KR102117089B1 - 플라즈마 광 검출 장치 및 이를 구비하는 플라즈마 상태 분석 시스템 - Google Patents

플라즈마 광 검출 장치 및 이를 구비하는 플라즈마 상태 분석 시스템 Download PDF

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박정수
김현진
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세메스 주식회사
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Abstract

수광부를 공정 챔버의 가스 인젝션 구조물 내에 설치하여 플라즈마에서 방출되는 광을 검출하며, 검출된 광을 이용하여 플라즈마의 상태를 진단하는 플라즈마 광 검출 장치 및 이를 구비하는 플라즈마 상태 분석 시스템이 제공된다. 상기 플라즈마 광 검출 장치는, 플라즈마 공정에 이용되는 가스를 공정 챔버의 내부로 유입시키는 가스 피딩홀에 인접하여 형성되거나, 가스 피딩홀과 병치하여 형성되며, 플라즈마 공정에서 생성되는 플라즈마 광을 획득하는 광 수신부; 플라즈마 광을 파장별로 분리하는 광 분리부; 및 파장별로 분리된 각각의 광을 검출하는 광 검출부를 포함한다.

Description

플라즈마 광 검출 장치 및 이를 구비하는 플라즈마 상태 분석 시스템 {Apparatus for detecting plasma light and system for analyzing state of plasma with the apparatus}
본 발명은 플라즈마에서 방출되는 광을 검출하는 플라즈마 광 검출 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 플라즈마 광 검출 장치에 의해 검출되는 광을 이용하여 플라즈마의 상태를 진단하는 플라즈마 상태 분석 시스템에 관한 것이다.
OES(Optical Emission Spectroscopy) 장치는 플라즈마(plasma)에서 방출되는 광을 이용하여 플라즈마를 진단하는 광학적 진단 장비이다.
플라즈마 내 원소의 전자는 여기(excitation)된 상태로부터 기저 상태로 떨어지면서 광을 방출한다. 이때 방출되는 광은 원소에 따라 고유의 파장 혹은 파장 범위를 가지는데, 이 특정 파장을 통해서 플라즈마 내에 존재하는 원소를 추정할 수 있으며, 그 파장의 강도 변화로부터 원소의 양을 추정할 수 있다. OES 장치는 이와 같은 원리를 이용하여 플라즈마의 상태를 진단한다.
한국등록특허 제10-1198205호 (공고일: 2012.11.07.)
종래에는 플라즈마 공정이 수행되는 공정 챔버의 벽면에 뷰 포트(view port)를 설치하고, 이 뷰 포트를 통해 플라즈마 발생광을 인출하여, 플라즈마의 상태를 진단하였다.
그러나 이러한 방법은 뷰 포트 창이 흐려질수록 광학적 특성이 불리하게 변하기 때문에, 고품질 광 경로를 유지하기 위해서는 뷰 포트 창에 부착된 침전물을 수시로 세정하거나, 뷰 포트 창을 교체해 주어야 한다.
또한 식각 설비, 증착 설비 등에서 뷰 포트가 플라즈마와 접촉함으로써 증착이나 표면 상태의 변화에 의해 광 투과율이 변화한다. 이로 인해 플라즈마의 실제 상황이 왜곡되어 측정될 수 있다.
또한 단일 뷰 포트를 사용함으로써 공간 분해능이 낮아 공정 결과의 웨이퍼 상 비대칭 문제 등을 해석하는 데에 부적절하다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 수광부를 공정 챔버의 가스 인젝션 구조물(gas injection system) 내에 설치하여 플라즈마에서 방출되는 광을 검출하며, 검출된 광을 이용하여 플라즈마의 상태를 진단하는 플라즈마 광 검출 장치 및 이를 구비하는 플라즈마 상태 분석 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 광 검출 장치의 일 면(aspect)은, 플라즈마 공정에 이용되는 가스를 공정 챔버의 내부로 유입시키는 가스 피딩홀(gas feeding hole)에 인접하여 형성되거나, 상기 가스 피딩홀과 병치하여 형성되며, 상기 플라즈마 공정에서 생성되는 플라즈마 광을 획득하는 광 수신부; 상기 플라즈마 광을 파장별로 분리하는 광 분리부; 및 파장별로 분리된 각각의 광을 검출하는 광 검출부를 포함한다.
상기 광 수신부는, 일측에 홈을 구비하는 덮개부; 및 상기 덮개부의 내측에 삽입되며, 적어도 일부가 상기 홈을 통해 노출되는 광섬유를 포함하며, 상기 광섬유는 상기 가스 피딩홀이 위치한 방향으로 노출되거나, 상기 공정 챔버의 내부 방향으로 노출될 수 있다.
상기 광 수신부는 상기 공정 챔버의 천장에 구비되는 가스 인젝션 구조물과 상기 공정 챔버의 측벽에 구비되는 가스 인젝션 구조물 중 적어도 하나의 가스 인젝션 구조물에 설치될 수 있다.
상기 광 수신부는 상기 공정 챔버에 구비되는 가스 인젝션 구조물에 복수개 설치될 수 있다.
상기 광 수신부는 정전척 상에 안착된 기판에 수직 방향으로 형성되거나, 상기 기판에 경사지게 형성될 수 있다.
상기 광 수신부는 상기 공정 챔버에 구비되는 가스 인젝션 구조물의 외측에 고정되어 설치되며, 상기 가스 인젝션 구조물에 진공 밀폐(vacuum sealing)될 수 있다.
상기 광 수신부는 상기 가스 피딩홀과 병치하여 형성되는 경우, 복수개의 상기 가스 피딩홀이 형성된 고정 지지 구조물에 삽입되어 설치되며, 상기 플라즈마 광 검출기는, 상기 광 수신부보다 상기 공정 챔버의 내부에 더 가깝도록 상기 고정 지지 구조물에 설치되며, 상기 플라즈마 광을 평행광으로 조정하여 상기 광 수신부로 입사시키는 시준기를 더 포함할 수 있다.
상기 광 수신부와 상기 시준기가 함께 삽입되는 상기 고정 지지 구조물의 홀 내부에는 광자 흡수 코팅층이 형성될 수 있다.
상기 광 수신부는 상기 공정 챔버가 CCP(Capacitively Coupled Plasma)용 챔버인 경우 상기 가스 피딩홀에 인접하여 형성되며, 상기 공정 챔버가 ICP(Inductively Coupled Plasma)용 챔버인 경우 상기 가스 피딩홀과 병치하여 형성될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 상태 분석 시스템의 일 면은, 플라즈마 공정이 수행되는 공정 챔버; 상기 플라즈마 공정에서 생성되는 플라즈마 광을 검출하는 것으로서, 상기 플라즈마 공정에 이용되는 가스를 상기 공정 챔버의 내부로 유입시키는 가스 피딩홀(gas feeding hole)에 인접하여 형성되거나, 상기 가스 피딩홀과 병치하여 형성되며, 상기 플라즈마 광을 획득하는 광 수신부, 상기 플라즈마 광을 파장별로 분리하는 광 분리부, 및 파장별로 분리된 각각의 광을 검출하는 광 검출부를 포함하는 플라즈마 광 검출 장치; 및 상기 각각의 광을 이용하여 플라즈마의 상태를 분석 및 진단하는 플라즈마 분석 장치를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 상태 분석 시스템의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 플라즈마 상태 분석 시스템에 구비되는 플라즈마 광 검출 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 제1 실시예 예시도이다.
도 3은 플라즈마 상태 분석 시스템에 구비되는 플라즈마 광 검출 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 제2 실시예 예시도이다.
도 4는 공정 챔버가 CCP용 챔버일 때 광 수신부의 설치 구조를 보여주는 개념도이다.
도 5는 도 4에 도시된 광 수신부의 설치 구조를 확대하여 보여주는 부분 확대도이다.
도 6은 공정 챔버의 측부에 구비되는 광 수신부의 설치 구조를 보여주는 개념도이다.
도 7은 도 6에 도시된 광 수신부의 설치 구조를 확대하여 보여주는 부분 확대도이다.
도 8은 공정 챔버가 ICP용 챔버일 때 광 수신부의 설치 구조를 보여주는 개념도이다.
도 9는 도 8에 도시된 광 수신부의 설치 구조를 확대하여 보여주는 부분 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
종래의 OES(Optical Emission Spectroscopy) 장치는 플라즈마 직접 노출 구조의 뷰 포트(view port)를 통한 수광 방식을 이용하였다. 그래서 종래의 OES 장치는 뷰 포트 창에 부착되는 침전물로 인해 오염에 매우 취약하여, OES 데이터에 대한 신뢰성이 부족하였다.
본 발명에서는 이러한 측면을 고려하여, OES 측정을 위한 뷰 포트를 별도로 두지 않고, 플라즈마 광을 검출하기 위한 수광부를 공정 챔버에 설치되는 가스 인젝션 구조물(gas injection system) 내에 삽입 설치하여, 플라즈마 상태 분석 시스템이 플라즈마의 상태를 진단할 수 있도록 한다.
이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 상태 분석 시스템의 내부 구조를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 1에 따르면, 플라즈마 상태 분석 시스템(100)은 OES 측정 및 분석을 위한 것으로서, 공정 챔버(110), 플라즈마 광 검출 장치(120) 및 플라즈마 분석 장치(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
공정 챔버(110)는 플라즈마 공정이 수행되는 챔버이다. 이러한 공정 챔버(110)에서는 정전척(ESC; Electro-Static Chuck)(111) 상에 안착된 웨이퍼(wafer; 112)에 대하여 플라즈마를 이용하여 식각 공정(etching process), 증착 공정(deposition process) 등이 수행될 수 있다.
플라즈마 광 검출 장치(120)는 공정 챔버(110) 내에서 플라즈마 공정이 수행될 때 발생되는 광(플라즈마 광)을 검출하는 것이다. 이러한 플라즈마 광 검출 장치(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 광 수신부(210), 광 분리부(220) 및 광 검출부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 플라즈마 상태 분석 시스템에 구비되는 플라즈마 광 검출 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 제1 실시예 예시도이다. 이하 설명은 도 2를 참조한다.
광 수신부(210)는 공정 챔버(110) 내에서 플라즈마로부터 광이 방출되면, 이 플라즈마 광을 수신하여 광 분리부(220)로 전달하는 기능을 한다. 이러한 광 수신부(210)는 공정 챔버(110)에 구비되는 가스 인젝션 구조물(113) 내에 삽입하여 설치될 수 있다. 일례로 광 수신부(210)는 가스 인젝션 구조물(113)에 형성된 반응 가스 유입구(gas feeding hole)에 인접하여 설치될 수 있다.
광 수신부(210)는 웨이퍼(112)에 수직 방향으로 형성되도록 가스 인젝션 구조물(113) 내에 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 광 수신부(210)는 웨이퍼(112)에 경사지게 형성되도록 가스 인젝션 구조물(113) 내에 설치되는 것도 가능하다.
광 수신부(210)는 가스 인젝션 구조물(113) 내에 복수개 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 광 수신부(210)는 가스 인젝션 구조물(113) 내에 단일개 설치되는 것도 가능하다.
광 수신부(210)는 공정 챔버(110)의 상부(예를 들어, 샤워 헤드(shower head))에 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 광 수신부(210)는 공정 챔버(110)의 측부(예를 들어, 링(ring) 형태의 가스 공급 라인 구조물)에 설치되는 것도 가능하다.
광 수신부(210)가 공정 챔버(110)의 상부에 설치되는 경우, 웨이퍼(112)에 수직 방향으로 형성되도록 설치될 수 있으며, 공정 챔버(110)의 측부에 설치되는 경우, 웨이퍼(112)에 경사지게 형성되도록 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
광 수신부(210)의 설치 구조에 대한 보다 자세한 설명은 도면 등을 참조하여 후술하기로 한다.
광 수신부(210)는 광섬유(optical fiber; 211) 및 덮개부(212)를 포함하여 구성될 수 있다.
광섬유(211)는 플라즈마 광을 수신하여 전반사를 통해 광 분리부(220)로 전달하는 것이다. 이러한 광섬유(211)는 반사각이 다른 다수의 플라즈마 광을 동시에 광 분리부(220)로 전달할 수 있도록 멀티 모드 광섬유(multi-mode fiber)로 구현될 수 있다.
광섬유(211)는 덮개부(212)의 내부에 n(여기서, n은 자연수)개의 단위 광섬유를 포함하는 광섬유 다발(multi optical fiber) 형태로 형성될 수 있다. 광섬유(211)는 실리카계 광섬유, 불소계 광섬유, 희토류계 광섬유, 실리카계 유리로 된 코어에 플라스틱으로 클래딩을 입혀 만드는 플라스틱 클래드 광섬유(plastic clad optical fiber), 코어와 클래딩을 모두 플라스틱으로 만드는 플라스틱 광섬유 등 다양한 재질로 형성되는 것도 가능하다.
덮개부(212)는 광섬유(211)를 둘러싸도록 형성되는 커버 부재이다. 이러한 덮개부(212)는 광섬유(211)를 지지하면서 동시에 광섬유(211)를 보호하는 기능을 할 수 있다.
덮개부(212)는 일면에 길이 방향으로 깊게 형성되는 홈(213)을 구비한다. 이때 광섬유(211)는 그 일부가 덮개부(212)의 홈(213) 상에 노출되어 형성된다. 광섬유(211)는 이와 같이 형성됨으로써, 플라즈마 광을 수신하여 광 분리부(220)로 전달하는 것이 가능해질 수 있다.
광 수신부(210)는 집광 렌즈(condenser; 미도시)를 더 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
집광 렌즈는 플라즈마 광을 집광하는 것이다. 집광 렌즈는 이를 위해 덮개부(212)의 홈(213) 내에서 광섬유(211)보다 전방에 구비될 수 있다. 집광 렌즈가 이와 같이 구비되면, 광섬유(211)의 광 수신 확률을 높이는 것이 가능해질 수 있다.
광 분리부(220)는 광 수신부(210)를 통해 전달되는 광을 파장별로 분리하는 기능을 한다. 이러한 광 분리부(220)는 복합광에서 희망하는 파장광을 추출하는 모노크로메이터(monochromator)로 구현될 수 있다.
한편 광 분리부(220)는 광 수신부(210)와 광 케이블로 연결될 수 있다. 광 분리부(220)는 중심의 광섬유 다발, 외곽의 피복층 등으로 구성되는 광 케이블을 통해 플라즈마 발생광을 광 수신부(210)로부터 수신할 수 있다.
광 검출부(230)는 광 분리부(220)에 의해 파장별로 분리된 각각의 광을 검출하는 기능을 한다. 이러한 광 검출부(230)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 멀티플라이어(photo multiplier) 등으로 구현될 수 있다.
플라즈마 광 검출 장치(120)는 일실시 형태로 도 2에 도시된 바와 같이 구성될 수 있지만, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 플라즈마 광 검출 장치(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 광 수신부(210) 및 분광계(spectrometer; 240)를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
도 3은 플라즈마 상태 분석 시스템에 구비되는 플라즈마 광 검출 장치의 내부 구조를 개략적으로 도시한 제2 실시예 예시도이다. 이하 설명은 도 3을 참조한다.
도 3에 따르면, 분광계(240)는 입사 개구(310), 시준 거울(collimating mirror; 320), 회절 격자(diffraction grating; 330) 및 어레이 검출기(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
입사 개구(310)는 광 수신부(210)로부터 플라즈마 광을 수신하는 것이다. 이러한 입사 개구(310)는 광 수신부(210)로부터 입사된 광을 시준 거울(320)로 확산시키는 기능을 한다.
시준 거울(320)은 입사 개구(310)를 거쳐 확산된 광을 회절 격자(330)로 반사시키는 것이다. 이러한 시준 거울(320)은 입사 개구(310)를 거쳐 확산된 광을 평행 광으로 만들어 회절 격자(330)로 반사시킨다.
회절 격자(330)는 시준 거울(320)을 거쳐 입사되는 광을 파장에 따라 분리하는 것이다. 이러한 회절 격자(330)는 파장에 따라 광을 분리하여 어레이 검출기(340)의 서로 다른 곳에 상이 맺히도록 할 수 있다.
어레이 검출기(340)는 회절 격자(330)에 의해 파장별로 분리된 각각의 광을 검출하는 것이다. 이러한 어레이 검출기(340)는 CCD(Charged Coupled Device)로 구현될 수 있다.
도 3을 참조하여 분광계(240)의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 그러나 본 실시예에서 분광계(240)가 이러한 구조에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 1을 참조하여 설명한다.
플라즈마 분석 장치(130)는 플라즈마 광 검출 장치(120)에 의해 파장별로 분리되어 검출된 광을 이용하여 공정 챔버(110) 내의 플라즈마 상태를 분석 및 진단하는 것이다. 이러한 플라즈마 분석 장치(130)는 광 검출부(230)를 통해 파장별로 분리된 각각의 광에 대해 강도가 측정되면, 이 각각의 광의 강도를 기초로 광의 스펙트럼을 분석하여 플라즈마의 상태를 분석 및 진단할 수 있다.
다음으로 광 수신부(210)의 설치 구조에 대하여 설명한다.
광 수신부(210)는 앞서 설명한 바와 같이 공정 챔버(110)에 구비되는 가스 인젝션 구조물(113)의 내부에 설치될 수 있다. 여기서 공정 챔버(110)는 플라즈마 공정을 위한 챔버로서, 용량 결합형 플라즈마(CCP; Capacitively Coupled Plasma)용 챔버, 유도 결합형 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma)용 챔버, 마이크로파 플라즈마(MWP; Micro-Wave Plasma)용 챔버 등으로 구현될 수 있다.
그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 공정 챔버(110)는 그 외 ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마용 챔버, SWP(Surface Wave Plasma)용 챔버, 헬리콘파 플라즈마(Helicon Wave Plasma)용 챔버, 전자 빔 플라즈마(e-beam Plasma)용 챔버 등 다양한 형태로 구현되는 것도 가능하다.
이하에서는 도면 등을 참조하여 공정 챔버(110)의 유형에 따른 광 수신부(210)의 설치 구조에 대하여 설명하기로 한다.
먼저 공정 챔버(110)가 CCP용 챔버인 경우 광 수신부(210)의 설치 구조에 대하여 설명한다.
도 4는 공정 챔버가 CCP용 챔버일 때 광 수신부의 설치 구조를 보여주는 개념도이다. 이하 설명은 도 4를 참조한다.
도 4에 도시된 공정 챔버(110)에서는 그 내부에 설치된 다수의 전극에 선택적으로 고주파 전력을 인가하여 전기장을 형성하며, 이 전기장에 의해 반응 가스가 플라즈마 상태로 변형되도록 한다.
공정 챔버(110)는 이를 위해 하우징(410), 샤워 헤드(shower head; 420), 제1 고주파 전원부(430), 정전척(ESC; 440), 제2 고주파 전원부(450) 및 광 수신부(210)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(410)은 플라즈마 공정이 수행되는 공간을 제공하는 것이다. 이러한 하우징(410)은 그 내부가 진공 상태로 유지될 수 있으며, 고주파 전력이 투과될 수 있도록 유전체 윈도우(dielectric window)로 형성될 수 있다.
하우징(410)의 상부에는 가스 유입 포트(411)가 형성될 수 있다. 가스 유입 포트(411)는 플라즈마를 발생시키는 데에 이용될 반응 가스를 하우징(410)의 내부로 공급하는 것이다.
하우징(410)의 하부에는 배출구(412)가 형성될 수 있다. 배출구(412)는 플라즈마 공정이 수행된 후 하우징(410)의 내부에 잔존하는 잔유물을 외부로 유출시키는 것이다.
샤워 헤드(420)는 하우징(410)의 상부(예를 들어, 천장)에 설치되어, 가스 유입 포트(411)를 통해 공급되는 반응 가스를 하우징(410)의 내부로 분사하는 것이다. 샤워 헤드(420)는 반응 가스를 하우징(410)의 내부로 분사하기 위해 그 표면에 복수개의 가스 피딩홀(gas feeding hole; 421)을 구비한다.
제1 고주파 전원부(430)는 가스 유입 포트(411)를 통해 샤워 헤드(420)에 고주파 RF 전원을 인가하는 것이다. 샤워 헤드(420)는 제1 고주파 전원부(420)에 의해 공급되는 전원을 토대로 하우징(410)의 내부에서 상부 전극으로 기능할 수 있다.
샤워 헤드(420)와 제1 고주파 전원부(430)를 연결하는 전송선로 상에는 임피던스 정합을 목적으로 임피던스 정합 회로(431)가 마련될 수 있다. 임피던스 정합 회로(431)는 무손실 수동 회로로 작용하여 전기 에너지가 제1 고주파 전원부(430)로부터 샤워 헤드(420)로 효과적으로(최대로) 전달되도록 할 수 있다.
정전척(440)은 샤워 헤드(420)에 대향하도록 하우징(410)의 하부에 배치되며, 상부에 안착된 기판(W)을 흡착하여 지지한다.
정전척(440)은 구동 부재(미도시)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 정전척(440)이 이와 같이 상하 방향으로 이동 가능하게 형성되면, 기판(W)을 보다 균일한 플라즈마 분포를 나타내는 영역에 위치시키는 것이 가능해질 수 있다.
한편 본 실시예에서는 정전척(440)이 유전 분극 현상으로 인해 발생되는 정전기력을 제어하여 기판(W)을 유전체 표면에 흡착 또는 이탈시키는 점을 고려하여, 정전척(440) 대신 기계적 클램프(Mechanical Clamp), 진공 척(Vacuum Chuck) 등을 구비하는 것도 가능하다.
제2 고주파 전원부(450)는 정전척(440)에 고주파 RF 전원을 인가하는 것이다. 정전척(440)은 이러한 제2 고주파 전원부(450)에 의해 공급되는 전원을 토대로 하우징(410)의 내부에서 하부 전극으로 기능할 수 있다.
이와 같이 샤워 헤드(420)와 정전척(440)이 상부 전극과 하부 전극으로 각각 기능하게 되면, 상부 전극과 하부 전극 사이에 전기장이 형성되어, 가스 유입 포트(411)를 통해 하우징(410)의 내부로 유입시킨 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기(excitation)시킬 수가 있다.
한편 정전척(440)과 제2 고주파 전원부(450)를 연결하는 전송선로 상에도 임피던스 정합을 목적으로 임피던스 정합 회로(451)가 마련될 수 있다.
한편 공정 챔버(110)는 제1 고주파 전원부(430)를 구비하지 않고, 샤워 헤드(420)를 접지시켜 샤워 헤드(420)가 상부 전극으로 기능하도록 구성하는 것도 가능하다.
광 수신부(210)는 하우징(410)의 내부로 유입된 반응 가스가 플라즈마 상태로 여기되어 플라즈마 광을 발생시키면, 이 플라즈마 광을 수신하는 기능을 한다. 광 수신부(210)는 이를 위해 샤워 헤드(420) 내에서 가스 피딩홀(421)에 인접하여 설치될 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 광 수신부의 설치 구조를 확대하여 보여주는 부분 확대도이다. 이하 설명은 도 5를 참조한다.
광 수신부(210)는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이 광섬유(211)가 덮개부(212)의 홈(213)을 통해 외부로 노출되도록 형성될 수 있다. 이러한 광 수신부(210)는 광섬유(211)가 가스 피딩홀(421)에 인접하도록 샤워 헤드(420) 내에 배치될 수 있다. 광 수신부(210)가 이와 같이 배치되면, 가스 피딩홀(421) 자체가 플라즈마 광 측정 포트가 되어, 광섬유(211)가 가스 피딩홀(421)을 통해 입사되는 플라즈마 광을 용이하게 수신하는 것이 가능해질 수 있다.
광 수신부(210)는 광섬유(211)가 가스 피딩홀(421)에 인접하도록 샤워 헤드(420) 내에 배치되는 경우, 기판(W)에 수직 방향으로 형성되도록 가스 피딩홀(421)에 인접하여 배치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 광 수신부(210)는 기판(W)에 경사지게 형성되도록 가스 피딩홀(421)에 인접하여 배치되는 것도 가능하다.
광 수신부(210)는 광섬유(211)가 가스 피딩홀(421) 내에 위치하도록 가스 피딩홀(421)에 삽입되어 형성되는 것도 가능하다. 이 경우 광 수신부(210)는 가스 피딩홀(421)을 통해 반응 가스가 공급되는 것을 방해하지 않도록 가스 피딩홀(421)보다 충분히 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
광 수신부(210)는 공정 챔버(110) 내에서 플라즈마 공정이 수행되는 도중에 움직이는 것을 방지하기 위해 샤워 헤드(420)에 고정되어 설치될 수 있다. 이때 광 수신부(210)는 밀폐 부재(422)를 이용하여 샤워 헤드(420)에 진공 밀폐(vacuum sealing)되도록 형성될 수 있다.
한편 광 수신부(210)는 하우징(410)을 관통하여 적어도 일부분이 샤워 헤드(420)의 내부에 삽입되도록 형성되는 것도 가능하다. 이 경우 광 수신부(210)는 하우징(410)의 내부에 유입된 반응 가스가 광 수신부(210)와 하우징(410) 사이의 틈을 통해 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 하우징(410)에 진공 밀폐되도록 형성될 수 있다.
광 수신부(210)는 가스 피딩홀(421)의 개수에 대응하여 샤워 헤드(420)의 내부에 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 광 수신부(210)는 일부의 가스 피딩홀(421)에 대응하여 샤워 헤드(420)의 내부에 설치되는 것도 가능하다.
도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 광 수신부(210)의 설치 구조는 공정 챔버(110)의 상부에 설치되는 경우의 예시이다. 그러나, 광 수신부(210)는 공정 챔버(110)의 상부에 설치되는 것에 한정되지 않으며, 공정 챔버(110)의 측부에 설치되는 것도 가능하다. 이하에서는 이에 대해 설명한다.
도 6은 공정 챔버의 측부에 구비되는 광 수신부의 설치 구조를 보여주는 개념도이다. 이하 설명은 도 6을 참조한다.
도 6에 도시된 공정 챔버(110)는 CCP용 챔버의 예시이다. 이하에서는 공정 챔버(110)가 CCP용 챔버인 경우를 일실시 형태로 하여 설명할 것이나, 본 실시예에서 광 수신부(210)가 공정 챔버(110)의 측부에 설치될 때, 이때의 공정 챔버(110)는 CCP용 챔버에 한정되지 않는다. 일례로, 공정 챔버(110)는 ICP용 챔버, MWP용 챔버 등인 것도 가능하다.
도 6에 따르면, 공정 챔버(110)는 하우징(410), 샤워 헤드(420), 제1 고주파 전원부(430), 정전척(ESC; 440), 제2 고주파 전원부(450), 가스 공급 라인(460) 및 광 수신부(210)를 포함하여 구성될 수 있다.
가스 공급 라인(460)은 반응 가스를 하우징(410)의 내부로 공급하는 것으로서, 하우징(410)의 측부(예를 들어, 측벽)에 설치된다. 이러한 가스 공급 라인(460)은 하우징(410)의 측벽을 따라 링(ring) 형상으로 형성될 수 있으나, 본 실시예에서 가스 공급 라인(460)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
공정 챔버(110)가 샤워 헤드(420)를 구비하는 경우, 가스 공급 라인(460)은 샤워 헤드(420)와 함께 구비되어 하우징(410)의 상부와 측부에서 각각 반응 가스를 하우징(410)의 내부로 공급할 수 있다. 이때 샤워 헤드(420)와 가스 공급 라인(460) 중 어느 하나만 반응 가스를 하우징(410)의 내부로 공급하는 것도 가능하다.
가스 공급 라인(460)은 하우징(410)의 내부로 반응 가스를 공급하기 위해 측면에 복수개의 가스 피딩홀(gas feeding hole; 461)을 구비할 수 있다.
광 수신부(210)는 하우징(410)의 내부로 유입된 반응 가스가 플라즈마 상태로 여기되어 플라즈마 광을 발생시키면, 이 플라즈마 광을 수신하는 기능을 한다. 광 수신부(210)는 이를 위해 가스 공급 라인(460) 내에서 가스 피딩홀(461)에 인접하여 설치될 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 광 수신부의 설치 구조를 확대하여 보여주는 부분 확대도이다. 이하 설명은 도 7을 참조한다.
광 수신부(210)는 광섬유(211)가 가스 피딩홀(461)에 인접하도록 가스 공급 라인(460) 내에 배치될 수 있다. 광 수신부(210)가 이와 같이 배치되면, 가스 피딩홀(461) 자체가 플라즈마 광 측정 포트가 되어, 광섬유(211)가 가스 피딩홀(461)을 통해 입사되는 플라즈마 광을 용이하게 수신하는 것이 가능해질 수 있다.
광 수신부(210)는 광섬유(211)가 가스 피딩홀(461)에 인접하도록 가스 공급 라인(460) 내에 배치되는 경우, 기판(W)에 경사지게 형성되도록 가스 피딩홀(461)에 인접하여 배치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 광 수신부(210)는 기판(W)에 수평 방향으로 형성되도록 가스 피딩홀(461)에 인접하여 배치되는 것도 가능하다.
광 수신부(210)는 광섬유(211)가 가스 피딩홀(461) 내에 위치하도록 가스 피딩홀(461)에 삽입되어 형성되는 것도 가능하다. 이 경우 광 수신부(210)는 가스 피딩홀(461)을 통해 반응 가스가 공급되는 것을 방해하지 않도록 가스 피딩홀(461)보다 충분히 작은 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
광 수신부(210)는 공정 챔버(110) 내에서 플라즈마 공정이 수행되는 도중에 움직이는 것을 방지하기 위해 가스 공급 라인(460)의 측면에 고정되어 설치될 수 있다. 이 경우 광 수신부(210)는 밀폐 부재를 이용하여 가스 공급 라인(460)에 진공 밀폐되도록 형성될 수 있다.
한편 광 수신부(210)는 하우징(410)을 관통하여 적어도 일부분이 가스 공급 라인(460)의 내부에 삽입되도록 형성되는 것도 가능하다. 이 경우 광 수신부(210)는 하우징(410)의 내부에 유입된 반응 가스가 광 수신부(210)와 하우징(410) 사이의 틈을 통해 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 하우징(410)에 진공 밀폐되도록 형성될 수 있다.
광 수신부(210)는 가스 피딩홀(461)의 개수에 대응하여 가스 공급 라인(460)의 내부에 설치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 광 수신부(210)는 일부의 가스 피딩홀(461)에 대응하여 가스 공급 라인(460)의 내부에 설치되는 것도 가능하다.
다음으로 공정 챔버(110)가 ICP용 챔버인 경우 광 수신부(210)의 설치 구조에 대하여 설명한다.
도 8은 공정 챔버가 ICP용 챔버일 때 광 수신부의 설치 구조를 보여주는 개념도이다. 이하 설명은 도 8을 참조한다.
도 8에 도시된 공정 챔버(110)에서는 그 외측에 감겨진 코일에 고주파 전력을 인가하여 자기장 및 전기장을 형성하며, 이 자기장 및 전기장에 의해 반응 가스가 플라즈마 상태로 변형되도록 한다.
공정 챔버(110)는 이를 위해 하우징(410), 안테나(510), 제1 고주파 전원부(430), 정전척(440), 제2 고주파 전원부(450) 및 광 수신부(210)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(410)은 플라즈마 공정이 수행되는 공간을 제공하는 것이다. 가스 유입 포트(411)는 이러한 하우징(410)의 측부에 설치될 수 있다.
안테나(510)는 폐루프를 형성하도록 제공되는 코일이 장착된 것으로서, 공정 챔버(110)의 상부에 설치될 수 있다. 이러한 안테나(510)는 제1 고주파 전원부(430)로부터 공급되는 전력을 기초로 하우징(410)의 내부에 자기장 및 전기장을 생성하여, 가스 유입 포트(411)를 통해 하우징(410)의 내부로 유입된 반응 가스를 플라즈마로 여기시키는 기능을 한다.
안테나(510)는 평판 스파이럴(planar spiral) 형태의 코일을 장착할 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 코일의 구조나 크기 등은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경될 수 있다. 한편 안테나(510)는 공정 챔버(110)의 외측에 설치되는 것도 가능하다.
가스 분사 부재(520)는 가스 유입 포트(411)를 통해 유입된 반응 가스를 하우징(410)의 내부로 분사하는 것이다. 이러한 가스 분사 부재(520)는 가스 피딩홀(gas feeding hole)이 형성되어 있는 복수개의 고정 지지 구조물(530)을 구비할 수 있다.
제1 고주파 전원부(430)는 안테나(510)에 고주파 RF 전원을 인가하는 것이다. 이러한 제1 고주파 전원부(430)와 안테나(510)를 연결하는 전송선로 상에는 임피던스 정합을 목적으로 임피던스 정합 회로(431)가 마련될 수 있다.
정전척(440)은 안테나(510)에 대향하도록 하우징(410)의 하부에 배치되며, 상부에 안착된 기판(W)을 흡착하여 지지한다.
제2 고주파 전원부(450)는 정전척(440)에 고주파 RF 전원을 인가하는 것이다. 이러한 제2 고주파 전원부(450)는 플라즈마를 기판(W) 방향으로 효과적으로 바이어스시키기 위해 RF 전원을 인가할 수 있다. 제2 고주파 전원부(450)가 이와 같이 정전척(440)에 RF 전원을 인가하면, 플라즈마로부터 탈출된 이온이 기판(W)의 표면에 충분히 높은 에너지를 가지고 충돌하는 것이 가능해질 수 있다.
광 수신부(210)는 하우징(410)의 내부로 유입된 반응 가스가 플라즈마 상태로 여기되어 플라즈마 광을 발생시키면, 이 플라즈마 광을 수신하는 기능을 한다. 광 수신부(210)는 이를 위해 고정 지지 구조물(530)의 내측에 결합된 상태로 가스 분사 부재(520)를 관통하여 설치될 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 광 수신부의 설치 구조를 확대하여 보여주는 부분 확대도이다. 이하 설명은 도 9를 참조한다.
고정 지지 구조물(530)은 하우징(410)의 내부 방향으로 관통되는 복수개의 홀을 구비할 수 있다. 고정 지지 구조물(530)은 이 복수개의 홀 중 어느 하나의 홀(예를 들어, 중앙 홀(center hole))을 통해 광 수신부(210)와 결합할 수 있다. 또한 고정 지지 구조물(530)은 나머지 홀(예를 들어, 외곽 홀(side hole))을 통해 반응 가스를 하우징(410)의 내부로 분사할 수 있다. 본 실시예에서는 고정 지지 구조물(530)에 구비되어 반응 가스를 하우징(410)의 내부로 유입시키는 홀을 가스 피딩홀(531)로 정의한다.
고정 지지 구조물(530)은 하나의 홀을 통해 광 수신부(210) 및 시준기(collimator; 540)와 결합할 수 있다. 이때 시준기(540)는 광 수신부(210)의 전방에 위치할 수 있다. 광 수신부(210)의 전방에 시준기(540)가 구비되면, 여러 방향에서 입사되는 플라즈마 광을 평행광으로 조정하여 플라즈마 광이 효과적으로 광섬유(211)로 입사되도록 할 수 있다.
시준기(540)는 광학 콜리메이터(optical collimator)로 구현될 수 있으며, 공간 분해능 향상을 위해 모세혈관(capillary) 타입으로 형성될 수 있다.
한편 광섬유(211)로 입사되는 빛의 양을 증가시키기 위해, 광 수신부(210)와 시준기(540)가 삽입되는 고정 지지 구조물(530)의 내측 둘레면에는 광자 흡수 코팅층(photon absorption coating layer)이 형성될 수 있다.
광 수신부(210)는 광섬유(211)가 하우징(410)의 내부 방향을 지향하도록 고정 지지 구조물(530)에 결합될 수 있다. 광 수신부(210)가 이와 같이 설치되면, 광섬유(211)가 하우징(410)의 내부에서 발생되는 플라즈마 광을 용이하게 수신하는 것이 가능해질 수 있다.
광 수신부(210)는 고정 지지 구조물(530)과 결합하여 가스 분사 부재(520)에 복수개 설치될 수 있다. 광 수신부(210)는 기판(W)에 수직 방향으로 형성되도록 가스 분사 부재(520)에 설치될 수 있으며, 기판(W)에 경사지게 형성되도록 가스 분사 부재(520)에 설치되는 것도 가능하다.
이상 도 1 내지 도 9를 참조하여 CCP용 챔버, ICP용 챔버 등 다양한 형태의 공정 챔버(110)에 적용될 수 있는 플라즈마 광 검출 장치(120) 및 이를 구비하는 플라즈마 상태 분석 시스템(100)에 대하여 설명하였다.
플라즈마 광 검출 장치(120)는 광 수신부(210)를 멀티 채널을 가지는 광섬유 다발로 구성하며, 가스 인젝션 구조물(gas injection system) 내(예를 들어, 반응 가스 유입구(gas feeding hole))에 설치된다. 이러한 플라즈마 광 검출 장치(120)는 광 수신부(210)가 공정 챔버(110)로 공급되는 반응 가스에 의해 플라즈마로부터 오염되는 것을 방지할 수 있어, 장기간 또는 반영구적으로 광 투과율을 일정하게 유지시키는 것이 가능하다.
또한 플라즈마 광 검출 장치(120)는 공정 챔버(110) 내에 다수개 설치되는 것이 가능하며, 이로부터 공정 챔버(110) 내의 플라즈마 공간 분포 측정이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 플라즈마 광 검출 장치(120)는 공정 관리의 고도화에 기여하는 효과도 얻을 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 플라즈마 상태 분석 시스템 110: 공정 챔버
120: 플라즈마 광 검출 장치 130: 플라즈마 분석 장치
210: 광 수신부 211: 광섬유
212: 덮개부 220: 광 분리부
230: 광 검출부 240: 분광계
410: 하우징 411: 가스 유입 포트
420: 샤워 헤드 421: 가스 피딩홀
430: 제1 고주파 전원부 440: 정전척
450: 제2 고주파 전원부 460: 가스 공급 라인
461: 가스 피딩홀 510: 안테나
520: 가스 분사 부재 530: 고정 지지 구조물
531: 가스 피딩홀 540: 시준기

Claims (10)

  1. 플라즈마 공정에 이용되는 가스를 공정 챔버의 내부로 유입시키는 가스 인젝션 구조물 내에서 가스 피딩홀(gas feeding hole)과 마주하여 형성되거나, 상기 가스 피딩홀과 병치하여 형성되며, 상기 플라즈마 공정에서 생성되는 플라즈마 광을 획득하는 광 수신부;
    상기 플라즈마 광을 파장별로 분리하는 광 분리부; 및
    파장별로 분리된 각각의 광을 검출하는 광 검출부를 포함하며,
    상기 광 수신부가 상기 가스 피딩 홀과 병치하여 형성되는 경우, 상기 광 수신부로 입사되는 상기 플라즈마 광을 조정하는 시준기를 더 포함하는 플라즈마 광 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수신부는,
    일측에 홈을 구비하는 덮개부; 및
    상기 덮개부의 내측에 삽입되며, 적어도 일부가 상기 홈을 통해 노출되는 광섬유를 포함하며,
    상기 광섬유는 상기 가스 피딩홀이 위치한 방향으로 노출되거나, 상기 공정 챔버의 내부 방향으로 노출되는 플라즈마 광 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수신부는 상기 공정 챔버의 천장에 구비되는 가스 인젝션 구조물과 상기 공정 챔버의 측벽에 구비되는 가스 인젝션 구조물 중 적어도 하나의 가스 인젝션 구조물에 설치되는 플라즈마 광 검출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수신부는 상기 공정 챔버에 구비되는 가스 인젝션 구조물에 복수개 설치되는 플라즈마 광 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수신부는 정전척 상에 안착된 기판에 수직 방향으로 형성되거나, 상기 기판에 경사지게 형성되는 플라즈마 광 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수신부는 상기 공정 챔버에 구비되는 가스 인젝션 구조물의 외측에 고정되어 설치되며, 상기 가스 인젝션 구조물에 진공 밀폐(vacuum sealing)되는 플라즈마 광 검출 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수신부는 상기 가스 피딩홀과 병치하여 형성되는 경우, 복수개의 상기 가스 피딩홀이 형성된 고정 지지 구조물에 삽입되어 설치되며,
    상기 시준기는 상기 광 수신부보다 상기 공정 챔버의 내부에 더 가깝도록 상기 고정 지지 구조물에 설치되며, 상기 플라즈마 광을 평행광으로 조정하여 상기 광 수신부로 입사시키는 플라즈마 광 검출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 수신부와 상기 시준기가 함께 삽입되는 상기 고정 지지 구조물의 홀 내부에는 광자 흡수 코팅층이 형성되는 플라즈마 광 검출 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수신부는 상기 공정 챔버가 CCP(Capacitively Coupled Plasma)용 챔버인 경우 상기 가스 피딩홀에 인접하여 형성되며, 상기 공정 챔버가 ICP(Inductively Coupled Plasma)용 챔버인 경우 상기 가스 피딩홀과 병치하여 형성되는 플라즈마 광 검출 장치.
  10. 플라즈마 공정이 수행되는 공정 챔버;
    상기 플라즈마 공정에서 생성되는 플라즈마 광을 검출하는 것으로서, 상기 플라즈마 공정에 이용되는 가스를 상기 공정 챔버의 내부로 유입시키는 가스 인젝션 구조물 내에서 가스 피딩홀(gas feeding hole)과 마주하여 형성되거나, 상기 가스 피딩홀과 병치하여 형성되며, 상기 플라즈마 광을 획득하는 광 수신부, 상기 플라즈마 광을 파장별로 분리하는 광 분리부, 및 파장별로 분리된 각각의 광을 검출하는 광 검출부를 포함하는 플라즈마 광 검출 장치; 및
    상기 각각의 광을 이용하여 플라즈마의 상태를 분석 및 진단하는 플라즈마 분석 장치를 포함하며,
    상기 플라즈마 광 검출 장치는,
    상기 광 수신부가 상기 가스 피딩 홀과 병치하여 형성되는 경우, 상기 광 수신부로 입사되는 상기 플라즈마 광을 조정하는 시준기를 더 포함하는 플라즈마 상태 분석 시스템.
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