KR102170403B1 - Apparatus and method for monitoring plasma process - Google Patents

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KR102170403B1
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이강
이상열
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(주)화백엔지니어링
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    • H05H1/0025Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature using electromagnetic or particle radiation, e.g. interferometry by using photoelectric means

Abstract

The present invention relates to an apparatus and a method for monitoring a plasma process. The present invention includes: an optical sensor module installed in a reaction chamber of the plasma process and sensing light from a light source unit; the light source unit irradiating the inside of the reaction chamber with monitoring light in accordance with control by a main control unit; and the main control unit controlling the operation of the plasma reaction chamber by analyzing the measurement result of the optical sensor module. The optical sensor module senses the light from the light source unit and includes a light sensor module including a color sensor sensing a specific ion or radical difference caused by the light emitted by the light source unit and an automatic gain adjustment amplifier amplifying a signal from the color sensor by using the amplification time constant by stage received from a self-stage recognition unit and adjusting the amplification gain in accordance with each process stage. The main control unit includes the self-stage recognition unit. The self-stage recognition unit determines which stage corresponds to the current region in the total plasma process recipe, calculates a tailored amplification time constant corresponding to the stage, and provides it to the automatic gain adjustment amplifier. According to the present invention, even a plasma-less process can be appropriately monitored. In addition, it is possible to sense in real time a fine process change regardless of the process recipe having a large inter-process stage plasma flux in the plasma process. As a result, it is possible to achieve detailed and sophisticated plasma process monitoring and control.

Description

플라즈마 공정 모니터링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING PLASMA PROCESS}Plasma process monitoring device and method {APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING PLASMA PROCESS}

본 발명은 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다단계로 구성되는 플라즈마 공정에서 플라즈마가 발생하지 않는 펌핑공정, 래디컬을 이용하는 에칭공정, 증착공정, 세정 공정도 모니터링하면서도, 각 공정 단계 사이의 플라즈마 플럭스 차가 큰 공정 레시피에도 불구하고 미세 공정 변화를 실시간으로 감지하여 정교하고 세밀한 공정제어가 가능하도록 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma process monitoring apparatus and method, and more specifically, a pumping process that does not generate plasma in a plasma process composed of multiple stages, an etching process using radicals, a deposition process, and a cleaning process while monitoring each process step. The present invention relates to an apparatus and method for monitoring a plasma process to enable precise and detailed process control by detecting minute process changes in real time despite process recipes having a large difference in plasma flux between them.

일반적으로, 반도체 집적회로의 제조공정은 세정공정, 이온 주입 공정, 사진 공정, 증착 공정, 식각공정, 화학적 기계적 연마 등의 다양한 단위공정들로 구성된다.In general, the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit is composed of various unit processes such as a cleaning process, an ion implantation process, a photo process, a deposition process, an etching process, and chemical mechanical polishing.

반도체 집적회로의 제조공정 중 플라즈마 공정은 미세 반도체 집적회로를 제조하기 위한 필수적인 공정이며, 현재는 반도체 및 디스플레이 패널 생산에서의 식각 및 증착 공정을 포함하여 각종 표면처리공정 등에 광범위하게 사용되고 있다. 플라즈마를 이용한 식각 공정에서, 상기 공정 입력 파라미터의 불측의 변화는 미세 패턴의 선폭 및 측벽의 경사도에 영향을 주어 집적회로의 정확하고 미세한 구현을 방해할 수 있다. 따라서 플라즈마 공정 진행 시 발생하는 이상 유무를 실시간으로 관측할 수 있고, 정밀하게 확인 가능한 플라즈마 공정 모니터링 방법이 요구되고 있다. Among the manufacturing processes of semiconductor integrated circuits, the plasma process is an essential process for manufacturing micro semiconductor integrated circuits, and is currently widely used for various surface treatment processes including etching and deposition processes in semiconductor and display panel production. In the etching process using plasma, the unpredictable change of the process input parameter may affect the line width of the fine pattern and the inclination of the sidewall, thereby preventing accurate and fine implementation of the integrated circuit. Therefore, there is a need for a plasma process monitoring method capable of observing the presence or absence of an abnormality occurring during the plasma process in real time and accurately confirming.

현재까지, 플라즈마 공정 모니터링을 위한 기술로는, 정전 프로브 (Electrostatic probes)를 이용하는 랭뮤어 프로브법(Langmuir Probe), 씨어스법 (SEERS, Self-Excited Electron Spectroscopy), 광을 이용해서 플라즈마 공정을 모니터링 하는 발광 분석법(Optical Emission Spectroscopy, OES) 등이 사용되고 있다. 그러나 랭뮤어 프로브법은 센서가 반응챔버 내부에 삽입되어 금속 팁이 플라즈마에 노출되는 단점이 있고, 발광분석법(OES)은 측정결과가 직관적으로 해석하거나 판단하기 어려운 형식으로 도출되고, 방대한 데이터의 양으로 인해서 샘플링 속도가 느린 한계가 있고, 씨어스(SEERS) 기술은 센서의 민감도가 떨어지는 한계를 갖기 때문에, 플라즈마 공정의 상태를 정밀하고 신속하게 파악하기 어렵다는 문제점을 갖는다. Until now, technologies for plasma process monitoring include Langmuir Probe using electrostatic probes, Self-Excited Electron Spectroscopy (SEERS), and plasma process monitoring using light. Optical Emission Spectroscopy (OES), etc. are being used. However, the Langmuir probe method has a disadvantage in that the sensor is inserted inside the reaction chamber and the metal tip is exposed to plasma, and the luminescence analysis method (OES) is derived in a format that makes it difficult to intuitively interpret or judge the measurement result, and the amount of data is vast. As a result, the sampling rate is limited, and the SEERS technology has a limitation in that the sensitivity of the sensor is lowered, so it is difficult to accurately and quickly grasp the state of the plasma process.

한편, 플라즈마 공정의 상태를 검출하는 광센서의 감도를 결정함에 있어서 기존에는 공정 단계와 상관없이 전체 공정에 대하여, 하나의 증폭 이득으로 고정하여 사용하여 왔다. 이러한 방식에서 각 단계별로 플라즈마 편차가 있더라도 중요 영역에 초점을 맞추거나, 플라즈마 세기가 가장 센 단계를 기준하여 감도 조정을 하여 사용하여 왔다. 예를 들어, 도 1에 도시한 바와 같이, 플라즈마 공정이 단계 1부터 단계 4(S1, S2, S3, S4)까지 진행된다고 가정할 경우에, 제3 단계(S3) 구간에 증폭기 이득을 기준으로 모든 단계의 이득을 동일하게 설정하면, 제2 단계(S2) 및 제4 단계(S4)와 같이 낮은 신호에 대해서는 제대로 표현을 못 하게 되고, 반대로 제4 단계(S4)를 기준으로 설정하게 되면, 제3 단계(S3 영역)는 포화되는 문제점이 발생할 수밖에 없다. On the other hand, in determining the sensitivity of the photosensor for detecting the state of the plasma process, conventionally, regardless of the process step, the entire process has been fixed as one amplification gain and used. In this method, even if there is a plasma deviation in each step, the focus is on an important region or the sensitivity is adjusted based on the step with the highest plasma intensity. For example, as shown in FIG. 1, assuming that the plasma process proceeds from step 1 to step 4 (S1, S2, S3, S4), based on the amplifier gain in the third step (S3) If the gains of all steps are set equal, low signals such as the second step (S2) and the fourth step (S4) cannot be properly expressed. Conversely, if the fourth step (S4) is set as a reference, In the third step (S3 area), a problem of being saturated is bound to occur.

이러한 현상으로 인하여, 플라즈마 세기가 가장 강한 단계 위주로 모니터링 하는 기존의 방법에 의하면, 원격 플라즈마 발생장치(Remote Plasma Source, RPS)의 세정, 웨이퍼 배출 전/후의 상태 비교, 상대적으로 플라즈마 세기가 약한 세정 공정과 같은 공정의 미세한 변화를 관측하는 것이 거의 불가능해져서, 플라즈마 공정의 전체 단계들을 정밀하게 모니터링 및 분석할 수 없는 심각한 문제가 있다. Due to this phenomenon, according to the conventional method of monitoring the stage with the strongest plasma intensity, cleaning of a remote plasma source (RPS), comparison of conditions before/after discharging wafers, and a cleaning process with relatively weak plasma intensity. Since it becomes almost impossible to observe minute changes in the process such as, there is a serious problem in that it is impossible to precisely monitor and analyze the entire steps of the plasma process.

KRKR 10201201410271020120141027 AA

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 플라즈마 공정 레시피내 모든 단계에 대하여, 미세 변화를 검출하여, 실시간으로 반응챔버 내의 플라즈마의 상태 이상을 정밀하게 감지할 수 있는 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and one object of the present invention is to accurately detect abnormal state of plasma in the reaction chamber in real time by detecting minute changes in all steps in the plasma process recipe. It is to provide a plasma process monitoring apparatus and method capable of.

본 발명의 다른 목적은 RF 파워가 공급되지 않아서 플라즈마가 발생하지 않는 펌핑공정, 래디컬을 이용하는 에칭공정, 증착공정, 세정 공정도 발광소스를 자체 공급하여 챔버 내부의 래디컬이나 이온에 의한 차이를 모니터링함으로써 전체 공정을 정확하게 모니터링할 수 있는 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to monitor the difference due to radicals or ions inside the chamber by supplying the light source itself to the pumping process, the etching process using radicals, the deposition process, and the cleaning process in which plasma does not occur because RF power is not supplied. It is to provide a plasma process monitoring apparatus and method capable of accurately monitoring the entire process.

본 발명의 또 다른 목적은, 광학센서모듈을 독립적으로 구성하거나, 또는 광학센서모듈을 마스터보드에 일체로 구성하여 장치 구조의 유연성을 확보할 수 있는 플라즈마 공정 모니터링 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasma process monitoring apparatus capable of securing flexibility of a device structure by independently configuring an optical sensor module or integrally configuring an optical sensor module on a master board.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, One aspect of the present invention for achieving the above object,

플라즈마 공정의 반응챔버에 설치되어 광원부로부터 방출되는 광을 감지하는 광학센서모듈;An optical sensor module installed in the reaction chamber of the plasma process to detect light emitted from the light source unit;

주제어부의 제어에 따라서 반응챔버 내에 모니터링 광을 조사하는 광원부; 및 A light source unit for irradiating monitoring light into the reaction chamber according to the control of the main control unit; And

상기 광학센서모듈의 측정 결과를 분석하여 상기 플라즈마 반응챔버의 동작을 제어하는 주제어부를 포함하고, And a main control unit for controlling the operation of the plasma reaction chamber by analyzing the measurement result of the optical sensor module,

상기 광학센서모듈은 광원부로부터 방출되는 광을 감지하고, 상기 광원부에 의해서 조사된 광에 의한 특정 이온 또는 래디컬의 차이를 감지하는 컬러센서와 자가단계인식부로부터 수신한 각 단계별 증폭 시정수를 이용하여 컬러센서로부터의 신호를 증폭하고 각 공정 단계에 맞게 증폭 이득을 조절하는 자동이득조정증폭기로 구성되는 광센서모듈을 포함하고, The optical sensor module detects the light emitted from the light source and uses a color sensor that detects a difference between specific ions or radicals due to the light irradiated by the light source and an amplification time constant for each step received from the self-step recognition unit. Including an optical sensor module consisting of an automatic gain adjustment amplifier that amplifies the signal from the color sensor and adjusts the amplification gain according to each process step,

상기 주제어부는 현재의 영역이 전체 플라즈마 공정 레시피의 어느 단계에 해당하는지 판단하여, 해당 단계에 맞는 증폭 시정수를 산출해서 상기 자동이득조정증폭기에 제공하는 자가단계인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치에 관한 것이다. Wherein the main control unit includes a self-step recognition unit that determines which stage of the entire plasma process recipe corresponds to the current region, calculates an amplification time constant suitable for the corresponding stage, and provides it to the automatic gain adjustment amplifier. It relates to a monitoring device.

본 발명에서 광학센서모듈과 상기 주제어부는 서로 독립적으로 설치되거나, 하나의 마스터보드에 내장되어 일체로 구성될 수 있고, 상기 광학센서모듈은 플라즈마 반응챔버의 뷰포트에 설치될 수 있다.In the present invention, the optical sensor module and the main control unit may be installed independently of each other, or may be integrated into one master board, and the optical sensor module may be installed in a viewport of a plasma reaction chamber.

상기 광학센서모듈은 R채널 센서, G채널 센서, B채널 센서로 구성되는 RGB 센서가 복수 개 또는 단일 소자로 구성되는 광학센서모듈을 포함하고, 상기 광학센서모듈은 포토다이오드, 포토트랜지스터 또는 포토진공관 타입일 수 있다.The optical sensor module includes an optical sensor module consisting of a plurality of RGB sensors consisting of an R-channel sensor, a G-channel sensor, and a B-channel sensor, or a single element, and the optical sensor module is a photodiode, a phototransistor, or a photo vacuum tube. It can be a type.

상기 주제어부는, 광학센서모듈로부터 발생된 광감지신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기; 디지털 신호로 변환된 광감지신호를 수치적으로 정량화된 RGB 광데이터로 변환하는 컬러분석부; 상기 컬러분석부로부터 전송된 RGB 광데이터와 정상 상태의 RGB 광데이터를 비교하는 비교부; 및 플라즈마 공정의 단계별 기준데이터 및 공정허용범위 데이터를 저장하기 위한 데이터저장부를 포함한다. The main control unit may include an A/D converter for converting a light sensing signal generated from an optical sensor module into a digital signal; A color analysis unit for converting the light sensing signal converted into a digital signal into numerically quantified RGB optical data; A comparison unit comparing the RGB optical data transmitted from the color analysis unit with the RGB optical data in a normal state; And a data storage unit for storing step-by-step reference data and process allowable range data of the plasma process.

상기 주제어부는 상기 주제어부의 제어 하에 반응챔버 내부의 공정 파라미터 관련 데이터를 표시하는 실시간 표시부를 추가로 포함할 수 있다.The main control unit may further include a real-time display unit displaying process parameter related data inside the reaction chamber under the control of the main control unit.

본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 장치는, 상기 주제어부의 컬러분석부에서, 광학센서모듈로부터 측정된 광감지신호의 크기가 R채널 데이터, G채널 데이터, B채널 데이터로 각각 구분하여 수치화되고, 상기 비교부에서 상기 컬러분석부로부터 전송된 R채널, G채널, B채널 데이터와 공정허용범위의 R채널, G채널, B채널 데이터가 동일한 채널별로 각각 비교되며, 상기 데이터 비교 시, 각 채널 데이터 중 어느 하나라도 공정허용범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.In the plasma process monitoring apparatus of the present invention, in the color analysis unit of the main control unit, the size of the light detection signal measured from the optical sensor module is divided into R channel data, G channel data, and B channel data, and is quantified, and the comparison unit The R channel, G channel, and B channel data transmitted from the color analysis unit and the R channel, G channel, and B channel data of the process allowable range are compared for each same channel, and when comparing the data, any one of each channel data Even if it is out of the process allowable range, it may be configured to determine that the plasma in the reaction chamber has reached an abnormal state.

상기 장치는, 상기 주제어부로부터 전송된 신호에 따라 경고음 또는 경고등을 발생시키는 경고부를 추가로 포함할 수 있다. The apparatus may further include a warning unit that generates a warning sound or a warning light according to a signal transmitted from the main control unit.

상기 컬러분석부는, 광학센서모듈로부터 측정된 RGB 신호의 크기가 R채널 데이터, G채널 데이터, B채널 데이터로 각각 구분하여 수치화한 다음, 이들 각 데이터의 조합을 통해 색상 데이터, 채도 데이터, 밝기 데이터로 변환하고, 상기 비교부에서 상기 컬러분석부로부터 전송된 색상, 채도, 밝기 데이터와 공정허용범위의 색상, 채도, 밝기 데이터가 동일한 종류별로 각각 비교되며, 상기 데이터 비교 시, 각 데이터 중 어느 하나라도 공정허용범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단하도록 구성될 수 있다. The color analysis unit divides the size of the RGB signal measured from the optical sensor module into R-channel data, G-channel data, and B-channel data, respectively, and quantifies color data, saturation data, and brightness data through a combination of these data. And the color, saturation, and brightness data transmitted from the color analysis unit in the comparison unit and the color, saturation, and brightness data in the process allowable range are compared for each of the same type. When comparing the data, any one of each data Even if it is out of the process allowable range, it may be configured to determine that the plasma in the reaction chamber has reached an abnormal state.

본 발명의 다른 양상은 상술한 본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 장치에서 플라즈마 공정을 모니터링하는 방법에 있어서, 상기 방법이 Another aspect of the present invention is a method for monitoring a plasma process in the plasma process monitoring apparatus of the present invention, the method

주제어부에서 해당 영역에 플라즈마가 있는지 여부를 판단하는 단계; Determining whether plasma is present in the corresponding region by the main control unit;

해당 영역이 플라즈마가 없는 것으로 판단되면, 광원부에 의해서 반응챔버 내에 모니터링 광을 조사하여 반응챔버 내의 이온 또는 래디컬의 농도를 측정하는 단계; If it is determined that the corresponding region has no plasma, measuring the concentration of ions or radicals in the reaction chamber by irradiating monitoring light into the reaction chamber by a light source unit;

현재의 영역이 전체 플라즈마 공정 레시피의 어느 단계에 해당하는지 판단하여, 해당 단계에 맞게 광학센서모듈에서의 증폭 시정수를 조정하도록 자동이득조정증폭기를 제어하는 단계; 및 Determining which stage of the entire plasma process recipe corresponds to the current region and controlling the automatic gain adjustment amplifier to adjust the amplification time constant in the optical sensor module according to the corresponding stage; And

광학센서모듈로부터의 측정값을 증폭할 때, 자가단계인식부로부터 공급받은 각 공정 단계에 맞는 증폭 시정수를 이용하여 해당 단계의 측정값을 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 방법에 관한 것이다.When amplifying the measured value from the optical sensor module, a plasma process monitoring method comprising the step of amplifying the measured value of the corresponding step using an amplification time constant suitable for each process step supplied from the self-step recognition unit It is about.

본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 방법은, 측정된 광 감지 데이터를 R채널 데이터, G채널 데이터, 및 B채널 데이터로 각각 구분하여 수치화한 다음, 실시간으로 측정된 R채널 데이터, G채널 데이터 및 B채널 데이터 중 어느 하나라도 공정허용범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단하는 단계를 포함한다. In the plasma process monitoring method of the present invention, the measured photosensitive data is divided into R-channel data, G-channel data, and B-channel data, respectively, and then quantified, and then measured in real time: R-channel data, G-channel data, and B-channel data. And determining that the plasma in the reaction chamber has reached an abnormal state when any one of them is out of the process allowable range.

본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 방법은, 측정된 색상, 채도, 및 밝기 데이터와 공정허용범위내의 색상, 채도, 및 밝기 데이터를 비교하여, 각각의 데이터 중 어느 하나라도 공정허용범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단하는 단계를 포함한다. The plasma process monitoring method of the present invention compares the measured hue, saturation, and brightness data with the hue, saturation, and brightness data within the process allowable range, and when any one of the data is out of the process allowable range, the reaction chamber And determining that the internal plasma has reached an abnormal state.

본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 방법은, The plasma process monitoring method of the present invention,

공정 입력 파라미터에 따른 RGB 광데이터의 변화량을 측정하는 단계로서, R채널 데이터, G채널 데이터 및 B채널 데이터의 변화량을 개별적으로 측정하는 단계; A step of measuring a change amount of RGB optical data according to a process input parameter, the step of individually measuring a change amount of R channel data, G channel data, and B channel data;

RGB 광데이터로부터 기준값을 산정하고 저장하는 단계; 및 Calculating and storing a reference value from RGB optical data; And

상기 기준값을 기준으로 공정허용범위를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다. It may further include calculating the process allowable range based on the reference value.

본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 방법은, 플라즈마 공정 중 획득된 RGB 광데이터 값이 공정허용범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우에, 경고 신호를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.The plasma process monitoring method of the present invention may further include generating a warning signal when it is determined that the RGB optical data value obtained during the plasma process is outside the process allowable range.

본 발명에 의하면 발광소스를 자체 공급하여 반응챔버 내부의 래디컬이나 이온에 의한 차이를 모니터링함으로써 플라즈마가 발생하지 않는 펌핑공정, 래디컬을 이용하는 에칭공정, 증착공정, 세정 공정까지도 정확하게 모니터링할 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately monitor a pumping process that does not generate plasma, an etching process using radicals, a deposition process, and even a cleaning process by supplying a light-emitting source by itself and monitoring the difference due to radicals or ions inside the reaction chamber.

본 발명에 의하면 동일 레시피내의 여러 단계들이 존재하는 공정에 있어서, 단계별 플라즈마 플럭스의 차이가 큰 경우에도, 모든 단계에 대해서 챔버 내의 미세한 공정 변화를 즉각적으로 감지할 수 있으며, 실시간으로 반응챔버 내의 플라즈마의 상태 이상을 감지할 수 있다. According to the present invention, in a process in which several steps in the same recipe exist, even when the difference in plasma flux by step is large, minute process changes in the chamber can be immediately detected for all steps, and plasma in the reaction chamber can be It can detect abnormal state.

또한, 본 발명에 의하면 공정 입력 파라미터의 미세한 변화를 검출하여 공정의 이상 유무를 판단함으로써, 오류공정으로 인해 발생한 불량 웨이퍼가 다음 공정으로 전달되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 플라즈마 상태 이상으로 인한 웨이퍼 식각 공정, 증착 공정, 세정 공정의 불량률을 대폭 줄일 수 있고, 더욱 세밀하고 정교한 플라즈마 공정 제어가 구현될 수 있다. In addition, according to the present invention, by detecting a minute change in a process input parameter to determine the presence or absence of a process abnormality, it is possible to prevent in advance from transferring a defective wafer caused by an error process to the next process. The defect rate of the etching process, the deposition process, and the cleaning process can be greatly reduced, and more detailed and sophisticated plasma process control can be implemented.

그리고 본 발명에 의하면, 플라즈마 공정 모니터링 장치의 가용 범위를 확대하여, 플라즈마의 유무와 무관하게 반도체 제조 공정을 모니터링 할 수 있다.Further, according to the present invention, by expanding the usable range of the plasma process monitoring device, it is possible to monitor the semiconductor manufacturing process regardless of the presence or absence of plasma.

도 1은 플라즈마 공정의 동일 레시피내의 여러 단계들의 플라즈마 플럭스의 차이를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치가 적용된 플라즈마 공정 시스템을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 블록도이다.
도 7은 광학센서모듈, 주제어부, 광원부를 포함하는 시스템-온-칩 형태로 구현한 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 블럭도이다.
도 8은 공정허용범위의 RGB 광데이터 공간을 3축 좌표상에 입체적으로 표현한 그래프이다.
도 9는 플라즈마가 없는 구간에 있어서 광원부에서 출력되는 광량 측정 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
1 is a graph showing the difference in plasma flux of several steps within the same recipe of a plasma process.
2 is a schematic diagram showing a plasma process system to which a plasma process monitoring apparatus according to the present invention is applied.
3 is a block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention implemented in a system-on-chip form including an optical sensor module, a main control unit, and a light source unit.
FIG. 8 is a graph of a three-dimensional representation of an RGB optical data space in a process allowable range on a 3-axis coordinate.
9 is a schematic diagram for explaining a method of measuring the amount of light output from a light source unit in a section without plasma.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도면들에 있어서, 각각의 구성 요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되게 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면 부호로 표시된 부분은 동일한 구성 요소들을 나타낸다.In the drawings, each component may be exaggerated for clarity. Throughout the specification, portions denoted by the same reference numerals represent the same components.

본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In the present specification, when a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but other components exist in the middle. It should be understood that it may be possible.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 개시된 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 배제하는 것을 의도하는 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "comprise" are intended to designate the existence of disclosed features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, but one or more other features or numbers It is to be understood that it is not intended to exclude the possibility of the presence or addition of, steps, actions, components, parts, or combinations thereof.

본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 장치는, 식각 또는 증착공정이 이루어지는 동안 반응챔버(100)의 측면벽에 마련된 뷰포트(140)를 통해서 플라즈마로부터 발생된 광을 수집할 수 있으며, 상기 수집된 광은 광학센서모듈(230)에 전달되어 플라즈마 공정 과정에 따른 플라즈마의 상태를 측정 및 모니터링하게 된다.The plasma process monitoring apparatus of the present invention may collect light generated from plasma through the viewport 140 provided on the side wall of the reaction chamber 100 during the etching or deposition process, and the collected light is an optical sensor. It is transmitted to the module 230 to measure and monitor the state of the plasma according to the plasma process process.

도 2를 참조하면, 플라즈마 처리장치는 반응공간을 형성하는 반응챔버(100), 스테이지(110) 상의 반도체 웨이퍼(W)에 공정가스가 주입되는 공정가스 주입부 (130), RF 전원공급부(120) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the plasma processing apparatus includes a reaction chamber 100 forming a reaction space, a process gas injection unit 130 in which a process gas is injected into the semiconductor wafer W on the stage 110, and an RF power supply unit 120. ), etc.

반응챔버(100)는 기판 처리 공정을 진행한다. 예를 들면, 기판 처리 공정은 증착 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정, 애칭 공정 또는 클리닝 공정 등과 같은 다양한 반도체 공정들 중 어느 하나일 수 있다. 각각의 공정들은 공정 조건에 따라 저진공/고진공 분위기 또는 상압 분위기에서 진행될 수 있다. 반응챔버(100)는 플라즈마 처리 공정에서 밀폐상태 또는 진공상태로 유지되는 반응공간으로서 소정 크기의 내부 공간(110)을 가지며, 내마모성 및 내부식성이 우수한 재질로 구성된다. 반응챔버(100)의 측벽에는 플라즈마의 상태를 외부에서 관찰하기 위한 뷰포트(140)가 형성될 수 있다. 바람직하게는, 플라즈마로부터 발생된 광을 집광시키고 광의 강도를 증폭하기 위한 렌즈(미도시)가 포함될 수 있다.The reaction chamber 100 performs a substrate processing process. For example, the substrate treatment process may be any one of various semiconductor processes such as a deposition process, an etching process, an ion implantation process, a nicking process, or a cleaning process. Each of the processes may be performed in a low vacuum/high vacuum atmosphere or an atmospheric pressure atmosphere according to process conditions. The reaction chamber 100 is a reaction space maintained in a sealed state or a vacuum state in a plasma treatment process, and has an internal space 110 of a predetermined size, and is made of a material having excellent wear resistance and corrosion resistance. A viewport 140 for observing the plasma state from the outside may be formed on the sidewall of the reaction chamber 100. Preferably, a lens (not shown) for condensing light generated from the plasma and amplifying the intensity of the light may be included.

본 발명에서 반응챔버(100)는 플라즈마 에칭 챔버, 증착 챔버, 스핀-린스 챔버, 금속 도금 챔버, 세정 챔버, 베벨 에지 에칭 챔버, PVD(physical vapor deposition) 챔버, CVD(chemical vapor deposition) 챔버, ALD(atomic layer deposition) 챔버, ALE(atomic layer etch) 챔버, 이온 주입 챔버 등일 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the reaction chamber 100 is a plasma etching chamber, a deposition chamber, a spin-rinse chamber, a metal plating chamber, a cleaning chamber, a bevel edge etching chamber, a physical vapor deposition (PVD) chamber, a chemical vapor deposition (CVD) chamber, and ALD. It may be a (atomic layer deposition) chamber, an atomic layer etch (ALE) chamber, an ion implantation chamber, etc., but is not limited thereto.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 블럭도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 블럭도이며, 도 5는 도 4의 광학센서모듈과 주제어부가 하나의 마스터보드에 포함된, 본 발명의 또 따른 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 블럭도이며, 도 6은 도 6의 N-CH 광학센서모듈과 주제어부가 하나의 마스터보드에 포함된, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 블럭도이다. 3 is a block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an optical sensor module of FIG. It is a block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention in which a main control part is included in one master board, and FIG. 6 is a N-CH optical sensor module of FIG. 6 and a main control part included in one master board. , Is a block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 장치는 플라즈마 공정의 반응챔버의 뷰포트(140)에 부착되어, 광원부로부터 방출되는 광을 감지하는 광학센서모듈(230); 주제어부의 제어에 따라서 반응챔버 내에 모니터링 광을 조사하는 광원부(400); 및 광학센서모듈(230)에서 전송된 신호를 처리하여 플라즈마 반응챔버의 동작을 제어하는 주제어부(300)를 포함한다. The plasma process monitoring apparatus of the present invention includes an optical sensor module 230 attached to the viewport 140 of the reaction chamber of the plasma process to detect light emitted from the light source unit; A light source unit 400 for irradiating monitoring light into the reaction chamber according to the control of the main control unit; And a main control unit 300 for controlling the operation of the plasma reaction chamber by processing the signal transmitted from the optical sensor module 230.

광원부(400)는 컬러센서(231)에 균일한 광량의 광을 조사할 수 있도록, 컬러센서(231)에 근접하여 배치될 수 있다. 광원부(400)의 광원은 LED, 할로겐 램프, 크세논 램프 및 레이저 소자 등과 같이, 광을 방출하는 다양한 부재가 채용될 수 있다. The light source unit 400 may be disposed adjacent to the color sensor 231 so as to irradiate the color sensor 231 with light of a uniform amount of light. The light source of the light source unit 400 may include various members that emit light, such as an LED, a halogen lamp, a xenon lamp, and a laser device.

광원부(400)는 광학센서모듈(200에서 출력되는 광량 측정값을 보정하기 위한 기준값인 표준광을 조사할 수 있다. 표준광은 균일한 광량을 가지는 광으로서 광학센서모듈(230)의 컬러센서(232)에 일정한 광량과 조사각으로 조사될 수 있다. 광원부(400)는 주제어부(300)로부터의 신호에 따라서 온오프 제어되고, 균일한 광량의 광이 조사되도록 주제어부(300)에 의해 인가 전압이 제어될 수 있다. The light source unit 400 may irradiate standard light, which is a reference value for correcting the measurement value of the amount of light output from the optical sensor module 200. The standard light is light having a uniform amount of light, and the color sensor of the optical sensor module 230 ( The light source unit 400 is controlled to be turned on and off according to a signal from the main control unit 300, and applied by the main control unit 300 to irradiate a uniform amount of light. The voltage can be controlled.

플라즈마가 없는 구간에서 광원부(400)는, 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 발광부와 수광부가 반응챔버를 사이에 두고 서로 분리되며, 일직선으로 마주보는 형태로 설치되어, 수광부에서 반응챔버를 관통하여 입사되는 광량을 리딩하거나, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 발광부와 수광부가 하나의 모듈에 포함되어, 반응챔버 벽에서 반사되어 오는 광량 값을 수광부에서 리딩하는 방식으로 구현될 수 있다.In the period without plasma, the light source unit 400 is separated from each other with the reaction chamber interposed between the light emitting unit and the light receiving unit as shown in Fig. 9(a), and is installed in a straight line facing each other, so that the reaction chamber at the light receiving unit is The amount of light incident through is read, or as shown in Fig. 9(b), the light emitting unit and the light receiving unit are included in one module, and the light amount reflected from the reaction chamber wall is read by the light receiving unit. Can be.

컬러센서(231)는 상기 광원부(400)에 의해서 조사된 광에 의한 특정 이온 또는 래디컬의 차이를 감지한다. 광학센서모듈(230)의 컬러센서(231)에 도달하는 빛의 양은 반응챔버(100) 내의 이온, 래디컬 등에 의한 흡광량에 의해 달라진다. 또한, 흡광량은 반응챔버 내의 이온이나 래디컬의 이동에 의해 좌우되는 것이므로, 결국, 반응챔버 내의 특정 이온 또는 래디컬의 농도에 따라 광학센서모듈(230)에 도달하는 빛의 양에 있어 차이가 발생하게 되고, 이 차이를 이용하여 분석하고자 하는 성분의 농도를 계산할 수 있다. The color sensor 231 detects a difference between specific ions or radicals due to the light irradiated by the light source unit 400. The amount of light reaching the color sensor 231 of the optical sensor module 230 varies depending on the amount of light absorbed by ions or radicals in the reaction chamber 100. In addition, since the absorption amount is influenced by the movement of ions or radicals in the reaction chamber, in the end, a difference occurs in the amount of light reaching the optical sensor module 230 according to the concentration of specific ions or radicals in the reaction chamber. And, using this difference, the concentration of the component to be analyzed can be calculated.

광학센서모듈(230)은 컬러센서(231)와 자가이득조정증폭기(233)로 구성되는 광센서모듈을 포함하는데, 광학센서모듈(230)은 하나의 반응챔버(100)에 하나만 배치될 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 하나의 반응챔버(100)에 복수 개의 광학센서모듈(230)이 배치되어 반응챔버(100)의 복수 영역에서의 광을 각각 검출하여 주제어부(300)로 전송하도록 구성될 수도 있다. 또한, 복수의 반응챔버(100)에 각각 광학센서모듈(230)을 배치하고, 각각의 광학센서모듈(230)에서 검출된 광을 하나의 주제어부(300)로 전송하도록 구성할 수도 있다.The optical sensor module 230 includes an optical sensor module composed of a color sensor 231 and a self-gain adjustment amplifier 233, and only one optical sensor module 230 may be disposed in one reaction chamber 100. , But is not necessarily limited thereto. A plurality of optical sensor modules 230 may be disposed in one reaction chamber 100 to detect light in a plurality of regions of the reaction chamber 100, respectively, and may be configured to transmit the light to the main control unit 300. In addition, the optical sensor module 230 may be disposed in each of the plurality of reaction chambers 100 and configured to transmit the light detected by each optical sensor module 230 to one main control unit 300.

본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치에서 상기 광학센서모듈(230)은, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 반응챔버(100)의 측면에 독립적으로 설치되는 구조이거나 또는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 광학센서모듈(230)이 주제어부(300)인 마스터보드 내에 내장 설치되는 구조로 구성됨으로써, 장치 구조의 유연성을 확보할 수 있다. In the plasma process monitoring apparatus according to the present invention, the optical sensor module 230, as shown in Figs. 3 and 4, is a structure independently installed on the side of the reaction chamber 100, or in Figs. 5 and 6 As shown, since the optical sensor module 230 is configured to be installed in the master board, which is the main control unit 300, the flexibility of the device structure can be secured.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 플라즈마 공정 모니터링 장치에서 광학센서모듈(230)은 광원부(100)로부터 방출되는 광을 감지하는 컬러센서(231)와 자가단계인식부에서 수신한 증폭 시정수를 이용하여, 컬러센서(231)로부터의 신호를 증폭하고 각 공정 단계에 맞게 증폭 이득을 조절할 수 있는 자동이득조정증폭기(233)를 포함하고, 상기 주제어부(300)는 현재의 영역이 전체 플라즈마 공정 레시피의 어느 단계에 해당하는지 판단하여, 해당 단계에 맞게 자동이득조정증폭기(233)에서의 증폭 시정수를 산출하여 자동이득조정증폭기(233)에 제공하는 자가단계인식부(332)를 포함한다.3, in the plasma process monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention, the optical sensor module 230 detects the light emitted from the light source unit 100 and the amplification correction received by the self-step recognition unit It includes an automatic gain adjustment amplifier 233 capable of amplifying the signal from the color sensor 231 by using the number and adjusting the amplification gain according to each process step, and the main control unit 300 is Includes a self-stage recognition unit 332 that determines which stage of the plasma process recipe corresponds to, calculates the amplification time constant in the automatic gain adjustment amplifier 233 according to the corresponding stage, and provides it to the automatic gain adjustment amplifier 233 do.

상기 주제어부(300)는 현재의 영역이 전체 플라즈마 공정 레시피의 어느 단계에 해당하는지에 대한 정보를 플라즈마 공정의 반응챔버로부터 EMS 정보를 받거나 FDC 서버에서 받거나, 공정정보 외부 입력부(390)를 통해서 수신할 수 있다. 대안으로 공정에 대한 정보는 키입력부(362)를 통해서 사용자로부터 직접 입력받을 수도 있다.The main control unit 300 receives EMS information from the reaction chamber of the plasma process, the FDC server, or through the process information external input unit 390, for information on which stage of the entire plasma process recipe corresponds to the current area. can do. Alternatively, information on the process may be directly input from the user through the key input unit 362.

자가단계인식부(332)는 정상적인 상태의 표준(DNA) 데이타를 저장하고 있어서, 에칭 및 증착 공정에 있어서, 현재 작업중인 상태의 데이터와 정상적인 상태의 표준(DNA) 데이타를 비교하여, 허용 오차 범위 벗어날 경우 알람을 발생할 수 있다. The self-step recognition unit 332 stores standard (DNA) data in a normal state, so in the etching and deposition process, the data in the current working state and the standard (DNA) data in a normal state are compared, and the tolerance range If it escapes, an alarm may occur.

상기 자동이득조정증폭기(233)는 프로그래밍가능 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier, PGA) 또는 전압 이득 조정 회로(Voltage Gain Adjustment Circuit, VGA)일 수 있다. The automatic gain adjustment amplifier 233 may be a programmable gain amplifier (PGA) or a voltage gain adjustment circuit (VGA).

상기 컬러센서(231)는 R채널 센서, G채널 센서, B채널 센서가 복수 개 또는 단일 소자로 구성되고, 이러한 컬러센서(231)는 포토다이오드, 포토트랜지스터 또는 포토진공관 타입일 수 있다. 이때 해당 공정에 따라 150 nm~1500 nm 범위내 파장에서 2 채널 내지 N채널까지 확장가능하도록 구성될 수 있다. The color sensor 231 includes a plurality of R-channel sensors, G-channel sensors, and B-channel sensors or a single device, and the color sensor 231 may be a photodiode, a phototransistor, or a photo vacuum tube type. At this time, it may be configured to extend from 2 channels to N channels at a wavelength in the range of 150 nm to 1500 nm according to the corresponding process.

상기 광학센서모듈(230)은 광의 영역을 나누는 방법에 따라, 도 3에 도시한 바와 같은 광학센서모듈(230)과 도 4에 도시한 바와 같은 N개의 채널(예컨대, 8-채널)을 일정 범위 크기로 파장을 설정한 N-CH 광학센서모듈(240)로 구분될 수 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 광학센서모듈(230)은 반응챔버 내의 플라즈마 가스로부터 발생되는 광을 RGB 컬러센서(231)에 의해 적색, 녹색, 청색으로 수용되며, 적색, 녹색, 청색의 미소 신호를 증폭하고, 주제어부(300)의 제어에 따라서 각 공정 단계에 맞게 증폭 이득을 조절할 수 있는 자동이득조정증폭기(233)를 포함한다. 상기 자동이득조정증폭기(233)는 주제어부(300)의 자가단계인식부(332)에서 공급된 증폭 시정수를 이용하여 광학센서모듈(230)에 의해서 감지된 광을 증폭한다. 여기서 사용된 증폭 시정수는 아날로그 형태의 전압, 전류/디지털 형태의 바이너리 형태가 될 수 있다. The optical sensor module 230 includes the optical sensor module 230 as shown in FIG. 3 and N channels (eg, 8-channels) as shown in FIG. 4 in a certain range according to the method of dividing the light area. It can be divided into an N-CH optical sensor module 240 whose wavelength is set by size. Referring to FIG. 3, the optical sensor module 230 according to an embodiment of the present invention receives light generated from plasma gas in the reaction chamber in red, green, and blue colors by the RGB color sensor 231, and It includes an automatic gain adjustment amplifier 233 capable of amplifying the blue minute signal and adjusting the amplification gain according to each process step according to the control of the main control unit 300. The automatic gain adjustment amplifier 233 amplifies the light detected by the optical sensor module 230 by using the amplification time constant supplied from the self-step recognition unit 332 of the main control unit 300. The amplification time constant used here may be in the form of analog voltage, current/digital form in binary form.

상기 자동이득조정증폭기(233)는 상기 광학센서모듈(230)에서 감지된 빛이 전기적인 신호로 변환되는 과정에서, 더욱 정확한 광 데이터로 변환하기 위해서 일정한 증폭 시정수 만큼 증폭시키는 역할을 수행하는데, 이때 개별 플라즈마 공정별로 맞춤 증폭 시정수를 개별적으로 부여하여 증폭한다.The automatic gain adjustment amplifier 233 plays a role of amplifying by a certain amplification time constant in order to convert the light sensed by the optical sensor module 230 into an electrical signal in order to convert it into more accurate optical data, At this time, a customized amplification time constant is individually assigned for each plasma process to amplify.

한편, 상기 RGB 컬러센서(231)의 구조는, 각 RGB 채널별 센서가 동일한 수용 가능한 색상별로 그룹핑되어 크게 R, G, B 수용 지역의 세 부분으로 구분되는 형태, 격자형태, 또는 스트라이프 형태가 반복되는 구조로 마련될 수 있다. 여기서, 각 RGB 채널별 민감도에서 차이가 날 수 있으므로, 전체 RGB 컬러센서(231) 상에 배치되는 각 RGB 채널별 센서의 분포도가 달라질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, in the structure of the RGB color sensor 231, the sensor for each RGB channel is grouped by the same acceptable color, so that the shape, which is divided into three parts of R, G, and B receiving areas, is repeated It can be provided in a structure that is. Here, since there may be a difference in sensitivity for each RGB channel, the distribution of sensors for each RGB channel disposed on the entire RGB color sensor 231 may vary, but is not limited thereto.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예의 N-CH 광학센서모듈(240)은 반응챔버 내의 플라즈마 가스로부터 발생되는 광을 감지하는 N-CH 컬러센서(241)와 N개의 신호로 수용된 미소 신호를 증폭하는 N-CH 자동이득조정증폭기(243)를 포함한다. 상기 N-CH 광학센서모듈(240)은 N-CH 광학필터(미도시)가 포함될 수 있다. 도 4를 참조하면, N-CH 광학센서모듈(240)은 N-CH 컬러센서(241)에서 얻어진 신호를, 주제어부 (300)의 자가단계인식부(332)에서 공급된 증폭 시정수를 이용해서, N-CH 자동이득조정증폭기(243)를 통해서 증폭한다. Referring to FIG. 4, the N-CH optical sensor module 240 of another embodiment of the present invention includes an N-CH color sensor 241 that detects light generated from plasma gas in a reaction chamber and a micro signal received as N signals. It includes an N-CH automatic gain adjustment amplifier 243 that amplifies The N-CH optical sensor module 240 may include an N-CH optical filter (not shown). 4, the N-CH optical sensor module 240 uses the signal obtained from the N-CH color sensor 241 and the amplification time constant supplied from the self-stage recognition unit 332 of the main control unit 300. Then, it amplifies through the N-CH automatic gain adjustment amplifier 243.

또한, 상기 광학센서모듈(230) 및 N-CH 광학센서모듈(240)에서 발생되는 RGB 컬러신호 및 N-CH 컬러신호는 아날로그 전기신호로서, 신호의 대역폭의 제한이 없이 생성되므로 매우 미세한 플라즈마 광의 변화에 따라 상이한 전기신호가 생성될 수 있다.In addition, the RGB color signal and the N-CH color signal generated from the optical sensor module 230 and the N-CH optical sensor module 240 are analog electrical signals, and are generated without limiting the bandwidth of the signal. Different electrical signals may be generated according to the change.

주제어부(300)는 광학센서모듈(230)로부터 전달받은 신호에 기초하여 반응챔버 내부의 이온이나 래디컬의 성분 및 농도 등을 실시간으로 분석하고, 분석된 데이터를 기준값과 비교하여 반응챔버(100) 내에서 진행되는 플라즈마 공정의 이상 유무 등을 모니터링한다. 주제어부(300)는, 광학센서모듈(230)로부터 전송된 신호를 처리하여 플라즈마 반응챔버(100)의 동작을 제어하거나 반응챔버(100)의 상태를 표시하는 신호를 실시간 표시부(360)로 출력한다. The main control unit 300 analyzes in real time the components and concentrations of ions or radicals inside the reaction chamber based on the signal received from the optical sensor module 230, and compares the analyzed data with a reference value to the reaction chamber 100. It monitors the presence or absence of abnormalities in the plasma process in progress. The main control unit 300 processes a signal transmitted from the optical sensor module 230 to control the operation of the plasma reaction chamber 100 or output a signal indicating the state of the reaction chamber 100 to the real-time display unit 360 do.

플라즈마의 유무는 장비와 연동하여, 플라즈마 온(RF ON) 신호를 수신하거나, 대안으로 장비와 연동되지 않는 경우에는, 해당 공정의 표준 신호(DNA)가 입력되어 있어, 플라즈마가 있을 경우의 센서 값과, 플라즈마가 없을 경우의 센서 값을 비교해서 검출할 수 있다. The presence or absence of plasma is linked to the equipment and receives the plasma-on (RF ON) signal, or if it is not linked with the equipment as an alternative, the standard signal (DNA) of the process is input, so the sensor value when plasma is present. And, it can be detected by comparing the sensor value when there is no plasma.

주제어부(300)는 광학센서모듈(230)과 전기신호를 송수신하며, 수신된 정보를 저장하고 이를 분석하고 광학센서모듈(230)을 제어하는 장비로서, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 신호처리기 또는 기타 정보처리 단말장치가 사용될 수 있으며, 디스플레이장치가 포함될 수 있다. 이를 위해, 주제어부(300)에는 어플리케이션이 탑재되어 실행될 수 있다. 주제어부(300)는 광학센서모듈(230)과 유, 무선 통신을 통해 전기신호를 수신받을 수 있으며, 수신된 전기신호를 저장하고 연산하여 결과값을 광학센서모듈(230)로 전송하여 제어할 수 있다.The main control unit 300 is an equipment that transmits and receives electrical signals to and from the optical sensor module 230, stores received information, analyzes it, and controls the optical sensor module 230, and includes a computer, a microprocessor, a signal processor, or other information. A processing terminal device may be used, and a display device may be included. To this end, an application may be mounted and executed in the main control unit 300. The main control unit 300 can receive electrical signals through wired and wireless communication with the optical sensor module 230, and can store and calculate the received electrical signal and transmit the result value to the optical sensor module 230 for control. I can.

상기 주제어부(300)는, 광학센서모듈(230)로부터 발생된 광감지신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(331); 디지털 신호로 변환된 광감지신호를 수치적으로 정량화된 RGB 광데이터로 변환하는 컬러분석부(336); 상기 컬러분석부(336)로부터 전송된 RGB 광데이터와 미리 저장된 정상 상태의 RGB 광데이터를 비교하는 비교부 (337); 및 플라즈마 공정의 단계별 기준데이터 및 공정허용범위 데이터를 저장하기 위한 데이터저장부(335)를 포함할 수 있다. 데이터저장부(335)에는 광학센서모듈 (230)에 의해서 감지된 데이터, 기준데이터 및 공정허용범위내의 광데이터가 저장된다. 데이터 저장부(335)는 로컬이거나 원격일 수도 있는, 플로피 디스크 드라이브 또는 고정식 디스크 드라이브와 같은 불변의 데이터 저장 디바이스일 수 있다. The main control unit 300 includes an A/D converter 331 for converting a light sensing signal generated from the optical sensor module 230 into a digital signal; A color analysis unit 336 for converting the light detection signal converted into a digital signal into numerically quantified RGB optical data; A comparison unit 337 for comparing the RGB optical data transmitted from the color analysis unit 336 with the previously stored RGB optical data; And a data storage unit 335 for storing step-by-step reference data and process allowable range data of the plasma process. The data storage unit 335 stores data sensed by the optical sensor module 230, reference data, and optical data within a process allowable range. The data storage unit 335 may be an immutable data storage device such as a floppy disk drive or a fixed disk drive, which may be local or remote.

주제어부(300)는 일부 구현예들에서, 시스템에 통합되거나 시스템에 커플링되거나 이와 달리 시스템에 네트워킹되거나 이들의 조합으로 된 컴퓨터에 커플링되거나 컴퓨터의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 주제어부(300)는 "클라우드" 내에 있거나 팹(fab) 호스트 컴퓨터 시스템의 일부 또는 전부일 수도 있고, 이는 웨이퍼 프로세싱을 위한 원격 액세스를 가능하게 할 수 있다. The main control unit 300 may, in some implementations, be integrated into, coupled to, or otherwise networked to, a computer coupled to, or part of a computer in some implementations. For example, the main control unit 300 may be in the "cloud" or may be part or all of a fab host computer system, which may enable remote access for wafer processing.

상기 주제어부(300)는 공정 챔버 내부의 공정 파라미터 관련 데이터가 화면상에 표시되어, 사용자가 즉각적으로 공정 챔버의 상태를 확인할 수 있도록 마련된 실시간 표시부(360)를 포함할 수 있다. 상기 실시간 표시부(360)는 주제어부(300)에서 전송된 신호에 따라서 플라즈마 공정 챔버 내부의 공정 파라미터 관련 데이터를 화면상에 실시간으로 표시할 수 있도록 한다. 상기 실시간 표시부(360)는 LCD 디스플레이 장치, 터치패널, 터치스크린 등과 같은 디스플레이 장치(361)일 수 있다. 상기 실시간 표시부(360)는 키입력 장치(362)나 통신포트(363)를 포함할 수 있다. 실시간 표시부(360)는 본 명세서에 기술된 사용자 인터페이스들을 디스플레이하도록 구성될 수 있다. The main control unit 300 may include a real-time display unit 360 provided to allow a user to immediately check the state of the process chamber by displaying process parameter related data inside the process chamber on a screen. The real-time display unit 360 enables the display of process parameter related data inside the plasma processing chamber in real time on a screen according to a signal transmitted from the main control unit 300. The real-time display unit 360 may be a display device 361 such as an LCD display device, a touch panel, and a touch screen. The real-time display unit 360 may include a key input device 362 or a communication port 363. The real-time display unit 360 may be configured to display user interfaces described herein.

실시간 표시부(360)를 통해서 외부에 표시되는 정보는 공정의 경과시간 및 진행 정도, 반응챔버(100)의 공정 입력 파라미터 및 실제 공정변수, 플라즈마로부터 취득된 실시간 RGB 컬러 및 N-CH 컬러 광데이터 및 공정허용범위의 RGB 컬러 및 N-CH 광데이터 공간 등의 정보가 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 실시간 표시부(360)의 디스플레이부(361)는 터치패드와 같은 입력부로 기능할 수 있고, 이를 통해서 센서 옵션값 입력뿐만 아니라, 레시피 입력부터 스텝 설정, 발광 밝기값 입력 등을 입력할 수 있다.Information displayed externally through the real-time display unit 360 includes the elapsed time and progress of the process, the process input parameters and actual process variables of the reaction chamber 100, real-time RGB color and N-CH color optical data acquired from the plasma, and Information such as the RGB color of the process allowable range and the N-CH optical data space may be included, but is not limited thereto. The display unit 361 of the real-time display unit 360 may function as an input unit such as a touch pad, and through this, it is possible to input not only a sensor option value, but also a recipe input, a step setting, and an emission brightness value input.

주제어부(300)는 광학센서모듈(230)과 유무선 통신을 통해 전기신호를 송수신할 수 있고, 수신된 전기신호를 저장하고 연산하여 결과값을 광학센서모듈(230)로 전송하여 제어할 수 있다.The main control unit 300 may transmit and receive electrical signals through wired/wireless communication with the optical sensor module 230, store and calculate the received electrical signal, and transmit the result value to the optical sensor module 230 for control. .

메인프로세서(340)는 반응챔버의 공정 입력 파라미터 및 실제로 측정된 공정 변수(가스의 압력, 가스의 유량, 인가된 전력)와 컬러분석부(336)로부터 전송된 RGB 광데이터 및 N-CH 광데이터와 비교부(337)로부터 전송된 플라즈마의 정상유무를 판단하는 신호를 입력받고, 공정 입력 파라미터 및 실제 공정 변수의 수치와 RGB 및 N-CH 광데이터를 실시간 표시부(360)로 전달한다. The main processor 340 includes the process input parameters of the reaction chamber and the actually measured process variables (gas pressure, gas flow rate, applied power), RGB optical data and N-CH optical data transmitted from the color analysis unit 336. A signal for determining whether the plasma transmitted is normal or not is input from the and comparison unit 337, and transfers the process input parameter and actual process variable values, and RGB and N-CH optical data to the real-time display unit 360.

여기서, 메인프로세서(340)는 플라즈마의 상태가 정상상태인 경우, 플라즈마의 상태가 정상임을 표시하는 신호를 상태 진단부(370)로 추가적으로 전송하게 된다. 그러나 플라즈마의 상태가 비정상인 경우, 메인프로세서(340)는 경고발생 신호를 경고부(380)로 전달하며, 플라즈마의 상태가 비정상임을 표시하는 신호를 상태 진단부(370)로 추가적으로 전송하게 된다.Here, when the plasma state is normal, the main processor 340 additionally transmits a signal indicating that the plasma state is normal to the state diagnosis unit 370. However, when the plasma state is abnormal, the main processor 340 transmits a warning generation signal to the warning unit 380 and additionally transmits a signal indicating that the plasma state is abnormal to the state diagnosis unit 370.

본 발명의 플라즈마 공정 모니터링장치는 플라즈마 공정 모니터링 장치가 플라즈마 공정 장치와 연동되는 경우에, 해당 장치로부터 플라즈마 공정 레시피에 대한 정보를 입력받는 공정정보 외부입력부(390)를 포함할 수 있다. 이러한 공정정보 외부 입력부(390)는 입출력 보드(350)와 통할될 수도 있다.The plasma process monitoring apparatus of the present invention may include a process information external input unit 390 that receives information about a plasma process recipe from the apparatus when the plasma process monitoring apparatus is interlocked with the plasma process apparatus. The process information external input unit 390 may communicate with the input/output board 350.

바람직하게는, 본 발명의 플라즈마 공정 모니터링장치는 플라즈마의 상태를 정상상태로 변화시키는 제어신호를 발생시켜 반응챔버(100)로 전달하는 처리 방식이 포함될 수 있으며, 이를 통해 플라즈마 공정의 불량률을 감소시킬 수 있다. 여기서, 상기 제어신호에는 반응가스의 양 및 압력, 공정 처리 시간, 인가되는 전력의 강도, 반응챔버(100)의 주제어부(300)의 작동 유무를 변화시키는 신호가 포함될 수 있다.Preferably, the plasma process monitoring apparatus of the present invention may include a processing method of generating a control signal for changing the state of plasma to a normal state and transmitting it to the reaction chamber 100, thereby reducing the defective rate of the plasma process. I can. Here, the control signal may include a signal for changing the amount and pressure of the reaction gas, the processing time, the strength of the applied power, and whether the main control unit 300 of the reaction chamber 100 is operated.

A/D 변환기(331)는 컬러센서(231)에서 측정된 광량 측정값을 아날로그-디지털 변환하여 출력할 수 있다. 즉, 각 RGB 컬러 및 N-CH 컬러 채널별로 개별적인 A/D 변환기(331)가 마련될 수 있고, 혹은 전체 RGB 컬러신호 및 N-CH 컬러신호를 복수 개의 A/D 변환기(331)가 병렬적으로 연결되어 처리하는 방식으로 마련될 수 있다. A/D 변환기(331)는 실시간으로 아날로그 RGB 컬러신호 및 N-CH 컬러신호를 신속하게 변환하기 위해서 복수 개로 마련될 수 있다.The A/D converter 331 may convert the light quantity measured by the color sensor 231 into an analog-to-digital conversion and output it. That is, an individual A/D converter 331 may be provided for each RGB color and N-CH color channel, or a plurality of A/D converters 331 may parallel the entire RGB color signal and N-CH color signal. It can be prepared in a way that is connected and processed. A/D converter 331 may be provided in plural in order to quickly convert analog RGB color signals and N-CH color signals in real time.

또한, 상기 A/D 변환기(331)를 통해 광학센서모듈(230)에서 발생된 RGB 컬러신호 및 N-CH 컬러신호가 디지털 신호로 변환될 때, 각 RGB 컬러 및 N-CH 컬러채널당 0~255 사이의 색상 표현 단계를 지니는 통상적인 8 비트 RGB 컬러신호 및 N-CH 컬러신호 체계뿐만 아니라, 더욱 확장된 10 비트(0~1023), 12 비트(0~4095), 또는 14 비트(0~8195), 16 비트(0~65535), 20 비트(0~1048575), 또는 24 비트(0~16777215) 체계로 마련될 수 있으며, 이를 통해 신호의 미세한 변화를 표현할 수 있게 되나, 이에 한정되지는 않는다.In addition, when the RGB color signal and the N-CH color signal generated by the optical sensor module 230 through the A/D converter 331 are converted into digital signals, 0 to 255 per each RGB color and N-CH color channel In addition to the conventional 8-bit RGB color signal and N-CH color signal system with color expression levels between, more extended 10-bit (0-1023), 12-bit (0-4095), or 14-bit (0-8195) ), 16 bits (0 to 65535), 20 bits (0 to 1048575), or 24 bits (0 to 16777215) system, through which it is possible to express minute changes in the signal, but is not limited thereto. .

컬러분석부(336)는 A/D 변환기(331)로부터 전송된 디지털 RGB 컬러 및 N-CH 컬러신호를 R채널 데이터, G채널 데이터, B채널 데이터, N-채널 데이터를 3차원 좌표로 맵핑(mapping)하여 후술하는 비교부(337)에서 활용되는 기본적인 RGB 컬러 및 기준값-CH 컬러 광데이터를 생성한다. 즉, A/D 변환기(331)로부터 전송된 디지털 RGB 컬러신호 및 기준값-CH 컬러신호를 각 채널별로 분리하여(R채널 데이터, G채널 데이터, B채널 데이터, 기준값 채널 데이터)의 데이터 묶음으로 재조합하게 된다.The color analysis unit 336 maps the digital RGB color and N-CH color signals transmitted from the A/D converter 331 to R channel data, G channel data, B channel data, and N-channel data to 3D coordinates ( mapping) to generate basic RGB color and reference value-CH color optical data used in the comparison unit 337 to be described later. That is, the digital RGB color signal and the reference value-CH color signal transmitted from the A/D converter 331 are separated for each channel (R channel data, G channel data, B channel data, reference value channel data) and recombined into a data bundle. Is done.

또는, 컬러분석부(336)에서 상기 분리된 각 RGB 컬러 및 기준값-CH 컬러채널별 디지털 데이터를 색상(H : Hue), 채도(S : Saturation), 밝기(B : Brightness)로 변환하여 이를 3차원 좌표로 묶는 방식으로 마련될 수도 있다. 여기서, 색상은 0~360의 값을 가지며, 채도와 밝기는 상기 A/D 변환기(310)에서 정해진 비트의 수에 따라 최대 크기가 마련된다.Alternatively, the color analysis unit 336 converts the separated digital data for each RGB color and reference value-CH color channel into hue (H: Hue), saturation (S: Saturation), and brightness (B: Brightness), It can also be provided in a way that is tied in dimensional coordinates. Here, the hue has a value of 0 to 360, and the maximum size of saturation and brightness is provided according to the number of bits determined by the A/D converter 310.

바람직하게는, 상기 3차원 데이터 묶음에 공정진행시간 데이터가 포함될 수 있는데, 상기 공정진행시간 데이터가 함께 포함됨으로써 공정진행에 따른 플라즈마의 상태를 추적(tracing)할 수 있어, 이를 통해 플라즈마 공정의 정밀도를 높일 수 있다.Preferably, process progress time data may be included in the 3D data bundle, and since the process progress time data is included together, the state of plasma according to the process progress can be traced, through which the precision of the plasma process Can increase.

비교부(336)는 상기 컬러분석부(337)로부터 전송된 실시간 RGB 광데이터((R, G, B) 또는(H, S, B) 좌표 데이터)와 데이터저장부(335)에 저장되어 있는 정상적인 상태의 플라즈마로부터 취득된 RGB 광데이터를 비교하는 구성요소이다.The comparison unit 336 includes real-time RGB optical data ((R, G, B) or (H, S, B) coordinate data) transmitted from the color analysis unit 337 and stored in the data storage unit 335. It is a component for comparing RGB optical data acquired from plasma in a normal state.

한편, 비교부(337)는 실시간으로 측정된 RGB 및 N-CH 광데이터 수치의 R채널 데이터와 G채널 데이터와 B채널 데이터(또는, H 데이터, S 데이터, B 데이터)가 공정허용범위 R, G, B(또는, H, S, B)데이터와 동일한 종류별로 비교하여 판단하게 되고, 광데이터 수치 중 어느 하나라도 정상 범위를 벗어나게 되는 경우, 현재 플라즈마 상태가 비정상인 것으로 판단하는 신호를 발생시킨다. 여기서, 판단의 기준이 되는 공정허용범위의 RGB 광데이터는 과거의 정상 공정 데이터 또는 본 공정 전의 시범 공정 데이터로부터 취득된 것을 이용할 수 있다. 플라즈마 공정의 정상 여부의 판단의 기준이 되는 공정허용범위의 RGB 광데이터는 데이터저장부(335)에 저장된다. Meanwhile, the comparison unit 337 includes the R-channel data, G-channel data, and B-channel data (or H data, S data, and B data) of the RGB and N-CH optical data values measured in real time. G, B (or H, S, B) data and the same type are compared and judged, and when any one of the optical data values is out of the normal range, a signal that determines that the current plasma state is abnormal is generated. . Here, the RGB optical data of the process allowable range as a criterion for determination may be obtained from past normal process data or pilot process data before the present process. RGB optical data in the process allowable range, which is a criterion for determining whether the plasma process is normal, is stored in the data storage unit 335.

도 8은 플라즈마 공정허용범위의 RGB 및 N-CH 광데이터 공간을 3축 좌표상에 입체적으로 표현한 그래프이다. 도 8(a)를 참조하면, 실시간으로 측정된 RGB 및 N-CH 광데이터 수치가 공정허용범위의 RGB 및 N-CH 광데이터 공간 내부에 포함되는 경우(A)에는 현재 플라즈마의 상태가 정상 상태인 것으로 판단한다. 한편, 실시간으로 측정된 RGB 및 N-CH 광데이터 수치가 공정허용범위의 RGB 및 N-CH 광데이터 공간 내부에 포함되지 않는 경우(B)에는 현재 플라즈마의 상태가 비정상인 것으로 판단한다. 이는 RGB 광데이터가 HSB 좌표 데이터로 마련되는 경우에도 동일하게 적용되어, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 비교부(337)에서 상기 컬러분석부(336)로부터 전송된 색상, 채도, 밝기 데이터와 공정허용범위의 색상(H), 채도(S), 밝기(B) 데이터를 동일한 종류별로 비교 시, 각 데이터 중 어느 하나라도 공정허용범위에서 벗어나는 경우, 공정 챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태(D)에 이른 것으로 판단하고, 실시간으로 측정된 HSB 광데이터 수치가 공정허용범위의 HSB 광데이터 공간 내부에 포함되는 경우(C)에는 현재 플라즈마의 상태가 정상 상태인 것으로 판단한다. 이때, 동일한 상태를 표시하더라도, RGB로 표현되는 좌표수치와 HSB로 표현되는 좌표수치는 서로 상이하므로, 공정허용범위의 형태는 어느 좌표축으로 표현되느냐에 따라서 다른 형태를 지니게 된다.8 is a graph showing three-dimensional coordinates of the RGB and N-CH optical data space of the plasma process allowable range. Referring to FIG. 8(a), when the RGB and N-CH optical data values measured in real time are included in the RGB and N-CH optical data space within the process allowable range (A), the current plasma state is in a normal state. Is judged to be. On the other hand, if the RGB and N-CH optical data values measured in real time are not included in the RGB and N-CH optical data space within the process allowable range (B), it is determined that the current plasma state is abnormal. This applies equally to the case where RGB optical data is provided as HSB coordinate data, and as shown in FIG. 8(b), the color, saturation, and brightness transmitted from the color analysis unit 336 in the comparison unit 337 When comparing the data and the color (H), saturation (S), and brightness (B) data of the process allowable range by the same type, if any of the data is out of the process allowable range, the plasma in the process chamber is in an abnormal state (D ), and if the HSB optical data values measured in real time are included in the HSB optical data space within the process allowable range (C), it is determined that the current plasma state is in a normal state. At this time, even if the same state is displayed, since the coordinate values expressed in RGB and the coordinate values expressed in HSB are different from each other, the shape of the process allowable range has a different shape depending on which coordinate axis is expressed.

예를 들면, 공정허용범위의 R채널 데이터가 20~37, G채널 데이터가 33~50, B채널 데이터가 79~81인 경우, 실시간으로 측정된 RGB 및 N-CH 광데이터 값이(21, 42, 80)인 경우, 현재의 플라즈마 상태는 정상인 것으로 판단된다. 그러나 실시간으로 측정된 RGB 및 N-CH 광데이터 값이(19, 35, 81)과 같이 R채널 데이터가 공정허용범위를 벗어나는 경우, 현재 플라즈마의 상태가 비정상인 것으로 판단된다.For example, if the R channel data in the process allowable range is 20 to 37, G channel data is 33 to 50, and B channel data is 79 to 81, the RGB and N-CH optical data values measured in real time are (21, 42, 80), it is determined that the current plasma state is normal. However, when the RGB and N-CH optical data values measured in real time are outside the process allowable range, such as (19, 35, 81), the current plasma state is determined to be abnormal.

반응챔버 내에서의 플라즈마 공정의 진행에 따라서 플라즈마의 상태가 변화되므로, 각 공정 단계별 공정허용범위의 RGB 및 N-CH 광데이터는 시간의 흐름에 따라 변화하게 되며, 이는 도 8의 입체적인 형상이 시간에 따라 크기와 위치가 변화하는 형태로 표현될 수 있다.Since the state of the plasma changes according to the progress of the plasma process in the reaction chamber, the RGB and N-CH optical data in the process allowable range for each process step changes with the passage of time, which is the three-dimensional shape of FIG. It can be expressed in a form in which the size and location change according to.

자가단계인식부(332)는, 상기 비교부(337)에서 얻은 값을 기준으로 하여, 현재의 영역이 전체 레시피의 어느 단계에 해당하는지 판단한다. 자가단계인식부 (332)는 광학센서모듈(230)의 자동이득조정증폭기(233)를 제어하기 위한 증폭 시정수 값을 계산하여 제공한다. The self-step recognition unit 332 determines which stage of the entire recipe corresponds to the current region based on the value obtained from the comparison unit 337. The self-stage recognition unit 332 calculates and provides an amplification time constant value for controlling the automatic gain adjustment amplifier 233 of the optical sensor module 230.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치는 광학센서모듈(230) 및 주제어부(300)에 전원을 공급하는 전원부(310)를 포함할 수 있다. 전원부(310)는 광학센서모듈(230) 및 주제어부(300)에 전원을 공급하여 구동시키며, 구체적으로 광학센서모듈(230) 및 주제어부(300)를 동작시키기에 충분한 직류 전원을 공급할 수 있다. 일 실시예의 경우, 주제어부(300)와 전원부(310)가 분리되어 있으나, 실시예에 따라서는 주제어부(300)와 전원부(310)가 일체를 이룰 수도 있다. A plasma process monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention may include an optical sensor module 230 and a power supply unit 310 supplying power to the main control unit 300. The power supply unit 310 is driven by supplying power to the optical sensor module 230 and the main control unit 300, and specifically, can supply sufficient DC power to operate the optical sensor module 230 and the main control unit 300. . In one embodiment, the main control unit 300 and the power supply unit 310 are separated, but depending on the embodiment, the main control unit 300 and the power supply unit 310 may be integrally formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치는 플라즈마 공정 모니터링 장치 외부의 플라즈마 공정을 제어하는 별도의 PC(500)와 플라즈마 공정 모니터링 장치의 주제어부(300) 사이에서 전송되는 전기신호를 입출력하는 유무선의 통신포트인 입출력보드(350)를 추가로 포함할 수 있다. The plasma process monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention inputs and outputs an electric signal transmitted between a separate PC 500 controlling a plasma process outside the plasma process monitoring apparatus and the main control unit 300 of the plasma process monitoring apparatus. An input/output board 350, which is a wired/wireless communication port, may be additionally included.

본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 장치는 상기 메인프로세서(340)로부터 전송된 신호에 따라 경고음 또는 경고등을 발생시키는 경고부(380)를 추가로 포함할 수 있다. 경고부(380)는 플라즈마의 상태가 비정상인 경우, 상기 메인프로세서(340)의 경고 발생신호에 따라 경고사이렌 및 경고등을 점등시키는 구성요소이다. 이러한 경고부(380)는 반응챔버(100)의 외부나 전체 공정을 총괄하는 제어시설 및 공간에 설치되어, 사용자에게 즉각적으로 플라즈마 공정의 이상을 알리게 된다.The plasma process monitoring apparatus of the present invention may further include a warning unit 380 that generates a warning sound or a warning light according to a signal transmitted from the main processor 340. The warning unit 380 is a component that turns on the warning siren and the warning lamp according to the warning generation signal of the main processor 340 when the plasma state is abnormal. The warning unit 380 is installed outside of the reaction chamber 100 or in a control facility and space that oversees the entire process, and immediately informs the user of an abnormality in the plasma process.

한편, 상기 광학센서모듈(230)이 주제어부(300)에 내장 설치되는 경우에는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 광학센서모듈(230)이 상기 주제어부(300)에 내장되어 일체로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 광학센서모듈(230)은 전술한 구성으로 마련되어 반응챔버(100)의 외부에 설치되어 주제어부(300)에 연결되는 구조 또는 광학센서모듈(230)이 주제어부(300)(예컨대, 하나의 마스터보드)에 내장 설치되어 일체로 구성되는 구조로 형성될 수 있다. On the other hand, when the optical sensor module 230 is installed in the main control unit 300, as shown in Figs. 5 and 6, the optical sensor module 230 is integrated in the main control unit 300 It can be composed of. That is, the optical sensor module 230 according to the present invention is provided in the above-described configuration and is installed outside the reaction chamber 100 and connected to the main control unit 300 or the optical sensor module 230 is the main control unit 300 (Eg, one master board) may be installed in a built-in structure to be formed integrally.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 플라즈마 공정 모니터링 장치의 개략 블록도이다. 상기 실시예의 플라즈마 공정 모니터링 장치는 시스템-온- 칩(SoC)을 포함하며, 광학센서모듈(230), 주제어부(300), 및 광원부(400))가 시스템-온-칩으로 구성될 수 있다. 이러한 실시예의 플라즈마 공정 모니터링 장치는 소형화가 가능하여 설치 환경에 구애받지 않고 설치할 수 있다. 7 is a schematic block diagram of a plasma process monitoring apparatus according to another embodiment of the present invention. The plasma process monitoring apparatus of the above embodiment includes a system-on-chip (SoC), and the optical sensor module 230, the main control unit 300, and the light source unit 400 may be configured as a system-on-chip. . The plasma process monitoring apparatus of this embodiment can be miniaturized and can be installed regardless of the installation environment.

다음으로, 앞서 설명한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 동작에 대해 설명한다. 반응챔버(100) 내부에 반도체 웨이퍼(W)가 고정되는 스테이지(110)가 마련되어 있고, 상기 스테이지(110)에 반도체 웨이퍼(W)가 고정되면, 공정가스 주입부(130)를 통해서 반응가스가 주입된다. 그 후, RF 전원공급부(120)에 의해서 전력이 반응챔버(100) 내부에 인가되면 반응챔버 내부로 인가된 반응가스가 플라즈마 상태로 변화되어, 타 단위 공정에서 사진 및 증착 처리 과정을 거친 반도체 웨이퍼(W)에 대한 건식 식각 또는 증착 공정을 수행하게 된다. Next, the operation of the plasma process monitoring apparatus described above will be described. A stage 110 to which a semiconductor wafer W is fixed is provided in the reaction chamber 100, and when the semiconductor wafer W is fixed to the stage 110, the reaction gas is supplied through the process gas injection unit 130. Is injected. Thereafter, when power is applied to the inside of the reaction chamber 100 by the RF power supply unit 120, the reaction gas applied to the inside of the reaction chamber is changed to a plasma state, and the semiconductor wafer undergoes photographic and deposition processing in other unit processes. Dry etching or deposition process for (W) is performed.

반응챔버(100)에서 플라즈마가 형성되어 반응챔버(100)의 뷰포트(140)를 통해 광이 방출되면, 광은 렌즈부(미도시)를 통해 광학센서모듈(230)의 컬러센서(231)에 집광된다. 렌즈부는 플라즈마의 방출광을 집광할 수 있도록, 광학센서모듈(230)의 전단에 배치될 수 있다. 상기 수집된 광은 컬러센서(231)에 전달되어 플라즈마 공정 과정에 따른 플라즈마의 상태를 측정하게 된다. 광학센서모듈(230)은 컬러센서에 의해서 반응챔버 내의 플라즈마 가스로부터 발생되는 광으로부터 적색, 녹색, 청색, 각각의 공정에 따른 광을 개별적으로 수용하여, 컬러센서(241)에서 얻어진 신호를 자동이득조정증폭기(233)를 통해서 증폭한다. 이때 주제어부(300)의 자가단계인식부(332)에서 공급된 증폭 시정수를 이용하여 증폭하게 된다. 광학센서모듈(230)은 플라즈마 방출광의 광량 측정값에 대응되는 증폭된 전기신호를 A/D 변환기(331)로 출력하며, A/D 변환기(331)는 통신부(338)를 통해서 주제어부(300)로 전송한다.When plasma is formed in the reaction chamber 100 and light is emitted through the viewport 140 of the reaction chamber 100, the light is transmitted to the color sensor 231 of the optical sensor module 230 through a lens unit (not shown). Condensed. The lens unit may be disposed at the front end of the optical sensor module 230 so as to collect the emitted light of the plasma. The collected light is transmitted to the color sensor 231 to measure the state of plasma according to the plasma process. The optical sensor module 230 individually receives red, green, blue, and light according to each process from the light generated from the plasma gas in the reaction chamber by the color sensor, and automatically acquires the signal obtained from the color sensor 241. Amplification is performed through an adjustable amplifier 233. At this time, amplification is performed using the amplification time constant supplied from the self-stage recognition unit 332 of the main control unit 300. The optical sensor module 230 outputs an amplified electric signal corresponding to the measured value of the amount of light of the plasma emitted light to the A/D converter 331, and the A/D converter 331 is a main control unit 300 through the communication unit 338. ).

주제어부(300)에서는 디지털 신호로 변환된 RGB 컬러신호 및 N-CH 컬러신호를 개별적으로 분석하여 현재 공정 챔버 내부의 플라즈마 상태를 수치적으로 정량화하고, 컬러분석부(336)로부터 전송된 신호와 정상 상태의 플라즈마로부터 취득된 RGB 및 N-CH 컬러신호값을 비교한다. 상기 주제어부(300)는 상기 광학센서모듈(230)로부터 전송된 데이터와 상기 비교부에서 전송된 신호를 취합하여 공정 챔버의 동작을 제어하는 제어신호를 발생시키거나 공정 챔버의 상태를 표시하는 신호를 전송한다. The main control unit 300 numerically quantifies the current plasma state inside the process chamber by individually analyzing the RGB color signal and the N-CH color signal converted to a digital signal, and the signal transmitted from the color analysis unit 336 and The RGB and N-CH color signal values obtained from the steady state plasma are compared. The main control unit 300 generates a control signal for controlling the operation of the process chamber by combining the data transmitted from the optical sensor module 230 and the signal transmitted from the comparison unit, or a signal indicating the state of the process chamber Transmit.

자가단계인식부(332)에서는 사전 입력된 레시피별로 해당 단계에 대하여, 자동이득조정증폭기(233)의 증폭 시정수 값을 제어하며, 입력이 안 되어 있는 레시피의 경우 자체 단계 인식 프로그램을 활용하여, 자동이득조정증폭기(233)의 증폭 시정수 값을 제어한다. The self-stage recognition unit 332 controls the amplification time constant value of the automatic gain adjustment amplifier 233 for each pre-inputted recipe, and uses its own step recognition program for recipes that are not input. Controls the amplification time constant value of the automatic gain adjustment amplifier 233.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치는, 동일 레시피내의 여러 단계들이 존재하는 플라즈마 공정에 있어서, 단계별 플라즈마 플럭스의 차이가 큰 경우에도, 모든 단계에 대해서 챔버 내의 미세한 공정 변화를 즉각적으로 감지할 수 있으며, 실시간으로 반응챔버 내의 플라즈마의 상태 이상을 감지할 수 있다. 따라서 반응챔버 내부의 미세한 상태 변화를 실시간으로 즉각적으로 감지할 수 있어, 플라즈마 상태 이상으로 인한 웨이퍼 식각 공정 불량률을 줄일 수 있고, 보다 세밀하고 정확한 플라즈마 공정 모니터링이 가능하다.As described above, the plasma process monitoring apparatus according to the present invention immediately detects minute process changes in the chamber for all stages, even when the difference in plasma flux for each stage is large in a plasma process in which several stages in the same recipe exist. It can detect, and in real time, it is possible to detect an abnormal state of the plasma in the reaction chamber. Accordingly, it is possible to immediately detect a minute change in state inside the reaction chamber in real time, thereby reducing the defect rate of the wafer etching process due to abnormal plasma conditions, and enabling more detailed and accurate plasma process monitoring.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 공정 모니터링 방법에 대해서 설명한다. 위에서 설명한 본 발명의 플라즈마 공정 모니터링 장치에서 플라즈마 공정을 모니터링함에 있어서, 주제어부(300)에서 해당 영역에 플라즈마가 있는지 여부를 판단하고, 해당 영역이 플라즈마가 없는 것으로 판단되면, 광원부에 의해서 반응챔버 내에 모니터링 광을 조사하여, 반응챔버 내의 특정 이온이나 래디컬의 농도의 차이를 측정한다. 현재의 영역이 전체 플라즈마 공정 레시피의 어느 단계에 해당하는지 판단하여, 해당 단계에 맞게 광학센서모듈에서의 증폭 시정수를 조정하도록 자동이득조정증폭기를 제어하고, 광학센서모듈로부터의 측정값을 증폭할 때, 자가단계인식부로부터 공급받은 각 공정 단계에 맞는 증폭 시정수를 이용하여 해당 단계의 측정값을 증폭한다. Next, a plasma process monitoring method according to an embodiment of the present invention will be described. In monitoring the plasma process in the plasma process monitoring apparatus of the present invention described above, the main control unit 300 determines whether there is plasma in the corresponding region, and when it is determined that the corresponding region does not have plasma, the light source unit in the reaction chamber By irradiating the monitoring light, the difference in the concentration of specific ions or radicals in the reaction chamber is measured. It determines which stage of the entire plasma process recipe the current area corresponds to, controls the automatic gain adjustment amplifier to adjust the amplification time constant in the optical sensor module according to the corresponding stage, and amplifies the measured value from the optical sensor module. At this time, the measured value of the step is amplified using the amplification time constant suitable for each process step supplied from the self-step recognition unit.

본 발명의 방법에서는 광학센서모듈에 의해서 측정된 광감지 데이터를 R채널 데이터, G채널 데이터, 및 B채널 데이터로 각각 구분하여 수치화한 다음, 실시간으로 측정된 R채널 데이터, G채널 데이터 및 B채널 데이터 중 어느 하나라도 공정허용범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단한다. In the method of the present invention, the light-sensing data measured by the optical sensor module is divided into R channel data, G channel data, and B channel data, respectively, and then quantified, and then R channel data, G channel data and B channel measured in real time. If any of the data is out of the process allowable range, it is determined that the plasma in the reaction chamber has reached an abnormal state.

상기 방법은 측정된 색상, 채도, 및 밝기 데이터와 공정허용범위 내의 색상, 채도, 및 밝기 데이터를 비교하여, 각각의 데이터 중 어느 하나라도 공정허용 범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단하는 단계를 포함한다. The method compares the measured hue, saturation, and brightness data with the hue, saturation, and brightness data within the process allowable range, and if any one of the data is out of the process allowable range, the plasma in the reaction chamber is in an abnormal state. It includes determining that it is early.

본 발명의 방법에서는 공정 입력 파라미터에 따른 RGB 광데이터의 변화량을 측정하는 단계로서, R 채널 데이터, G채널 데이터 및 B채널 데이터의 변화량을 개별적으로 측정하는 단계; RGB 광데이터로부터 기준값을 산정하고 저장하는 단계; 및 상기 기준값을 기준으로 공정허용범위를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the method of the present invention, the step of measuring a change amount of RGB optical data according to a process input parameter, comprising the steps of individually measuring the change amount of R channel data, G channel data, and B channel data; Calculating and storing a reference value from RGB optical data; And calculating a process allowable range based on the reference value.

본 발명의 방법에서 플라즈마 공정 중 획득된 RGB 광데이터 값이 공정허용범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우에, 경고부를 구동하기 위한 경고 신호를 발생할 수 있다. When it is determined that the RGB optical data value obtained during the plasma process is out of the process allowable range in the method of the present invention, a warning signal for driving the warning unit may be generated.

본 발명의 하나 이상의 실시예들은 또한, 컴퓨터-판독가능 매체상의 컴퓨터-판독가능 코드로 제작될 수도 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 후에 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터-판독가능 매체의 예들은 하드 드라이브, NAS(network attached storage), ROM, RAM, CDROM들(compact disc-ROM), CD-R들(CD-recordable), CD-RW들(CD-rewritable), 자기 테입 및 다른 광학 및 비-광학 데이터 저장 디바이스들을 포함한다. 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터-판독가능 코드가 분산된 방식으로 저장되고 실행되도록 네트워크-커플링된 컴퓨터 시스템을 통해 분산된 컴퓨터-판독가능 유형 매체를 포함할 수 있다.One or more embodiments of the present invention may also be fabricated in computer-readable code on a computer-readable medium. A computer-readable medium is any data storage device capable of storing data that can be later read by a computer system. Examples of computer-readable media are hard drives, network attached storage (NAS), ROM, RAM, compact disc-ROM (CDROMs), CD-Rs (CD-recordable), CD-RWs (CD-rewritable). , Magnetic tape and other optical and non-optical data storage devices. Computer-readable media may include computer-readable tangible media distributed through a network-coupled computer system such that computer-readable code is stored and executed in a distributed manner.

이상에서 방법 동작들이 특정한 순서로 기술되었으나, 다른 관리 (housekeeping) 동작들이 동작들 사이에서 수행될 수도 있거나, 동작들이 살짝 상이한 시간에 발생하도록 동작들이 조정될 수도 있거나, 동작들이 오버레이 동작의 프로세싱이 원하는 방향으로 수행되기만 한다면 프로세싱과 연관된 다양한 인터벌에서 프로세싱 동작들의 발생을 허용하는 시스템에서 분산될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.Although the method operations have been described above in a specific order, other housekeeping operations may be performed between operations, operations may be adjusted so that operations occur at slightly different times, or operations may be in the direction in which the processing of the overlay operation is desired. It should be understood that it may be distributed in a system that allows processing operations to occur at various intervals associated with processing as long as they are performed.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100 : 반응챔버 140 : 뷰포트
200 : 광학센서모듈
231 : 컬러센서 233 : 자동이득조정증폭기
241 : N-CH 컬러센서 243 : N-CH 자동이득조정증폭기
300 : 주제어부 331 : A/D 변환기
336 : 컬러분석부 332 : 자가단계인식부
337 : 비교부 340: 메인프로세서
380 : 경고부 360 : 실시간 표시부
390 : 공정정보 외부입력부 400 : 광원부
100: reaction chamber 140: viewport
200: optical sensor module
231: color sensor 233: automatic gain adjustment amplifier
241: N-CH color sensor 243: N-CH automatic gain adjustment amplifier
300: main fisherman 331: A/D converter
336: color analysis unit 332: self-level recognition unit
337: comparison unit 340: main processor
380: warning unit 360: real-time display unit
390: process information external input unit 400: light source unit

Claims (15)

플라즈마 공정의 반응챔버에 설치되어 광원부로부터 방출되는 광을 감지하는 광학센서모듈;
주제어부의 제어에 따라서 반응챔버 내에 모니터링 광을 조사하는 광원부; 및
상기 광학센서모듈의 측정 결과를 분석하여 상기 플라즈마 반응챔버의 동작을 제어하는 주제어부를 포함하고,
상기 광학센서모듈은 광원부로부터 방출되는 광을 감지하고, 상기 광원부에 의해서 조사된 광에 의한 특정 이온 또는 래디컬의 차이를 감지하는 컬러센서와 자가단계인식부로부터 수신한 각 단계별 증폭 시정수를 이용하여 컬러센서로부터의 신호를 증폭하고 각 공정 단계에 맞게 증폭 이득을 조절하는 자동이득조정증폭기로 구성되는 광센서모듈을 포함하고,
상기 주제어부는 현재의 영역이 전체 플라즈마 공정 레시피의 어느 단계에 해당하는지 판단하여, 해당 단계에 맞는 증폭 시정수를 산출해서 상기 자동이득조정증폭기에 제공하는 자가단계인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치.
An optical sensor module installed in the reaction chamber of the plasma process to detect light emitted from the light source unit;
A light source unit for irradiating monitoring light into the reaction chamber according to the control of the main control unit; And
And a main control unit for controlling the operation of the plasma reaction chamber by analyzing the measurement result of the optical sensor module,
The optical sensor module detects the light emitted from the light source and uses a color sensor that detects a difference between specific ions or radicals due to the light irradiated by the light source and an amplification time constant for each step received from the self-step recognition unit. Including an optical sensor module consisting of an automatic gain adjustment amplifier that amplifies the signal from the color sensor and adjusts the amplification gain according to each process step,
Wherein the main control unit includes a self-step recognition unit that determines which stage of the entire plasma process recipe corresponds to the current region, calculates an amplification time constant suitable for the corresponding stage, and provides it to the automatic gain adjustment amplifier. Monitoring device.
제1항에 있어서, 상기 자동이득조정증폭기는 프로그래밍가능 이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier, PGA) 또는 전압 이득 조정 회로(Voltage Gain Adjustment Circuit, VGA)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the automatic gain adjustment amplifier is a programmable gain amplifier (PGA) or a voltage gain adjustment circuit (VGA).
제1항에 있어서, 자가단계인식부는 정상적인 상태의 표준(DNA) 데이타를 저장하고 있어서, 에칭 및 증착 공정에 있어서, 현재 작업중인 상태의 데이터와 정상적인 상태의 표준(DNA) 데이타를 비교하여, 허용 오차 범위를 벗어날 경우에 알람을 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치.
The method of claim 1, wherein the self-step recognition unit stores standard (DNA) data in a normal state, so in the etching and deposition process, the data in the current working state and the standard (DNA) data in the normal state are compared and allowed. Plasma process monitoring apparatus, characterized in that configured to generate an alarm when out of the error range.
제1항에 있어서, 상기 컬러센서는 R채널 센서, G채널 센서, B채널 센서로 구성되는 RGB 센서가 복수 개 또는 단일 소자로 구성되는 광학센서모듈을 포함하고, 이때 해당 공정에 따라 150 nm~1500 nm 범위내 파장에서 2채널 내지 N채널까지 확장가능하도록 구성되며, 상기 컬러센서는 포토다이오드, 포토트랜지스터 또는 포토진공관 타입인 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치.
The method of claim 1, wherein the color sensor includes an optical sensor module including a plurality of RGB sensors including an R channel sensor, a G channel sensor, and a B channel sensor, or a single element, and at this time, 150 nm~ The plasma process monitoring apparatus, characterized in that it is configured to be expandable from 2 to N channels at a wavelength within a range of 1500 nm, and wherein the color sensor is a photodiode, a phototransistor, or a photo vacuum tube type.
제1항에 있어서, 상기 주제어부는,
광학센서모듈로부터 발생된 광감지신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기; 디지털 신호로 변환된 광감지신호를 수치적으로 정량화된 RGB 광데이터로 변환하는 컬러분석부; 상기 컬러분석부로부터 전송된 RGB 광데이터와 정상 상태의 RGB 광데이터를 비교하는 비교부; 및 플라즈마 공정의 단계별 기준데이터 및 공정허용범위 데이터를 저장하기 위한 데이터저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치.
The method of claim 1, wherein the main control unit,
A/D converter for converting the light sensing signal generated from the optical sensor module into a digital signal; A color analysis unit for converting the light sensing signal converted into a digital signal into numerically quantified RGB optical data; A comparison unit comparing the RGB optical data transmitted from the color analysis unit with the RGB optical data in a normal state; And a data storage unit for storing step-by-step reference data and process allowable range data of the plasma process.
제5항에 있어서, 상기 주제어부는 주제어부의 제어 하에 반응챔버 내부의 공정 파라미터 관련 데이터를 표시하는 실시간 표시부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치.
The plasma process monitoring apparatus of claim 5, wherein the main control unit further comprises a real-time display unit for displaying process parameter related data inside the reaction chamber under the control of the main control unit.
제5항에 있어서, 상기 장치는 상기 주제어부의 컬러분석부에서, 광학센서모듈로부터 측정된 광감지신호의 크기가 R채널 데이터, G채널 데이터, B채널 데이터로 각각 구분하여 수치화되고, 상기 비교부에서 상기 컬러분석부로부터 전송된 R, G, B채널 데이터와 공정허용범위의 R채널, G채널, B채널 데이터가 동일한 채널별로 각각 비교되며, 상기 데이터 비교 시, 각 채널 데이터 중 어느 하나라도 공정허용범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치.
The apparatus according to claim 5, wherein, in the color analysis unit of the main control unit, the size of the light detection signal measured from the optical sensor module is divided into R channel data, G channel data, and B channel data to be digitized, and the comparison unit In the R, G, B channel data transmitted from the color analysis unit and the R channel, G channel, and B channel data of the process allowable range are compared for each same channel, when comparing the data, any one of each channel data is processed. When out of the allowable range, plasma process monitoring apparatus, characterized in that it is configured to determine that the plasma in the reaction chamber has reached an abnormal state.
제3항에 있어서, 상기 장치는 상기 주제어부로부터 전송된 신호에 따라 경고음 또는 경고등을 발생시키는 경고부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치.
The plasma process monitoring apparatus according to claim 3, wherein the apparatus further comprises a warning unit for generating a warning sound or a warning lamp according to a signal transmitted from the main control unit.
제5항에 있어서, 상기 컬러분석부는 광학센서모듈로부터 측정된 RGB 신호의 크기가 R채널 데이터, G채널 데이터, B채널 데이터로 각각 구분하여 수치화한 다음, 이들 데이터가 각 데이터의 조합을 통해 색상 데이터, 채도 데이터, 밝기 데이터로 변환되고, 상기 비교부에서 상기 컬러분석부로부터 전송된 색상, 채도, 밝기 데이터와 공정허용범위의 색상, 채도, 밝기 데이터가 동일한 종류별로 각각 비교되며, 상기 데이터 비교 시, 각 데이터 중 어느 하나라도 공정허용범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 장치.
The color analysis unit according to claim 5, wherein the size of the RGB signal measured from the optical sensor module is divided into R-channel data, G-channel data, and B-channel data, and then quantifies the color data through a combination of each data. Data, saturation data, and brightness data are converted, and the color, saturation, and brightness data transmitted from the color analysis unit in the comparison unit are compared with the color, saturation, and brightness data in the process allowable range by the same type. When any one of the data is out of the process tolerance range, it is determined that the plasma in the reaction chamber has reached an abnormal state.
제1항의 플라즈마 공정 모니터링 장치에서 플라즈마 공정을 모니터링하는 방법에 있어서, 상기 방법이
주제어부에서 해당 영역에 플라즈마가 있는지 여부를 판단하는 단계;
해당 영역이 플라즈마가 없는 것으로 판단되면, 광원부에 의해서 반응챔버 내에 모니터링 광을 조사하여 반응챔버 내의 특정 이온 또는 래디컬의 농도를 측정하는 단계;
현재의 영역이 전체 플라즈마 공정 레시피의 어느 단계에 해당하는지 판단하여, 해당 단계에 맞게 광학센서모듈에서의 증폭 시정수를 조정하도록 자동이득조정증폭기를 제어하는 단계; 및
광학센서모듈로부터의 측정값을 증폭할 때, 자가단계인식부로부터 공급받은 각 공정 단계에 맞는 증폭 시정수를 이용하여 해당 단계의 측정값을 증폭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 방법.
In the plasma process monitoring apparatus of claim 1, a method for monitoring a plasma process, the method
Determining whether plasma is present in the corresponding region by the main control unit;
If it is determined that the region does not contain plasma, measuring a concentration of a specific ion or radical in the reaction chamber by irradiating monitoring light in the reaction chamber by a light source unit;
Determining which stage of the entire plasma process recipe corresponds to the current region and controlling the automatic gain adjustment amplifier to adjust the amplification time constant in the optical sensor module according to the corresponding stage; And
When amplifying the measured value from the optical sensor module, a plasma process monitoring method comprising the step of amplifying the measured value of the corresponding step using an amplification time constant suitable for each process step supplied from the self-step recognition unit .
제10항에 있어서, 상기 방법이
측정된 광감지 데이터를 R채널 데이터, G채널 데이터, 및 B채널 데이터로 각각 구분하여 수치화한 다음, 실시간으로 측정된 R채널 데이터, G채널 데이터 및 B채널 데이터 중 어느 하나라도 공정허용범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 방법.
The method of claim 10, wherein the method
After dividing the measured light-sensing data into R-channel data, G-channel data, and B-channel data, respectively, and quantifying them, any one of the R-channel data, G-channel data, and B-channel data measured in real time is out of the process allowable range. If so, the plasma process monitoring method comprising the step of determining that the plasma in the reaction chamber has reached an abnormal state.
제10항에 있어서, 상기 방법이
측정된 색상, 채도, 및 밝기 데이터와 공정허용범위내의 색상, 채도, 및 밝기 데이터를 비교하여, 각각의 데이터 중 어느 하나라도 공정허용 범위에서 벗어나는 경우, 반응챔버 내의 플라즈마가 비정상적인 상태에 이른 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 방법.
The method of claim 10, wherein the method
The measured hue, saturation, and brightness data are compared with the hue, saturation, and brightness data within the process allowable range, and if any of the data is out of the process allowable range, it is determined that the plasma in the reaction chamber has reached an abnormal state. Plasma process monitoring method comprising the step of.
제10항에 있어서, 상기 방법이
공정 입력 파라미터에 따른 RGB 광데이터의 변화량을 측정하는 단계로서, R 채널 데이터, G채널 데이터 및 B채널 데이터의 변화량을 개별적으로 측정하는 단계;
RGB 광데이터로부터 기준값을 산정하고 저장하는 단계; 및
상기 기준값을 기준으로 공정허용범위를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 모니터링 방법.
The method of claim 10, wherein the method
A step of measuring a change amount of RGB optical data according to a process input parameter, the step of individually measuring a change amount of R channel data, G channel data, and B channel data;
Calculating and storing a reference value from RGB optical data; And
The plasma process monitoring method, further comprising the step of calculating a process allowable range based on the reference value.
제13항에 있어서, 상기 방법이 플라즈마 공정 중 획득된 RGB 광데이터 값이 공정허용범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우에, 경고 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 플라즈마 공정 모니터링 방법.
14. The plasma process monitoring method of claim 13, further comprising generating a warning signal when it is determined that the RGB optical data value obtained during the plasma process is out of the process allowable range.
제10항에 있어서, 상기 방법이 플라즈마가 없는 영역에서 발광부와 수광부가 분리되고, 일직선으로 마주보는 형태로 설치되어, 수광부에서 반응챔버를 관통하여 수광부로 입사되는 광량을 리딩하거나, 또는 발광부와 수광부가 하나의 모듈에 포함되어, 반응챔버에서 반사되어 오는 광량을 리딩함으로써 광원부에서 출력되는 광량을 측정하는 단계를 포함하는 플라즈마 공정 모니터링 방법.The method of claim 10, wherein the method is provided in a form in which the light-emitting part and the light-receiving part are separated in a plasma-free area and face each other in a straight line to read the amount of light incident on the light-receiving part through the reaction chamber from the light-receiver And measuring the amount of light output from the light source unit by reading the amount of light reflected from the reaction chamber and the light receiving unit in one module.
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