KR101833888B1 - Optical apparatus, high efficiency optical detection apparatus and plasma processing apparatus having the same - Google Patents
Optical apparatus, high efficiency optical detection apparatus and plasma processing apparatus having the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101833888B1 KR101833888B1 KR1020160097006A KR20160097006A KR101833888B1 KR 101833888 B1 KR101833888 B1 KR 101833888B1 KR 1020160097006 A KR1020160097006 A KR 1020160097006A KR 20160097006 A KR20160097006 A KR 20160097006A KR 101833888 B1 KR101833888 B1 KR 101833888B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- plasma
- lens
- optical
- unit
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 101
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000012631 diagnostic technique Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0208—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using focussing or collimating elements, e.g. lenses or mirrors; performing aberration correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0216—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using light concentrators or collectors or condensers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J63/00—Cathode-ray or electron-stream lamps
- H01J63/08—Lamps with gas plasma excited by the ray or stream
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
광학 장치, 이를 구비한 고효율 분광계측기 및 플라즈마 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치는 플라즈마 광원의 물체면(objective plane)에서 방출되는 제1 광, 물체면의 전방 영역에서 방출되는 제2 광 및 물체면의 후방 영역에서 방출되는 제3 광을 집속하는 광집속 렌즈; 광집속 렌즈에 의해 집속되는 제1 광의 결상면에 배치되고, 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 제2 광의 집속광 및 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 차단판을 관통하여 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부; 개구를 통과하여 회절된 제1 광을 포집하는 렌즈부; 및 렌즈부에 의해 포집된 제1 광이 입사되는 광섬유를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 의하면, 플라즈마 광원의 다양한 변화에 대해 적응적으로 광신호 수집효율을 높일 수 있다.An optical apparatus, a high-efficiency spectroscopic measuring instrument having the same, and a plasma processing apparatus are disclosed. An optical apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first light emitted from an object plane of a plasma light source, a second light emitted from a front region of the object plane, and a third light emitted from a rear region of the object plane A focusing optical focusing lens; And a blocking plate disposed on an image forming surface of the first light beam focused by the light focusing lens and having a blocking surface formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and blocking the focusing beam of the second light beam and the focusing beam of the third light beam at the same time And an aperture for passing and diffracting the focusing light of the first light through the blocking plate to be formed at the imaging point of the first light; A lens unit for collecting the first light diffracted through the aperture; And an optical fiber into which the first light collected by the lens unit is incident. According to the embodiments of the present invention, the optical signal collection efficiency can be adaptively improved for various changes of the plasma light source.
Description
본 발명은 광학 장치, 이를 구비한 분광계측기 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광수집 효율이 높은 광학 장치와 이를 구비한 고감도 분광계측기 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체 또는 표시장치 등을 제조하는 과정에서, 식각 등의 처리를 행하기 위하여 플라즈마 처리 장치가 사용되고 있다. 플라즈마 처리 장치는 고주파 에너지를 가하여 챔버 내에 플라즈마를 발생하여 기판을 처리하는 장치이다. 반도체 제조 공정에서, 원자 혹은 분자에서 방출되는 분광계측을 이용한 플라즈마 진단 기술이 널리 사용되어 왔다. 분광계측 기술은 플라즈마 공정의 다양한 발광원(원자, 라디칼, 분자)에서 방출되는 빛을 계측할 수 있으며, 비침투, 실시간 및 간단한 측정의 이점을 갖는다.2. Description of the Related Art [0002] In the course of manufacturing semiconductors or display devices, a plasma processing apparatus is used to perform etching or the like. A plasma processing apparatus is a device for processing a substrate by applying a high-frequency energy to generate plasma in a chamber. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Plasma diagnostic techniques using spectroscopic measurements emitted from atoms or molecules have been widely used in semiconductor manufacturing processes. Spectroscopy technology can measure light emitted from various sources (atoms, radicals, molecules) in a plasma process and has the advantages of non-penetration, real-time and simple measurement.
종래의 기술은 광파이버를 챔버 근처에 접근시키거나, 혹은 광파이버 앞에 렌즈를 설치하는 경우가 있으나, 광수집 효율에 대한 고려가 적절하게 이루어져 있지 않다. 특히 최근에 들어, 반도체 피처 크기(feature size)가 작아짐에 따라, 작은 에칭 영역, 낮은 압력, 낮은 RF 파워와 같은 공정 조건들이 선호되고 있다. 하지만 이와 같은 공정 조건의 경우, 공정 플라즈마에서 방출되는 빛의 세기가 낮기 때문에, 분광계측 신호가 감소하게 되어 플라즈마 특성 계측이 매우 어려워진다.Conventionally, there is a case where the optical fiber approaches the vicinity of the chamber or a lens is installed in front of the optical fiber, but the consideration of the light collection efficiency is not properly made. Particularly in recent years, as semiconductor feature sizes have become smaller, process conditions such as small etch areas, low pressure, low RF power have been preferred. However, in such process conditions, since the intensity of the light emitted from the process plasma is low, the spectral measurement signal is reduced, which makes it difficult to measure the plasma characteristics.
본 발명은 광신호 수집효율을 높일 수 있는 광학 장치, 이를 구비한 고효율 분광계측기 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.The present invention provides an optical device capable of increasing optical signal collection efficiency, a high-efficiency spectroscopic measuring instrument having the same, and a plasma processing apparatus.
또한 본 발명은 플라즈마 광원의 다양한 변화에 대해 적응적으로 광신호 수집효율을 높일 수 있는 광학 장치, 이를 구비한 고효율 분광계측기 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.The present invention also provides an optical apparatus capable of adaptively increasing optical signal collection efficiency with respect to various changes of a plasma light source, a high-efficiency spectroscopic measurement apparatus having the same, and a plasma processing apparatus.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems. Other technical subjects not mentioned will be apparent to those skilled in the art from the description below.
본 발명의 일 측면에 따른 광학 장치는 플라즈마 광원의 소정의 물체면(objective plane)에서 방출되는 제1 광, 상기 소정의 물체면의 전방 영역에서 방출되는 제2 광 및 상기 소정의 물체면의 후방 영역에서 방출되는 제3 광을 집속하는 광집속 렌즈; 상기 광집속 렌즈에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되고, 상기 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 상기 제2 광의 집속광 및 상기 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 상기 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 상기 차단판을 관통하여 상기 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부; 상기 개구를 통과하여 회절된 상기 제1 광을 포집하는 렌즈부; 및 상기 렌즈부에 의해 포집된 상기 제1 광이 입사되는 광섬유를 포함한다.An optical apparatus according to an aspect of the present invention includes a first light emitted from a predetermined objective plane of a plasma light source, a second light emitted from a front region of the predetermined object plane, and a second light emitted from a rear side of the predetermined object plane A light focusing lens for focusing the third light emitted from the region; A shielding surface which is disposed on an image plane of the first light beam focused by the light focusing lens and which is formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and which simultaneously shields the focused light beam of the second light beam and the focused light beam of the third light beam A light selecting unit including an aperture plate having an aperture for passing and condensing the light flux of the first light passing through the aperture plate and formed at an image point of the first light; A lens unit for collecting the first light diffracted through the opening; And an optical fiber into which the first light collected by the lens unit is incident.
상기 광학 장치는 상기 광집속 렌즈를 상기 광집속 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 렌즈 이동부를 더 포함할 수 있다.The optical device may further include a lens moving unit that moves the light focusing lens in a direction of an optical axis of the light focusing lens.
상기 소정의 물체면은 상기 플라즈마 광원의 상기 광집속 렌즈로부터 먼 측의 단부면에 위치할 수 있다.The predetermined object surface may be located on an end face of the plasma light source far from the light focusing lens.
상기 개구의 직경은 상기 플라즈마 광원의 크기 또는 상기 플라즈마 광원에 의해 처리되는 기판의 크기에 의존할 수 있다.The diameter of the opening may depend on the size of the plasma light source or the size of the substrate processed by the plasma light source.
상기 광학 장치는 상기 광선택부, 상기 렌즈부 및 상기 광섬유를 포함하는 광전달부를 복수개 포함하고, 복수개의 광전달부는 상기 개구의 직경이 서로 상이하게 형성될 수 있다.The optical device may include a plurality of light transmitting portions including the light selecting portion, the lens portion, and the optical fiber, and the plurality of light transmitting portions may have different diameters of the openings.
복수개의 광전달부는 복수의 상이한 플라즈마 광원의 크기에 일대일 대응하도록 마련되며, 상기 복수개의 광전달부는 상기 렌즈부의 직경, 상기 개구로부터 상기 렌즈부 사이의 거리 및 상기 렌즈부로부터 상기 광섬유 사이의 거리가 서로 상이하게 형성될 수 있다.Wherein the plurality of light transmitting portions are provided so as to correspond one-to-one with the sizes of the plurality of different plasma light sources, wherein the plurality of light transmitting portions have a diameter of the lens portion, a distance between the opening portion and the optical fiber from the lens portion They may be formed to be different from each other.
상기 광학 장치는 플라즈마 공정 챔버의 투광창에 설치되고, 상기 복수개의 광전달부는 상기 플라즈마 공정 챔버를 둘러싸는 서로 다른 위치에 설치될 수 있다.The optical device may be installed in a translucent window of a plasma processing chamber and the plurality of optical transmissive portions may be installed at different locations surrounding the plasma processing chamber.
상기 복수개의 광전달부를 구동하여 상기 복수개의 광전달부 중 상기 플라즈마 광원의 크기 또는 상기 플라즈마 공정 챔버 내의 기판의 크기에 대응하는 광전달부를 광수집을 위한 위치로 이동시킴으로써 광수집효율을 극대화시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.A driving unit for driving the plurality of light transmitting units to move the light transmitting unit corresponding to the size of the plasma light source or the size of the substrate in the plasma processing chamber to a position for light collection among the plurality of light transmitting units, As shown in FIG.
상기 광섬유는 상기 제1 광의 스펙트럼을 분석하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부로 상기 제1 광을 전달할 수 있다.The optical fiber may transmit the first light to an analyzer for analyzing a spectrum of the first light and measuring a plasma state.
상기 광학 장치는 상기 광선택부, 상기 렌즈부 및 상기 광섬유를 포함하는 광전달부를 상기 광집속 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.The optical device may further include a moving unit that moves the light transmitting unit including the light selecting unit, the lens unit, and the optical fiber in the optical axis direction of the light focusing lens.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 플라즈마 광원에서 방출되는 광을 수집하여 전달하는 광학 장치; 및 상기 광학 장치로부터 전달되는 광의 스펙트럼을 분광 분석하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부를 포함하며, 상기 광학 장치는: 상기 플라즈마 광원의 소정의 물체면(objective plane)에서 방출되는 제1 광, 상기 소정의 물체면의 전방 영역에서 방출되는 제2 광 및 상기 소정의 물체면의 후방 영역에서 방출되는 제3 광을 집속하는 광집속 렌즈; 상기 광집속 렌즈에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되고, 상기 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 상기 제2 광의 집속광 및 상기 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 상기 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 상기 차단판을 관통하여 상기 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부; 상기 개구를 통과하여 회절된 상기 제1 광을 포집하는 렌즈부; 및 상기 렌즈부에 의해 포집된 상기 제1 광이 입사되고, 입사된 제1 광을 상기 분석부로 전달하는 광섬유를 포함하는 분광계측기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an optical apparatus including: an optical device for collecting and transmitting light emitted from a plasma light source; And an analyzer for spectroscopically analyzing a spectrum of light transmitted from the optical device to measure a plasma state, the optical apparatus comprising: a first light emitted from a predetermined objective plane of the plasma light source; A light focusing lens for focusing the second light emitted from the front region of the object plane and the third light emitted from the rear region of the predetermined object plane; A shielding surface which is disposed on an image plane of the first light beam focused by the light focusing lens and which is formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and which simultaneously shields the focused light beam of the second light beam and the focused light beam of the third light beam A light selecting unit including an aperture plate having an aperture for passing and condensing the light flux of the first light passing through the aperture plate and formed at an image point of the first light; A lens unit for collecting the first light diffracted through the opening; And an optical fiber for receiving the first light collected by the lens unit and transmitting the incident first light to the analyzing unit.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 플라즈마 광원을 형성하여 기판을 플라즈마 처리하는 플라즈마 공정 챔버; 상기 플라즈마 광원에서 방출되는 광을 수집하여 전달하는 광학 장치; 및 상기 광학 장치로부터 전달되는 광의 스펙트럼을 분광 분석하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부를 포함하며, 상기 광학 장치는: 상기 플라즈마 광원의 소정의 물체면(objective plane)에서 방출되는 제1 광, 상기 소정의 물체면의 전방 영역에서 방출되는 제2 광 및 상기 소정의 물체면의 후방 영역에서 방출되는 제3 광을 집속하는 광집속 렌즈; 상기 광집속 렌즈에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되고, 상기 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 상기 제2 광의 집속광 및 상기 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 상기 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 상기 차단판을 관통하여 상기 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부; 상기 개구를 통과하여 회절된 상기 제1 광을 포집하는 렌즈부; 및 상기 렌즈부에 의해 포집된 상기 제1 광이 입사되고, 입사된 제1 광을 상기 분석부로 전달하는 광섬유를 포함하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a plasma processing chamber for forming a plasma light source to plasma process a substrate; An optical device for collecting and transmitting light emitted from the plasma light source; And an analyzer for spectroscopically analyzing a spectrum of light transmitted from the optical device to measure a plasma state, the optical apparatus comprising: a first light emitted from a predetermined objective plane of the plasma light source; A light focusing lens for focusing the second light emitted from the front region of the object plane and the third light emitted from the rear region of the predetermined object plane; A shielding surface which is disposed on an image plane of the first light beam focused by the light focusing lens and which is formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and which simultaneously shields the focused light beam of the second light beam and the focused light beam of the third light beam A light selecting unit including an aperture plate having an aperture for passing and condensing the light flux of the first light passing through the aperture plate and formed at an image point of the first light; A lens unit for collecting the first light diffracted through the opening; And an optical fiber that receives the first light collected by the lens unit and transmits the incident first light to the analysis unit.
본 발명의 실시 예에 의하면, 광신호 수집효율을 높일 수 있는 광학 장치, 이를 구비한 고효율 분광계측기 및 플라즈마 처리 장치가 제공된다.According to the embodiment of the present invention, an optical apparatus capable of increasing optical signal collection efficiency, a high-efficiency spectroscopic measurement apparatus having the same, and a plasma processing apparatus are provided.
또한 본 발명의 실시 예에 의하면, 플라즈마 광원의 다양한 변화에 대해 적응적으로 광신호 수집효율을 높일 수 있는 광학 장치, 이를 구비한 고효율 분광계측기 및 플라즈마 처리 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an optical device capable of adaptively increasing optical signal collection efficiency with respect to various changes of a plasma light source, a high-efficiency spectroscopic measuring instrument including the same, and a plasma processing apparatus.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above. Unless stated, the effects will be apparent to those skilled in the art from the description and the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분광계측기(100)를 구비하는 플라즈마 처리 장치(10)를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분광계측기(100)를 구성하는 광학 장치를 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 장치를 구성하는 광선택부(140)의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치를 구성하는 광집속 렌즈(110)와 광선택부(140)의 작용에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분광계측기(100)와 플라즈마 광원(P)의 물체면(OP)을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분광계측기의 물체면 위치에 따른 광수집 효율의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치를 구성하는 개구의 직경에 따른 광의 수집 효율을 예시적으로 보여주는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치를 구성하는 광전달부(120)의 광학 조건에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 평면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 평면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing an optical apparatus constituting the
3 is a perspective view of a
4 is a view for explaining the action of the
5 is a diagram illustrating an object plane OP of the
6 is a graph showing a change in light collection efficiency depending on the position of an object plane of a spectroscope according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of an optical device according to another embodiment of the present invention.
8 is a graph illustrating an example of the efficiency of light collection according to the diameter of the aperture constituting the optical device according to the embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining optical conditions of the
10 is a plan view of a
11 and 12 are plan views of a
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.Other advantages and features of the present invention and methods for accomplishing the same will be apparent from the following detailed description of embodiments thereof taken in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Although not defined, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by the generic art in the prior art to which this invention belongs. A general description of known configurations may be omitted so as not to obscure the gist of the present invention. In the drawings of the present invention, the same reference numerals are used as many as possible for the same or corresponding configurations. To facilitate understanding of the present invention, some configurations in the figures may be shown somewhat exaggerated or reduced.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises", "having", or "having" are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, Steps, operations, elements, parts, or combinations thereof, whether or not explicitly described or implied by the accompanying claims.
반도체 소자의 미세화, 반도체 피처 크기(feature size) 및 선폭 감소에 따라, 작은 에칭 영역, 낮은 압력, 낮은 RF 파워와 같은 플라즈마 공정 조건들이 선호되고 있다. 이와 같은 플라즈마 공정 조건의 경우, 공정 플라즈마에서 방출되는 빛의 세기가 낮으므로, 플라즈마 특성(상태)의 정확한 분석을 위해서는 분광계측을 위해 필요한 광신호를 고효율로 수집할 수 있어야 한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 고효율 분광계측기를 제공하기 위하여, 플라즈마광을 높은 효율로 수집할 수 있는 광학 장치, 이를 구비한 분광계측기 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.Plasma processing conditions such as small etch areas, low pressure, low RF power, and the like have been preferred due to miniaturization of semiconductor devices, semiconductor feature size and line width reduction. In the case of such a plasma process condition, since the intensity of light emitted from the process plasma is low, it is necessary to collect the optical signal required for spectroscopic measurement with high efficiency in order to accurately analyze the plasma characteristics (state). The embodiments described below relate to an optical apparatus capable of collecting plasma light with high efficiency, a spectrometer equipped with the apparatus, and a plasma processing apparatus to provide a high-efficiency spectrometer.
본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치는 플라즈마 광원의 물체면(objective plane)에서 방출되는 제1 광, 물체면의 전방 영역에서 방출되는 제2 광 및 물체면의 후방 영역에서 방출되는 제3 광을 집속하는 광집속 렌즈; 광집속 렌즈에 의해 집속되는 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구를 가지며, 광집속 렌즈에 의해 집속되는 제2 광의 집속광 및 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단판을 포함하는 광선택부; 개구를 통과하여 회절되는 제1 광을 포집하는 렌즈부; 렌즈부에 의해 포집된 제1 광이 입사되는 광섬유; 및 광섬유를 통해 전달되는 제1 광의 스펙트럼을 분석하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부를 포함할 수 있다.An optical apparatus according to an embodiment of the present invention includes a first light emitted from an object plane of a plasma light source, a second light emitted from a front region of the object plane, and a third light emitted from a rear region of the object plane A focusing optical focusing lens; And a blocking plate which has an aperture for passing and diffracting the focusing light of the first light beam focused by the light focusing lens and blocking the focusing beam of the second beam and the focusing beam of the third beam which are converged by the beam focusing lens part; A lens unit for collecting the first light diffracted through the aperture; An optical fiber into which the first light collected by the lens unit is incident; And an analyzer for analyzing the spectrum of the first light transmitted through the optical fiber and measuring the plasma state.
일 실시 예에 있어서, 광집속 렌즈, 광선택부 및 렌즈부는 플라즈마 광원의 상기 광집속 렌즈로부터 먼 측의 단부면에 위치하는 물체면에서 방출되는 제1 광을 광섬유로 입사시키도록 제공될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 제1 광을 통과시켜 회절시키는 개구의 직경은 플라즈마 광원의 크기 또는 플라즈마 광원에 의해 처리되는 기판의 크기에 의존한다.In one embodiment, the light focusing lens, the light selecting unit, and the lens unit may be provided so that the first light emitted from the object surface located on the end surface of the plasma light source far from the light focusing lens is incident on the optical fiber . In one embodiment, the diameter of the aperture through which the first light is diffracted depends on the size of the plasma light source or the size of the substrate processed by the plasma light source.
본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 광선택부, 렌즈부 및 광섬유를 포함하는 광전달부는 복수개 제공될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 측정대상인 플라즈마 광원의 다양한 변화에 적응적으로 플라즈마광을 고효율로 수집할 수 있도록, 복수개의 광전달부는 복수의 상이한 플라즈마 광원의 크기에 일대일 대응하도록 마련될 수 있다. 복수개의 광전달부는 개구의 직경, 렌즈부의 직경, 개구로부터 렌즈부 사이의 거리 및 렌즈부로부터 광섬유 사이의 거리가 서로 상이하게 형성될 수 있다.In another embodiment of the present invention, a plurality of light transmitting portions including a light selecting portion, a lens portion, and an optical fiber may be provided. In one embodiment, the plurality of light transmitting portions may be provided so as to correspond one-to-one to the sizes of the plurality of different plasma light sources so that the plasma light can be collected with high efficiency adaptively to various changes of the plasma light source to be measured. The plurality of light transmitting portions may be formed so that the diameter of the opening, the diameter of the lens portion, the distance between the lens portion and the opening, and the distance between the optical fiber and the lens portion are different from each other.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분광계측기(100)를 구비하는 플라즈마 처리 장치(10)를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(10)는 플라즈마 광원을 발생시켜 기판(W)을 처리하는 플라즈마 공정 챔버(11)와, 플라즈마 공정 챔버(11) 내의 플라즈마 광원에서 방출되는 광을 수집하여 분광 분석(optical emission spectroscopy)에 의하여 플라즈마 공정 챔버(11) 내의 플라즈마 상태를 분석하는 분광계측기(100)를 포함한다. 기판(W)의 예로는 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 기판, 평판표시소자를 제조하기 위한 유리 기판 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 기판(W) 처리의 예로는 식각 공정, 화학 기상 증착 공정, 에싱 공정, 세정 공정 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.1 is a cross-sectional view schematically showing a
플라즈마 처리 장치(10)는 CCP(capacitive coupled plasma) 설비, ICP(inductive coupled plasma) 설비, 마이크로파 플라즈마(microwave plasma) 설비, 혹은 그 밖의 다양한 플라즈마 기판 처리 장치로 제공될 수 있다. 플라즈마 공정 챔버(11)(이하, '챔버'로 약칭될 수 있음)는 기판(W)의 처리가 수행되는 공간을 제공한다. 챔버(11)는 진공을 유지할 수 있도록 밀폐 구조로 제공될 수 있다. 일 예로, 챔버(11)는 중공의 육면체 또는 중공의 원기둥, 혹은 그 밖의 형태를 가질 수 있다.The
챔버(11)는 플라즈마를 형성하여 기판(W)을 처리하기 위한 공정 가스를 도입하는 공급구(도시생략) 및 미반응된 소스 가스와 기판(W) 가공 공정의 부산물을 배출하는 배출구(도시생략)를 갖는다. 챔버(11) 내에는 공정 가스를 기판(W)으로 균일하게 제공하기 위한 샤워 헤드(미도시)가 구비될 수 있다.The
스테이지(12)는 챔버(11)의 내측 저면에 구비되어 기판(W)을 지지할 수 있다. 스테이지(12)는 평판 형태를 가질 수 있다. 일 예로, 스테이지(12)는 정전기력으로 기판(W)을 고정하는 정전척을 구비할 수 있다. RF 전원부(13)는 상부 전극에 플라즈마의 생성이나 제어를 위한 고주파(Radio Frequency; RF) 전원을 인가하도록 제공된다. RF 전원부(13)는 하나 또는 다수의 전원으로 제공될 수 있다. 상부 전극은 챔버(11)의 내측 상부에 스테이지(12)와 마주보도록 배치될 수 있다. 상부 전극은 스테이지(12)와 평행하며 일정 간격 이격될 수 있다.The
RF 전원부(13)에 의해 챔버(11) 내에 고주파 에너지가 인가되어, 스테이지(12)와 상부 전극(14) 간의 전위차에 따라 스테이지(12)와 상부 전극(14) 사이에 전기장이 형성되고, 그에 따라 챔버(11) 내에 플라즈마 광원(P)이 형성될 수 있다. 기판(W) 상에 형성되는 플라즈마의 밀도는 스테이지(12)와 상부 전극(14) 간의 전위차에 따라 변화할 수 있으며, RF 전원부(13)의 고주파를 제어하여 챔버(11) 내의 플라즈마 상태를 조절할 수 있다.A high frequency energy is applied to the
챔버(11) 내의 광을 분광계측기(100)로 제공하기 위해, 챔버(11)의 벽체 일측에는 개구부(11a)가 관통 형성되고, 개구부(11a)에 예를 들어, 석영(quartz)으로 된 투광창이 구비될 수 있다. 챔버(11) 내에 불순물이 유입되지 않도록 하고 챔버(11) 내의 진공 상태가 유지될 수 있도록, 투광창과 개구부(11a) 간은 밀폐될 수 있다.An
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 분광계측기(100)를 구성하는 광학 장치를 확대하여 보여주는 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 분광계측기(100)는 플라즈마 광원에서 방출되는 광을 수집하여 전달하는 광학 장치(110,120)와, 광학 장치에 의해 수집된 광신호의 스펙트럼을 분광 분석(optical emission spectroscopy)하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부(130)를 포함할 수 있다. 광학 장치는 광집속 렌즈(110)와, 광전달부(120)를 포함할 수 있다. 광집속 렌즈(110)는 플라즈마 광원(P)에서 방출되는 광을 집속하기 위한 렌즈, 예컨대 볼록 렌즈로 제공될 수 있다.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing an optical apparatus constituting the
광전달부(120)는 광선택부(140), 렌즈부(150) 및 광섬유(160)를 포함할 수 있다. 광집속 렌즈(110)와 광선택부(140) 및 렌즈부(150)는 개구부(11a) 외측에 설치된 외부 케이스(112)에 내장될 수 있다. 외부 케이스(112)는 개구부(11a) 측이 개방되어 있으며, 외부로부터의 광이 유입되지 않도록, 개구부(11a) 측을 제외한 면들은 차폐되어 있다.The
광선택부(140) 및 렌즈부(150)는 외부 케이스(112) 내부에 설치된 내부 케이스(122)에 내장될 수 있다. 내부 케이스(122)는 광집속 렌즈(110) 측을 향하는 면이 개방되어 있으며, 외부 케이스(112)의 내면에서 반사되는 광이 유입되지 않도록, 광집속 렌즈(110) 측을 향하는 면을 제외한 나머지 면들은 차폐되어 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광학 장치를 구성하는 광선택부(140)의 사시도이다. 광선택부(140)는 차단판(142)을 포함할 수 있다. 차단판(142)은 내부 케이스(122)의 광집속 렌즈(110) 측을 향하는 개방면에 설치될 수 있다. 차단판(142)은 플라즈마 광원(P) 중에서 특정한 물체면(OP)에서 방출되는 제1 광만을 통과시키고, 물체면(OP)을 제외한 영역에서 방출되는 광은 차단하도록 제공된다. 이를 위해, 차단판(142)은 광집속 렌즈(110)에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되며, 상기 제1 광을 통과시켜 회절시키는 개구(144)가 상기 제1 광의 결상점에 관통 형성된다. 개구(144)는 원형으로 제공될 수 있다. 또한 차단판(142)은 개구(144)를 감싸는 영역에 물체면(OP)을 제외한 영역에서 방출되는 광들을 차단시키는 차단면(1421)을 갖는다.3 is a perspective view of a
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치를 구성하는 광집속 렌즈(110)와 광선택부(140)의 작용에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 광집속 렌즈(110)에 의해, 플라즈마 광원의 물체면(OP)에서 방출되는 제1 광(O1), 물체면(OP)의 전방 영역에서 방출되는 제2 광(O2) 및 물체면(OP)의 후방 영역에서 방출되는 제3 광(O3)이 집속된다.4 is a view for explaining the action of the
차단판(142)의 개구(144)는 제1 광(O1)의 집속광이 결상되는 결상점에 형성되므로, 제1 광(O1)의 집속광은 개구(144)를 통과하면서 회절한다. 차단판(142)의 제1 광(O1)의 결상점을 감싸는 영역에는 차단면(1421)이 형성되어 있으므로, 물체면(OP)의 전방 영역에서 방출되는 제2 광(O2)의 집속광 및 물체면(OP)의 후방 영역에서 방출되는 제3 광(O3)의 집속광은 차단면(1421)에 의해 동시에 차단된다.The
광집속 렌즈(110)의 전/후방에 각각 조리개를 설치하여 제2 광(O2) 및 제3 광(O3)을 차단하는 경우, 제1 광(O1)이 조리개에 의해 회절하거나 조리개의 내경 부분에서 광의 일부가 차단되어 손실이 발생하고, 물체면(OP)에서 방출되는 광을 고효율로 수집할 수 없게 되지만, 본 발명의 실시 예에 의하면, 제1 광(O1)의 결상면에 배치된 단일 광학 소자인 차단판(142)에 의하여, 물체면(OP)에서 방출되는 제1 광(O1)만을 정확하게 선택하여 통과시킬 수 있으며, 물체면(OP)에서 방출되는 제1 광(O1)을 고효율로 수집할 수 있게 된다. 개구(144)를 통과하여 회절된 제1 광(O1)은 렌즈부(150)에 의해 포집되어 광섬유(160)로 입사되어 분석부(130)로 전달된다. 일 실시 예로, 렌즈부(150)는 하나 또는 복수 개의 볼록렌즈로 제공될 수 있다.When a diaphragm is provided at the front and rear of the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분광계측기(100)와 플라즈마 광원(P)의 물체면(OP)을 예시하는 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분광계측기의 물체면 위치에 따른 광수집 효율의 변화를 보여주는 그래프이다. 도 5, 도 6에서, Z0는 물체면(OP)의 광축 방향(Z) 위치를 나타낸다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, 광집속 렌즈(110)가 관측하는 물체면(OP)의 위치는 광신호 수집 효율에 큰 영향을 미친다. 광집속 렌즈(110)의 물체면(OP)이 플라즈마 광원(P)의 상기 광집속 렌즈(110)로부터 먼 측의 끝부분과 일치할 때 광수집 효율이 가장 높은 값을 나타낸다. 5 is a diagram illustrating an object plane OP of the
도 6의 그래프로부터, 광집속 렌즈(110)의 초점을 물체면(OP)에 맞추고, 광신호를 측정하면, 광집속 렌즈(110)의 초점면(물체면, OP)의 위치에 따라서 광신호의 크기가 많이 변하게 되는 것을 알 수 있다. 즉, 플라즈마 광원(P)의 크기(예컨대, 100mm, 200mm, 300mm)에 상관 없이, 광신호 수집 효율은 물체면(OP)의 위치가 무한대에서 플라즈마광의 먼 쪽 경계면으로 갈수록 점차 증가하다가, 플라즈마광의 먼 쪽 경계면에서 광집속 렌즈(110) 쪽으로 가까워질수록 오히려 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 광집속 렌즈(110)의 초점면(물체면, OP)을 플라즈마 광원(P)의 끝단(도 5에서, 플라즈마 광원의 오른쪽 끝부분), 즉 측정 대상인 플라즈마 광원(P)의 광집속 렌즈(110)로부터 먼 쪽의 경계면에 맞추었을 때, 가장 큰 광신호 세기를 얻을 수 있게 된다.6, when the focus of the
이는 통상적으로 사용하는 발광분광계에 파이버를 대물렌즈 초점에 두는 경우에 비해 대략 3배 이상의 높은 수집 효율을 나타낸다. 따라서, 광수집 효율의 극대화를 위하여, 광학 장치는 플라즈마 광원(P)의 광집속 렌즈(110)로부터 먼 쪽의 단부면에 위치하는 물체면(OP)에서 방출되는 제1 광(O1)을 수집하도록 제공될 수 있다. 이를 위해, 광집속 렌즈(110) 및 광전달부(120)는 플라즈마 광원(P)의 먼 쪽 경계면에 위치하는 물체면(OP)에서 방출되는 제1 광(O1)을 고효율로 수집할 수 있는 위치 및 거리에 배치되고, 해당 물체면(OP)에 초점면이 형성되는 초점거리를 갖도록 제공될 수 있다.This shows a collecting efficiency as high as about 3 times as high as that in the conventional emission spectrometer when the fiber is focused on the objective lens. Therefore, in order to maximize the light collection efficiency, the optical device collects the first light O1 emitted from the object plane OP located at the end face farther from the
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 광학 장치의 단면도이다. 도 7의 실시 예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 것과 동일하거나 상응하는 구성요소에 대하여는 중복 설명이 생략될 수 있다. 도 7을 참조하면, 광학 장치는 외부 케이스(112) 내에 설치되어 광집속 렌즈(110)를 이동시키는 렌즈 이동부(170)와, 광전달부(120)를 광집속 렌즈(110)의 광축 방향으로 이동시키는 이동부(180)를 구비할 수 있다.7 is a cross-sectional view of an optical device according to another embodiment of the present invention. In describing the embodiment of Fig. 7, redundant descriptions may be omitted for the same or corresponding components as those described above. 7, the optical apparatus includes a
기판 크기 등에 따라 공정가스의 압력, RF 파워 등이 변화하고, 이에 따라 플라즈마 광원의 크기 또한 변화하게 된다. 플라즈마 광원의 크기 변화에 따라 광수집 효율을 높일 수 있는 물체면(OP1,OP2,OP3)의 위치도 변화한다. 따라서 본 발명의 실시 예에서, 플라즈마 광원의 크기나 기판의 크기에 상관 없이 고효율로 플라즈마광을 수집하기 위하여, 렌즈 이동부(170)와 이동부(180)는 플라즈마 광원의 크기 또는 플라즈마 광원에 의해 처리되는 기판의 크기에 따라 광집속 렌즈(110)와 광전달부(120)를 광축 방향으로 이동시킨다. 렌즈 이동부(170)와 이동부(180)의 구동방식으로는 모터와 기어/감속기 혹은 실린더 등의 다양한 시스템이 적용될 수 있다.The pressure and the RF power of the process gas vary depending on the size of the substrate, and the size of the plasma light source changes accordingly. The position of the object plane (OP1, OP2, OP3) which can increase the light collection efficiency according to the change of the size of the plasma light source also changes. Therefore, in order to collect the plasma light with high efficiency irrespective of the size of the plasma light source or the size of the substrate, the
일 실시 예로, 사용자 인터페이스부(예를 들어, 터치패드, 버튼, 키보드, 마우스 등)를 통하여, 플라즈마 처리될 기판의 크기가 입력되면, 해당 기판의 크기에 따라 기판 상에 플라즈마 광원이 형성되도록 RF 전원 등이 제어될 수 있다. 렌즈 이동부(170)와 이동부(180)는 입력된 기판의 크기에 따라 플라즈마 광원의 먼 쪽 경계면에 물체면이 형성되도록 광집속 렌즈(110) 및/또는 광전달부(120)를 이동시킬 수 있다. 다른 실시 예로, 플라즈마 처리되는 기판의 크기를 측정하는 센서부(영상 센서, 레이저 센서 등)가 제공될 수도 있다. 센서부에 의해 기판의 크기가 측정되면, 측정된 기판 크기에 따라 광집속 렌즈(110) 및/또는 광전달부(120)가 이동될 수 있다.In one embodiment, when a size of a substrate to be plasma-processed is inputted through a user interface unit (for example, a touch pad, a button, a keyboard, a mouse, etc.), a plasma light source is formed on the substrate according to the size of the substrate, Power supply, etc. can be controlled. The
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치를 구성하는 개구의 직경에 따른 광의 수집 효율을 예시적으로 보여주는 그래프이다. 광은 플라즈마 광원 중 물체면에서 방출되어 수집되는 광을 의미한다. 광수집 효율은 아래의 수식 1에 따라 산출하였다. 수식 1에서, c는 빛의 속도, ε0는 공기의 유전율, [E(x,y,z,λ)]2는 플라즈마 광원의 물체면에서 방출되는 광의 세기, T(x,y,z,λ)는 광학계의 투과도에 해당되는 광전이 함수(optical transfer function), S(λ)는 분광계 신호 감응도이다.8 is a graph illustrating an example of the efficiency of light collection according to the diameter of the aperture constituting the optical device according to the embodiment of the present invention. Light refers to light that is emitted and collected from the object plane in the plasma light source. The light collection efficiency was calculated according to the following equation (1). In
[수식 1][Equation 1]
도 7 및 도 8을 참조하면, 차단판(142)의 개구(144) 크기가 증가할수록 제1 광의 수집 효율은 개구 직경의 제곱에 비례하여 증가하다가 포화된다. 따라서 주변의 잡음 신호를 피하고, 광수집 효율을 높이기 위하여, 차단판(142)의 개구(144) 크기는 제1 광의 수집 효율이 포화되기 시작하는 값으로 결정될 수 있다. 광신호가 포화되기 시작하는 개구 직경의 크기는 플라즈마 광원의 크기(C1,C2,C3)에 비례하여 증가한다. 따라서 기판의 크기 또는 플라즈마 광원의 크기(C1,C2,C3)를 고려하여, 개구(144)의 크기(직경)는 상이하게 설정되는 것이 바람직하다. 일 실시 예로, 기판의 크기 또는 플라즈마 광원의 크기가 작을수록, 차단판(142)의 개구(144)의 직경 역시 작은 값으로 설계되는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 7 and 8, as the size of the
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 광학 장치를 구성하는 광전달부(120)의 광학 조건에 대해 설명하기 위한 도면이다. 광집속 렌즈(110)에 의해 집광된 제1 광은 개구(144)에서 회절되어 회절각 θ로 회절하게 된다. 플라즈마 광원의 물체면에서 방출되는 제1 광의 파장을 200nm ~ 800nm 라고 가정하면, 자외선 파장대인 200nm를 대입하여 최대 회절각의 크기를 계산할 수 있다. 광전달부(120)의 렌즈부(150)의 직경(D)는 최대 회절각으로 방출되는 광신호를 효율적으로 포집할 수 있을 정도로 충분히 큰 값을 가져야 한다. 렌즈부(150)의 직경(D)는 아래 수식 2로 계산할 수 있다.9 is a view for explaining optical conditions of the
[수식 2][Equation 2]
D = 2a*tan{sin-1(2.44λ/d)}D = 2a * tan {sin -1 (2.44? / D)}
d는 개구(144)의 직경, λ는 플라즈마 광원에서 방출되는 광의 최단 파장(예를 들어, 200nm), a와 b는 각각 개구(144)에서 렌즈부(150), 렌즈부(150)에서 광섬유(160) 입구까지의 거리로서, 렌즈 공식에 의해 정해지는 거리이다. 렌즈부(150)에서 모아진 광을 광섬유(160)로 효율적으로 입사시키기 위해서는 광학계의 특성이 고려되어야 한다. a and b are respectively a distance from the
렌즈부(150)에 의해서 모여지는 광의 효율적인 전달을 위해서는 아래의 수식 3, 수식 4와 같이, 렌즈부(150)의 집속각이 사용하는 광섬유(160)의 수광각(α) 에 비해서 작아야 하며, 렌즈부(150)에 의해 결상되는 상의 크기가 광섬유(160)의 직경(δ)에 비해 작아야 한다. 따라서, 광전달부(120)는 이러한 조건을 만족하도록 광학계가 구성되어야 한다.The converging angle of the
[수식 3][Equation 3]
α > tan-1{D/(2b)}alpha > tan -1 {D / (2b)}
[수식 4][Equation 4]
δ > d*(b/a)?> d * (b / a)
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치의 평면도이다. 도 10의 실시 예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 것과 동일하거나 상응하는 구성요소에 대하여는 중복 설명이 생략될 수 있다. 도 10을 참조하면, 플라즈마 공정 챔버(11)에 복수의 개구부(11a,11b)가 형성되고, 플라즈마 공정 챔버(11)를 둘러싸는 서로 다른 위치에 복수개의 분광계측기(100a,100b)가 설치될 수 있다. 복수개의 분광계측기(100a,100b)는 복수의 상이한 플라즈마 광원(P4,P5)의 크기에 일대일 대응하도록 마련될 수 있다.10 is a plan view of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention. In describing the embodiment of FIG. 10, redundant explanations may be omitted for the same or corresponding components as described above. 10, a plurality of
제1 분광계측기(100a)는 제1 플라즈마 광원(P4)의 단부면에 위치한 제1 물체면(OP4)에서 방출되는 광을 수집하도록 제공될 수 있다. 제2 분광계측기(100b)는 제2 플라즈마 광원(P5)의 먼 쪽 단부면(경계면)에 위치한 제2 물체면(OP5)에서 방출되는 광을 수집하도록 제공될 수 있다. 플라즈마 광원의 크기에 따라 물체면의 위치를 변화시키기 위해 개구의 직경을 변화시키는 경우, 렌즈부(150)의 집속각과, 렌즈부(150)에 의한 결상 위치 등이 변화할 수 있으므로, 광전달부(120)의 전체 광학계 구조 역시 상기 수식 3, 수식 4를 만족하도록 변화되는 것이 바람직하다.The
이를 위해, 제1 분광계측기(100a)와 제2 분광계측기(100b)는 광집속 렌즈(110a,110b)의 직경과 초점거리 및 설치 위치(물체면과의 거리), 광집속 렌즈(110a,110b)와 차단판(142a,142b) 간의 거리, 개구(144a,144b)의 직경, 개구(144a,144b)와 렌즈부(150a,150b) 간의 거리, 렌즈부(150a,150b)의 직경, 렌즈부(150a,150b)와 광섬유(160a,160b) 간의 거리 등은 각각 독립적으로 결정되어 상이한 값을 가질 수 있다.For this purpose, the first
복수의 분광계측기(100a,100b)는 기판의 크기 또는 플라즈마 광원의 크기에 따라 선택적으로 작동되거나, 서로 다른 영역의 광을 동시에 수집하기 위해 병렬적으로 작동될 수 있다. 도 10에는 2개의 분광계측기(100a,100b)가 설치되어 있는 실시 예가 도시되어 있으나, 기판 또는 플라즈마 광원의 다양한 크기에 따라서, 3개 이상의 분광계측기가 설치되는 것도 가능하다.The plurality of
도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 처리 장치의 평면도이다. 도 11 및 도 12의 실시 예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 것과 동일하거나 상응하는 구성요소에 대하여는 중복 설명이 생략될 수 있다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 외부 케이스(112) 내에 복수개의 광집속 렌즈(110c,110d) 및 복수개의 광전달부(120c,120d), 광집속 렌즈(110c,110d)와 광전달부(120c,120d)를 이동시키는 구동부(190)가 마련될 수 있다. 복수개의 광집속 렌즈(110c,110d)와 광전달부(120c,120d)는 복수의 상이한 플라즈마 광원(P6,P7)의 크기에 일대일 대응하도록 마련될 수 있다.11 and 12 are plan views of a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention. In describing the embodiments of Figs. 11 and 12, redundant explanations may be omitted for the same or corresponding components as those described above. 11 and 12, a plurality of
제3 광집속 렌즈(110c)와 제3 광전달부(120c)는 제3 플라즈마 광원(P7)의 먼 쪽 단부면(경계면)에 위치한 제3 물체면(OP7)에서 방출되는 광을 수집하도록 제공될 수 있다. 제4 광집속 렌즈(110d)와 제4 광전달부(120d)는 제4 플라즈마 광원(P6)의 먼 쪽 단부면에 위치한 제4 물체면(OP6)에서 방출되는 광을 수집하도록 제공될 수 있다. 플라즈마 광원의 크기에 따라, 개구(144c,144d)의 직경, 렌즈부(150c,150d)의 집속각과 결상 위치 등을 고려한 광전달부(120c,120d)의 전체 광학계 구조는 상기 수식 3, 수식 4를 만족하도록 설계되는 것이 바람직하다.The third
이를 위해, 제3 광집속 렌즈(110c)와 제4 광집속 렌즈(110d), 그리고 제3 광전달부(120c)와 제4 광전달부(120d)는 광집속 렌즈(110c,110d)의 직경과 초점거리, 광집속 렌즈(110c,110d)와 물체면과의 거리, 광집속 렌즈(110c,110d)와 광선택부(140c,140d) 간의 거리, 개구(144c,144d)의 직경, 개구(144c,144d)와 렌즈부(150c,150d) 간의 거리, 렌즈부(150c,150d)의 직경과 초점거리, 렌즈부(150c,150d)와 광섬유(160c,160d) 간의 거리 등은 각각 독립적으로 결정되어 상이한 값을 가질 수 있다.The third
일 실시 예로, 구동부(160)는 도 11의 도시와 같이, 제3 플라즈마 광원(P7)의 크기(직경 또는 수평 방향 너비)에 대응하여 제3 광집속 렌즈(110c)와 제4 광전달부(120d)를 광수집 위치로 이동시킬 수 있다. 이에 따라 제3 물체면(OP7)에서 방출되는 광이 높은 효율로 수집되고 분석된다. 다른 실시 예로, 구동부(160)는 도 12의 도시와 같이, 제4 플라즈마 광원(P6)의 크기에 대응하여 제4 광집속 렌즈(110d)와 제4 광전달부(120d)를 광수집 위치로 이동시킨다. 이에 따라 제4 물체면(OP6)에서 방출되는 광이 높은 효율로 수집되고 분석된다.11, the driving
복수의 광집속 렌즈(110c,110d)와, 복수의 광전달부(120c,120d)는 기판의 크기 또는 플라즈마 광원의 크기에 따라 선택적으로 작동될 수 있다. 구동부(190)의 구동방식으로는 모터와 기어/감속기 혹은 실린더 등의 다양한 시스템이 적용될 수 있다. 구동부(190)는 원형 둘레를 따라 배열된 복수의 광집속 렌즈와 광전달부를 광수집 위치로 회전시키는 구조로 제공될 수도 있다.The plurality of
도 11 및 도 12에는 2개의 광집속 렌즈(110c,110d)와 광전달부(120c,120d)가 설치되어 있는 실시 예가 도시되어 있으나, 기판 또는 플라즈마 광원의 다양한 크기에 따라서 3개 이상 설치되는 것도 가능하다. 도 11 및 도 12의 변형 예로서, 하나의 광집속 렌즈가 마련되고, 복수의 광전달부를 기판 또는 플라즈마 광원의 크기에 따라 광집속 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 것도 가능하다.11 and 12 illustrate an embodiment in which two
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.It is to be understood that the above-described embodiments are provided to facilitate understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention, and it is to be understood that various modifications are possible within the scope of the present invention. It is to be understood that the technical scope of the present invention should be determined by the technical idea of the claims and the technical scope of protection of the present invention is not limited to the literary description of the claims, To the invention of the invention.
W: 기판 P: 플라즈마 광원
OP: 물체면 O1: 제1 광
O2: 제2 광 O3: 제3 광
10: 플라즈마 처리 장치 11: 플라즈마 공정 챔버
11a: 개구부 12: 스테이지
13: RF 전원부 14: 상부 전극
100: 분광계측기 110: 광집속 렌즈
112: 외부 케이스 120: 광전달부
122: 내부 케이스 130: 분석부
140: 광선택부 142: 차단판
1421: 차단면 144: 개구
150: 렌즈부 160: 광섬유
170: 렌즈 이동부 180: 이동부
190: 구동부W: substrate P: plasma light source
OP: object surface O1: first light
O2: second light O3: third light
10: Plasma processing apparatus 11: Plasma processing chamber
11a: opening 12: stage
13: RF power supply unit 14: upper electrode
100: spectroscope 110: light focusing lens
112: outer case 120:
122: inner case 130:
140: optical selection unit 142:
1421: blocking surface 144: opening
150: lens portion 160: optical fiber
170: lens moving part 180: moving part
190:
Claims (16)
상기 광집속 렌즈에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되고, 상기 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 상기 제2 광의 집속광 및 상기 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 상기 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 상기 차단판을 관통하여 상기 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부;
상기 개구를 통과하여 회절된 상기 제1 광을 포집하는 렌즈부;
상기 렌즈부에 의해 포집된 상기 제1 광이 입사되는 광섬유; 및
상기 광선택부, 상기 렌즈부 및 상기 광섬유를 포함하는 광전달부를 상기 광집속 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 이동부를 포함하는 광학 장치.A first light emitted from a predetermined objective plane of a plasma light source, a second light emitted from a front region of the predetermined object plane, and a third light emitted from a rear region of the predetermined object plane A light focusing lens;
A shielding surface which is disposed on an image plane of the first light beam focused by the light focusing lens and which is formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and which simultaneously shields the focused light beam of the second light beam and the focused light beam of the third light beam A light selecting unit including an aperture plate having an aperture for passing and condensing the light flux of the first light passing through the aperture plate and formed at an image point of the first light;
A lens unit for collecting the first light diffracted through the opening;
An optical fiber into which the first light collected by the lens unit is incident; And
And a moving unit that moves the light transmitting unit including the optical selecting unit, the lens unit, and the optical fiber in the optical axis direction of the light focusing lens.
상기 광집속 렌즈를 상기 광집속 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 렌즈 이동부를 더 포함하는 광학 장치.The method according to claim 1,
And a lens moving section for moving the light focusing lens in the optical axis direction of the light focusing lens.
상기 소정의 물체면은 상기 플라즈마 광원의 상기 광집속 렌즈로부터 먼 측의 단부면에 위치하는 광학 장치.The method according to claim 1,
Wherein the predetermined object surface is located at an end face of the plasma light source far from the light focusing lens.
상기 개구의 직경은 상기 플라즈마 광원의 크기 또는 상기 플라즈마 광원에 의해 처리되는 기판의 크기에 의존하는 광학 장치.The method according to claim 1,
Wherein the diameter of the aperture is dependent on the size of the plasma light source or the size of the substrate being processed by the plasma light source.
상기 광집속 렌즈에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되고, 상기 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 상기 제2 광의 집속광 및 상기 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 상기 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 상기 차단판을 관통하여 상기 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부;
상기 개구를 통과하여 회절된 상기 제1 광을 포집하는 렌즈부; 및
상기 렌즈부에 의해 포집된 상기 제1 광이 입사되는 광섬유;를 포함하고,
상기 광선택부, 상기 렌즈부 및 상기 광섬유를 포함하는 광전달부를 복수개 포함하고,
복수개의 광전달부는 상기 개구의 직경이 서로 상이하게 형성되는 광학 장치.A first light emitted from a predetermined objective plane of a plasma light source, a second light emitted from a front region of the predetermined object plane, and a third light emitted from a rear region of the predetermined object plane A light focusing lens;
A shielding surface which is disposed on an image plane of the first light beam focused by the light focusing lens and which is formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and which simultaneously shields the focused light beam of the second light beam and the focused light beam of the third light beam A light selecting unit including an aperture plate having an aperture for passing and condensing the light flux of the first light passing through the aperture plate and formed at an image point of the first light;
A lens unit for collecting the first light diffracted through the opening; And
And an optical fiber into which the first light collected by the lens unit is incident,
A plurality of optical transmission units including the optical selection unit, the lens unit, and the optical fiber,
And the plurality of light transmitting portions are formed such that the diameters of the openings are different from each other.
복수개의 광전달부는 복수의 상이한 플라즈마 광원의 크기에 일대일 대응하도록 마련되며,
상기 복수개의 광전달부는 상기 렌즈부의 직경, 상기 개구로부터 상기 렌즈부 사이의 거리 및 상기 렌즈부로부터 상기 광섬유 사이의 거리가 서로 상이하게 형성되는 광학 장치.6. The method of claim 5,
The plurality of light transmitting parts are provided so as to correspond one-to-one to the sizes of the plurality of different plasma light sources,
Wherein the plurality of light transmitting portions are formed so that the diameter of the lens portion, the distance between the opening portion and the lens portion, and the distance between the optical fiber and the lens portion are different from each other.
상기 광학 장치는 플라즈마 공정 챔버의 투광창에 설치되고,
상기 복수개의 광전달부는 상기 플라즈마 공정 챔버를 둘러싸는 서로 다른 위치에 설치되는 광학 장치.6. The method of claim 5,
The optical device is installed in a translucent window of a plasma processing chamber,
Wherein the plurality of light transfer portions are installed at different locations surrounding the plasma processing chamber.
상기 복수개의 광전달부를 구동하여 상기 복수개의 광전달부 중 상기 플라즈마 광원의 크기 또는 상기 플라즈마 광원을 발생시키는 플라즈마 공정 챔버 내의 기판의 크기에 대응하는 광전달부를 광수집을 위한 위치로 이동시킴으로써 광수집효율을 극대화시키는 구동부를 더 포함하는 광학 장치.6. The method of claim 5,
And driving the plurality of light transmitting units to move the light transmitting unit corresponding to the size of the plasma light source or the size of the substrate in the plasma processing chamber for generating the plasma light source among the plurality of light transmitting units to a position for light collection, Further comprising a driving unit for maximizing efficiency.
상기 광섬유는 상기 제1 광의 스펙트럼을 분석하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부로 상기 제1 광을 전달하는 광학 장치.The method according to claim 1,
Wherein the optical fiber analyzes the spectrum of the first light and transmits the first light to an analyzer for measuring a plasma state.
상기 광학 장치로부터 전달되는 광의 스펙트럼을 분광 분석하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부를 포함하며,
상기 광학 장치는:
상기 플라즈마 광원의 소정의 물체면(objective plane)에서 방출되는 제1 광, 상기 소정의 물체면의 전방 영역에서 방출되는 제2 광 및 상기 소정의 물체면의 후방 영역에서 방출되는 제3 광을 집속하는 광집속 렌즈;
상기 광집속 렌즈에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되고, 상기 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 상기 제2 광의 집속광 및 상기 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 상기 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 상기 차단판을 관통하여 상기 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부;
상기 개구를 통과하여 회절된 상기 제1 광을 포집하는 렌즈부;
상기 렌즈부에 의해 포집된 상기 제1 광이 입사되고, 입사된 제1 광을 상기 분석부로 전달하는 광섬유; 및
상기 광선택부, 상기 렌즈부 및 상기 광섬유를 포함하는 광전달부를 상기 광집속 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 이동부를 포함하는 분광계측기.An optical device for collecting and transmitting the light emitted from the plasma light source; And
And an analyzer for spectroscopically analyzing a spectrum of light transmitted from the optical device to measure a plasma state,
The optical device comprising:
A first light emitted from a predetermined objective plane of the plasma light source, a second light emitted from a front region of the predetermined object plane, and a third light emitted from a rear region of the predetermined object plane, Belonging to a light focusing lens;
A shielding surface which is disposed on an image plane of the first light beam focused by the light focusing lens and which is formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and which simultaneously shields the focused light beam of the second light beam and the focused light beam of the third light beam A light selecting unit including an aperture plate having an aperture for passing and condensing the light flux of the first light passing through the aperture plate and formed at an image point of the first light;
A lens unit for collecting the first light diffracted through the opening;
An optical fiber for receiving the first light collected by the lens unit and transmitting the incident first light to the analysis unit; And
And a moving unit for moving the light transmitting unit including the optical selecting unit, the lens unit, and the optical fiber in the optical axis direction of the light focusing lens.
상기 소정의 물체면은 상기 플라즈마 광원의 상기 광집속 렌즈로부터 먼 측의 단부면에 위치하고,
상기 개구의 직경은 상기 플라즈마 광원의 크기 또는 상기 플라즈마 광원에 의해 처리되는 기판의 크기에 의존하는 분광계측기.12. The method of claim 11,
Wherein the predetermined object surface is located on an end face of the plasma light source remote from the light focusing lens,
Wherein the diameter of the aperture is dependent on the size of the plasma light source or the size of the substrate being processed by the plasma light source.
상기 광학 장치로부터 전달되는 광의 스펙트럼을 분광 분석하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부를 포함하며,
상기 광학 장치는:
상기 플라즈마 광원의 소정의 물체면(objective plane)에서 방출되는 제1 광, 상기 소정의 물체면의 전방 영역에서 방출되는 제2 광 및 상기 소정의 물체면의 후방 영역에서 방출되는 제3 광을 집속하는 광집속 렌즈;
상기 광집속 렌즈에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되고, 상기 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 상기 제2 광의 집속광 및 상기 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 상기 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 상기 차단판을 관통하여 상기 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부;
상기 개구를 통과하여 회절된 상기 제1 광을 포집하는 렌즈부; 및
상기 렌즈부에 의해 포집된 상기 제1 광이 입사되고, 입사된 제1 광을 상기 분석부로 전달하는 광섬유;를 포함하고,
상기 광선택부, 상기 렌즈부 및 상기 광섬유를 포함하는 광전달부를 복수개 포함하고,
복수개의 광전달부는 상기 개구의 직경이 서로 상이하게 형성되는 분광계측기.An optical device for collecting and transmitting the light emitted from the plasma light source; And
And an analyzer for spectroscopically analyzing a spectrum of light transmitted from the optical device to measure a plasma state,
The optical device comprising:
A first light emitted from a predetermined objective plane of the plasma light source, a second light emitted from a front region of the predetermined object plane, and a third light emitted from a rear region of the predetermined object plane, Belonging to a light focusing lens;
A shielding surface which is disposed on an image plane of the first light beam focused by the light focusing lens and which is formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and which simultaneously shields the focused light beam of the second light beam and the focused light beam of the third light beam A light selecting unit including an aperture plate having an aperture for passing and condensing the light flux of the first light passing through the aperture plate and formed at an image point of the first light;
A lens unit for collecting the first light diffracted through the opening; And
And an optical fiber for receiving the first light collected by the lens unit and transmitting the incident first light to the analyzing unit,
A plurality of optical transmission units including the optical selection unit, the lens unit, and the optical fiber,
And the plurality of light transmitting portions are formed such that the diameters of the openings are different from each other.
상기 플라즈마 광원에서 방출되는 광을 수집하여 전달하는 광학 장치; 및
상기 광학 장치로부터 전달되는 광의 스펙트럼을 분광 분석하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부를 포함하며,
상기 광학 장치는:
상기 플라즈마 광원의 소정의 물체면(objective plane)에서 방출되는 제1 광, 상기 소정의 물체면의 전방 영역에서 방출되는 제2 광 및 상기 소정의 물체면의 후방 영역에서 방출되는 제3 광을 집속하는 광집속 렌즈;
상기 광집속 렌즈에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되고, 상기 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 상기 제2 광의 집속광 및 상기 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 상기 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 상기 차단판을 관통하여 상기 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부;
상기 개구를 통과하여 회절된 상기 제1 광을 포집하는 렌즈부;
상기 렌즈부에 의해 포집된 상기 제1 광이 입사되고, 입사된 제1 광을 상기 분석부로 전달하는 광섬유; 및
상기 광선택부, 상기 렌즈부 및 상기 광섬유를 포함하는 광전달부를 상기 광집속 렌즈의 광축 방향으로 이동시키는 이동부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.A plasma processing chamber for plasma processing the substrate by forming a plasma light source;
An optical device for collecting and transmitting light emitted from the plasma light source; And
And an analyzer for spectroscopically analyzing a spectrum of light transmitted from the optical device to measure a plasma state,
The optical device comprising:
A first light emitted from a predetermined objective plane of the plasma light source, a second light emitted from a front region of the predetermined object plane, and a third light emitted from a rear region of the predetermined object plane, Belonging to a light focusing lens;
A shielding surface which is disposed on an image plane of the first light beam focused by the light focusing lens and which is formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and which simultaneously shields the focused light beam of the second light beam and the focused light beam of the third light beam A light selecting unit including an aperture plate having an aperture for passing and condensing the light flux of the first light passing through the aperture plate and formed at an image point of the first light;
A lens unit for collecting the first light diffracted through the opening;
An optical fiber for receiving the first light collected by the lens unit and transmitting the incident first light to the analysis unit; And
And a moving unit that moves the light transmitting unit including the optical selecting unit, the lens unit, and the optical fiber in the optical axis direction of the light focusing lens.
상기 소정의 물체면은 상기 플라즈마 광원의 상기 광집속 렌즈로부터 먼 측의 단부면에 위치하고,
상기 개구의 직경은 상기 플라즈마 광원의 크기 또는 상기 플라즈마 광원에 의해 처리되는 기판의 크기에 의존하는 플라즈마 처리 장치.15. The method of claim 14,
Wherein the predetermined object surface is located on an end face of the plasma light source remote from the light focusing lens,
Wherein the diameter of the opening depends on a size of the plasma light source or a size of a substrate processed by the plasma light source.
상기 플라즈마 광원에서 방출되는 광을 수집하여 전달하는 광학 장치; 및
상기 광학 장치로부터 전달되는 광의 스펙트럼을 분광 분석하여 플라즈마 상태를 측정하는 분석부를 포함하며,
상기 광학 장치는:
상기 플라즈마 광원의 소정의 물체면(objective plane)에서 방출되는 제1 광, 상기 소정의 물체면의 전방 영역에서 방출되는 제2 광 및 상기 소정의 물체면의 후방 영역에서 방출되는 제3 광을 집속하는 광집속 렌즈;
상기 광집속 렌즈에 의해 집속되는 상기 제1 광의 결상면에 배치되고, 상기 제1 광의 결상점을 감싸는 영역에 형성되고 상기 제2 광의 집속광 및 상기 제3 광의 집속광을 동시에 차단하는 차단면을 갖는 차단판을 포함하고, 상기 제1 광의 집속광을 통과시켜 회절시키는 개구가 상기 차단판을 관통하여 상기 제1 광의 결상점에 형성되는 광선택부;
상기 개구를 통과하여 회절된 상기 제1 광을 포집하는 렌즈부; 및
상기 렌즈부에 의해 포집된 상기 제1 광이 입사되고, 입사된 제1 광을 상기 분석부로 전달하는 광섬유;를 포함하고,
상기 광선택부, 상기 렌즈부 및 상기 광섬유를 포함하는 광전달부를 복수개 포함하고,
복수개의 광전달부는 상기 개구의 직경이 서로 상이하게 형성되는 플라즈마 처리 장치.A plasma processing chamber for plasma processing the substrate by forming a plasma light source;
An optical device for collecting and transmitting light emitted from the plasma light source; And
And an analyzer for spectroscopically analyzing a spectrum of light transmitted from the optical device to measure a plasma state,
The optical device comprising:
A first light emitted from a predetermined objective plane of the plasma light source, a second light emitted from a front region of the predetermined object plane, and a third light emitted from a rear region of the predetermined object plane, Belonging to a light focusing lens;
A shielding surface which is disposed on an image plane of the first light beam focused by the light focusing lens and which is formed in an area surrounding the imaging point of the first light beam and which simultaneously shields the focused light beam of the second light beam and the focused light beam of the third light beam A light selecting unit including an aperture plate having an aperture for passing and condensing the light flux of the first light passing through the aperture plate and formed at an image point of the first light;
A lens unit for collecting the first light diffracted through the opening; And
And an optical fiber for receiving the first light collected by the lens unit and transmitting the incident first light to the analyzing unit,
A plurality of optical transmission units including the optical selection unit, the lens unit, and the optical fiber,
Wherein the plurality of light transmitting portions are formed such that the diameters of the openings are different from each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160097006A KR101833888B1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Optical apparatus, high efficiency optical detection apparatus and plasma processing apparatus having the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160097006A KR101833888B1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Optical apparatus, high efficiency optical detection apparatus and plasma processing apparatus having the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180014348A KR20180014348A (en) | 2018-02-08 |
KR101833888B1 true KR101833888B1 (en) | 2018-03-05 |
Family
ID=61232438
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160097006A KR101833888B1 (en) | 2016-07-29 | 2016-07-29 | Optical apparatus, high efficiency optical detection apparatus and plasma processing apparatus having the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101833888B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200110955A (en) | 2019-03-18 | 2020-09-28 | 최석재 | Plasma Monitoring Device Having Multiple Light Receiving Parts And Plasma Monitoring Method Using The Same |
WO2020219208A1 (en) * | 2019-04-26 | 2020-10-29 | Applied Materials, Inc. | Methods for calibrating an optical emission spectrometer |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101009845B1 (en) * | 2002-06-24 | 2011-01-19 | 내셔날 리서치 카운실 오브 캐나다 | Laser Induced Breakdown Spectroscopy for the analysis of molten material |
-
2016
- 2016-07-29 KR KR1020160097006A patent/KR101833888B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101009845B1 (en) * | 2002-06-24 | 2011-01-19 | 내셔날 리서치 카운실 오브 캐나다 | Laser Induced Breakdown Spectroscopy for the analysis of molten material |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200110955A (en) | 2019-03-18 | 2020-09-28 | 최석재 | Plasma Monitoring Device Having Multiple Light Receiving Parts And Plasma Monitoring Method Using The Same |
WO2020219208A1 (en) * | 2019-04-26 | 2020-10-29 | Applied Materials, Inc. | Methods for calibrating an optical emission spectrometer |
US11927482B2 (en) | 2019-04-26 | 2024-03-12 | Applied Materials, Inc. | Methods for calibrating an optical emission spectrometer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20180014348A (en) | 2018-02-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101829811B1 (en) | Apparatus and method for plasma process measurement | |
US8416509B2 (en) | Optical apparatus | |
TWI388936B (en) | Endpoint detection for photomask etching | |
US6677604B2 (en) | Optical system and method for plasma optical emission analysis | |
KR100586387B1 (en) | Method and apparatus for measuring electron density of plasma and plasma processing apparatus | |
US8158526B2 (en) | Endpoint detection for photomask etching | |
US20080099435A1 (en) | Endpoint detection for photomask etching | |
US20080099436A1 (en) | Endpoint detection for photomask etching | |
KR101441167B1 (en) | System for analysing a low pressure gas by optical emission spectroscopy | |
KR20130062791A (en) | Plasma diagnostic apparatus and method | |
KR101600520B1 (en) | Apparatus for optical emission spectroscopy | |
JPH08316218A (en) | Plasma etching device | |
KR20170001817A (en) | Apparatus for monitoring vacuum ultraviolet and plasma process equipment including the same | |
KR101591961B1 (en) | Device and method for plasma status measuring of plasma processing chamber | |
KR101833888B1 (en) | Optical apparatus, high efficiency optical detection apparatus and plasma processing apparatus having the same | |
KR101453819B1 (en) | A plasma process chamber | |
KR102117089B1 (en) | Apparatus for detecting plasma light and system for analyzing state of plasma with the apparatus | |
CN111081584B (en) | Spectrometer-based ion etching end point detection device and etching system using same | |
JP4149395B2 (en) | Particle density distribution measuring device | |
KR20160093574A (en) | Apparatus for optical emission spectroscopy and plasma processing apparatus having the same | |
KR102162728B1 (en) | Apparatus for optical emission spectroscopy and plasma processing apparatus having the same | |
KR20200019258A (en) | Spatially resolved optical emission spectroscopy (OES) in plasma processing | |
US20240203714A1 (en) | Plasma monitoring system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |