조절부는 X축 방향으로 회전하는 X축 스캐너 및 상기 X축 스캐너에 결합된 동시에 상기 스캐닝 렌즈 모듈이 결합된 X축 연결부로 이루어지고,
상기 Y축 광 입사 조절부는 Y축 방향으로 회전하는 Y축 스캐너 및 상기 Y축 스캐너에 결합된 동시에 상기 X축 광 입사 조절부가 결합된 Y축 연결부로 이루어짐을 특징으로 하는 스캐닝 줌 렌즈를 갖는 분광 분석기.The method of claim 1,
The X-axis light incident controller is composed of an X-axis scanner which rotates in the X-axis direction and an X-axis connector coupled to the X-axis scanner and simultaneously coupled with the scanning lens module.
The Y-axis light incident controller comprises a Y-axis scanner that rotates in the Y-axis direction and a Y-axis connector coupled to the Y-axis scanner and the X-axis light incident controller is coupled to the spectroscopic analyzer having a scanning zoom lens. .
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