KR102476767B1 - 플라즈마 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 감지 장치는 챔버 내부의 광량을 측정하는 조도 센서가 구비된 측정부; 상기 광량의 분석을 통해 상기 챔버 내부에 플라즈마가 발생된 여부를 감지하는 감지부;를 포함할 수 있다.

Description

플라즈마 감지 장치{Device for detecting plasma}
본 발명은 챔버 내의 플라즈마 발생 여부를 감지하는 장치에 관한 것이다.
에칭 프로세스(etching process)를 다루는 반도체 제조 장비 대부분은 OES(Optical Emission Spectroscopy, 분광법) 기술을 이용한 EPD(End Point Detector)를 적용하여 플라즈마(plasma)에서 방출되는 파장을 분석하고, 이를 통해 원하는 막질이 제거되었는지 확인하고 있다.
하지만, 풀 스트립(full strip) 설비와 같이 감광액의 막질을 제거하는 것이 목적이 아닌 웨이퍼(wafer)에 남아있는 찌꺼기(scum)를 제거하는 것에 목적이 있는 디스컴(descum) 설비에서 EPD는 단순히 플라즈마의 발생 여부에 대한 확인 용도로만 사용이 가능하다. 다시 말하면, 디스컴 설비에서 EPD는 활용도가 낮아 제품의 가격 대비 매우 낮은 효율성을 띄게 된다.
이와 같은 이유로 디스컴 설비 대부분에는 EPD가 구성되어 있지 않다. 하지만, 플라즈마 발생 여부에 대해 확인을 하지 않는 설비의 경우 제너레이터(generator)로부터 RF bias ON에 대한 입력 신호를 전달받아 디스플레이 메뉴 상에서는 FF ON status였으나, 실제로는 챔버 내부에 플라즈마가 방전되지 않는 상황이 발생했을 때, 즉각적인 확인이 어려운 문제가 있다.
한국등록특허공보 제1764844호에는 복수 개의 필터를 구비하여 각각의 필터에서 특정 파장의 빛을 통과시킴으로써 식각 종말점을 정확하게 검출할 수 있는 기술이 개시되어 있다.
한국등록특허공보 제1764844호
본 발명은 챔버 내부에서 발생하는 광량의 감지를 통해 플라즈마가 발생되는지 확인할 수 있는 감지 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감지 장치는 챔버 내부의 광량을 측정하는 조도 센서가 구비된 측정부; 및 상기 광량의 분석을 통해 상기 챔버 내부에 플라즈마가 발생된 여부를 감지하는 감지부;를 포함한다.
상기 챔버의 뷰포트에 설치되고 상기 뷰포트에 대면되는 일면에 개구부가 형성된 브라켓, 상기 브라켓의 개구부를 덮는 커버가 마련되고, 상기 측정부는 상기 개구부의 일측에 착탈 가능하게 형성되며, 상기 커버는 가운데 부위가 상기 개구부에 대면되고, 가장자리 부위가 상기 브라켓에 대면되는 판 형상으로 형성되고, 상기 커버의 가장자리에 대면되는 상기 브라켓의 일면에는 상기 커버의 가장자리 부위를 흡인하는 흡인부가 마련되며, 상기 커버는 상기 흡인부에 의해 상기 개구부의 타측에 착탈되고, 상기 측정부가 상기 개구부의 일측에 장착되고 상기 커버가 상기 개구부의 타측에 장착되면, 상기 뷰포트는 광학적으로 외부로부터 차단될 수 있다.
상기 개구부의 일측은 상기 브라켓에 장착된 상기 측정부에 의해 폐쇄되고, 개방된 상기 개구부의 타측은 사각형 형상으로 형성되며, 상기 사각형 형상의 각 모서리에 대면되는 상기 브라켓의 부위마다 상기 커버를 흡인하는 자석이 설치될 수 있다.
상기 챔버의 뷰포트에 설치되고 상기 뷰포트에 대면되는 일면에 개구부가 형성된 브라켓이 마련되고, 상기 브라켓은 상기 개구부 전체를 덮는 EPD(End Point Detector)에 장착 가능하게 형성되며, 상기 측정부는 상기 EPD가 배제된 상태에서 상기 개구부의 일측만을 덮고, 상기 측정부에 의해 덮이고 남은 상기 개구부의 나머지 부위를 덮는 커버가 마련될 수 있다.
상기 조도 센서는 상기 챔버 내부에서 발생된 플라즈마로부터 방출된 빛을 상기 챔버의 뷰포트를 통해 입수하고, 상기 조도 센서는 전류 출력형(current output type)의 주변 광 센서(ambient light sensor)를 포함하며, 상기 측정부에는 상기 주변 광 센서의 출력값을 아날로그 전압값으로 변환하는 증폭기와 비교기가 마련될 수 있다.
상기 플라즈마의 발생 여부를 감지하는 디텍션 포인트(detection point)를 조정하는 조정 수단이 마련되고, 상기 감지부는 상기 조정 수단에서 조정된 설정 전압값과 상기 측정부에서 측정된 상기 광량을 나타내는 측정 전압값 간의 비교를 통해 상기 플라즈마의 발생 여부를 감지할 수 있다.
상기 측정부는 상기 광량을 나타내는 측정 전압값을 출력하고, 상기 감지부는 상기 측정 전압값이 기설정된 디텍션 포인트(detection point) 이상이면 상기 플라즈마가 발생된 것으로 감지하며, 초기 세팅시 상기 감지부는 현장에 마련된 상기 챔버 내부에서 플라즈마가 발생된 것으로 확인된 상태에서 상기 측정부에 의해 측정된 특정 전압값을 상기 디텍션 포인트로 설정할 수 있다.
상기 조도 센서는 설정 광량값 이상의 광량값에 대응하는 출력 전압값을 모두 설정 전압값으로 전환하고, 상기 설정 광량값은 상기 플라즈마의 발생 여부에 대한 감지 기준이 되는 디텍션 포인트(detection point)에 대응되는 광량값보다 높게 설정될 수 있다.
상기 조도 센서는 현장의 상기 챔버에서 발생되는 가장 어두운 플라즈마로부터 가장 밝은 플라즈마를 설정 범위의 전압값 내에서 선형적으로 나타낼 수 있다.
선택기, 증폭기, 조절기, 변환기가 마련되고, 상기 선택기는 현장의 플라즈마 공정 조건을 선택하며, 상기 증폭기는 상기 선택기에 의해 선택된 상기 공정 조건에 대응되는 증폭비에 따라 상기 조도 센서의 출력값을 증폭하고, 상기 조절기는 증폭된 상기 출력값의 게인을 조절하며, 상기 변환기는 상기 조절기에서 출력되는 값을 기설정된 범위를 만족하는 전압값으로 변환할 수 있다.
증폭비가 10배인 제1 증폭기, 증폭비가 40배인 제2 증폭기, 증폭비가 500배인 제3 증폭기, 선택기가 마련되고, 상기 선택기는, RF(radio frequency) 공정이면, 상기 조도 센서의 출력 단자를 상기 제1 증폭기에 연결하고, 산소를 사용하는 MW(micro wave) 공정이면, 상기 조도 센서의 출력 단자를 상기 제2 증폭기에 연결하며, 수소 또는 질소를 사용하는 MW(micro wave) 공정이면, 상기 조도 센서의 출력 단자를 상기 제3 증폭기에 연결할 수 있다.
본 발명의 감지 장치는 디스컴(descum) 설비에서 반도체 공정시 챔버(chamber) 내부에서 발생하는 광량을 감지하고, 광량의 감지 결과를 통해 플라즈마(plasma)가 발생되는지, 플라즈마가 존재하는지 확인할 수 있다.
본 발명의 감지 장치는 플라즈마 유래의 조도(lux)량에 따른 전압 출력값의 노이즈를 최소화하기 위해 아날로그 전류 출력(Analog current output) 기반의 주변 광 센서(ambient light sensor)를 이용할 수 있다. 감지 장치는 증폭기, 비교기 등을 전기 회로를 통해 디스컴(descum) 설비의 전 공정 레시피(recipe)에서 효율적으로 플라즈마를 감지할 수 있다.
본 발명의 감지 장치는 고가의 EPD(end point detector) 대신 조도 센서를 이용하여 플라즈마를 감지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 생산성이 개선될 수 있다.
본 발명의 감지 장치는 플라즈마의 존재 여부 또는 발생 여부를 나타내는 온오프(on-off)의 확인이 가능하다. 또한, 감지 장치는 설정 전압 범위를 벗어날 경우 알람을 발생하여 공정 상태 확인과 더불어 파트(part) 교체 주기(Preventive Maint: PM)를 사용자에게 인지시키며, 일부 고장을 탐지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 감지 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 브라켓 및 커버를 나타낸 개략도이다.
도 3은 광량값과 전압값 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 측정부를 나타낸 개략도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 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. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 1은 본 발명의 감지 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1에 도시된 감지 장치는 측정부(700) 및 감지부(800)를 포함할 수 있다.
측정부(700)에는 챔버(30) 내부의 광량을 측정하는 조도 센서(770)가 구비될 수 있다.
챔버(30)는 웨이퍼 W가 수납되는 공간이 형성된 통 형상으로 형성될 수 있다.
챔버(30)의 내부에는 반도체 웨이퍼 W가 고정되는 스테이지(31) 또는 척이 마련될 수 있다. 스테이지(31)에 웨이퍼 W가 고정되면, 가스 주입부(33)를 통해서 원료 가스 또는 반응 가스가 챔버(30) 내부로 주입될 수 있다. 그 후, 고주파(RF) 전원(32) 또는 마이크로 웨이브(MW) 전원(32)에 의해서 전력이 공정 챔버(30) 내부로 인가될 수 있다. 또는, 해당 전력에 의해 생성된 전자기장이 챔버(30) 내부에 형성될 수 있다. 챔버(30) 내부로 인가된 전력 또는 챔버(30) 내부에 형성된 전자기장에 의해 챔버(30) 내부로 주입된 반응 가스가 플라즈마 상태로 변화되고, 반도체 웨이퍼 W에 대한 플라즈마 공정이 이루어질 수 있다. 플라즈마 공정은 증착 공정, 식각 공정, 세척 공정 등을 포함할 수 있다.
플라즈마 공정이 종료되면 챔버(30)의 온도 제어기(36)는 챔버(30) 내부의 온도를 떨어뜨릴 수 있다. 배기 장치(35)는 진공 펌프를 통해서 챔버(30) 내부의 반응 가스를 외부로 배출시켜 다음 플라즈마 공정에 대비할 수 있다.
측정부(700)는 플라즈마 공정이 이루어지는 동안 챔버(30)의 측면벽에 마련된 뷰포트(70)를 통해서 플라즈마로부터 발생된 빛을 수집할 수 있다. 수집된 빛은 조도 센서(770) 또는 감지부(800)에 전달되어 공정 과정에서 플라즈마의 존재 여부 또는 발생 여부를 감지하는데 사용될 수 있다.
뷰포트(70)는 챔버(30)의 측면벽에 형성된 개구가 빛의 투과성이 우수한 설정 개수의 투명한 내열내압유리창에 의해 밀폐된 형상으로 형성될 수 있다. 투명 내열내압유리창과 챔버(30) 사이는 내열 실리콘 등의 실링 부재에 의해 밀폐 처리될 수 있다.
챔버(30)의 외면에는 측정부(700)에 연결되는 연결부(701)가 마련될 수 있다. 연결부(701)는 브라켓(703) 및 커버(705)를 포함할 수 있다.
챔버(30)의 외면에 설치되는 브라켓(703), 브라켓(703)의 가운데에 형성된 통공 또는 개구부(704)를 덮는 커버(705)가 마련될 수 있다.
도 2는 브라켓(703) 및 커버(705)를 나타낸 개략도이다.
브라켓(703)은 챔버(30)의 뷰포트(70)에 설치되고 뷰포트(70)에 대면되는 일면에 통공에 해당하는 개구부(704)가 형성될 수 있다. 브라켓(703)은 가운데에 통공이 형성된 사각형의 고리 또는 도넛 형상으로 형성될 수 있다.
측정부(700)는 브라켓(703)에 형성된 개구부(704)의 일측에 착탈 가능하게 형성될 수 있다.
일 예로, 측정부(700)에 대면되는 브라켓(703)의 일면에는 측정부(700)와 브라켓(703)을 연결시키는 나사가 삽입되는 나사 구멍이 형성될 수 있다. 나사 구멍을 통과하는 체결 나사의 체결 및 이탈에 의해 측정부(700)는 브라켓(703)에 장착되거나 이탈될 수 있다.
측정부(700)에는 브라켓(703)에 착탈되는 착탈 수단(790), 브라켓(703)의 개구부(704)에 대면되는 착탈 수단(790)의 일면에 형성된 경통(780)이 마련될 수 있다. 경통(780)은 챔버(30) 내부의 빛을 수집해서 조도 센서(770)로 전달하는 렌즈 등을 포함할 수 있다. 브라켓(703)에 대면되는 착탈 수단(790)의 일면에는 나사가 통과하는 통과 구멍이 마련될 수 있다. 통과 구멍은 브라켓(703)에 형성된 나사 구멍에 정렬될 수 있다. 통과 구멍을 통과한 나사를 나사 구멍에 조이면 착탈 수단(790)은 브라켓(703)에 장착될 수 있다.
브라켓(703)의 개구부(704)에 대면되는 측정부(700)의 일면의 면적은 개구부(704)보다 작을 수 있다. 그 결과, 측정부(700)가 개구부(704)의 일측에 장착되더라도, 개구부(704)의 타측은 외부에 개방된 상태가 유지될 수 있다. 개구부(704)의 타측이 개방되면, 챔버(30) 외부의 빛이 개구부(704)의 타측을 통해서 측정부(700)로 유입될 수 있다. 이렇게 유입된 외부의 빛은 노이즈에 해당되므로, 노이즈를 줄이기 위해 개구부(704)의 타측을 밀페시키는 것이 좋다.
측정부(700)에 의해 덮인 개구부(704)의 일측 부위 외의 나머지 부위를 덮기 위해 커버(705)가 사용될 수 있다.
커버(705)는 가운데 부위가 브라켓(703)의 개구부(704)에 대면되고, 가장자리 부위가 브라켓(703)에 대면되는 판 형상으로 형성될 수 있다.
커버(705)의 가장자리에 대면되는 브라켓(703)의 일면에는 커버(705)의 가장자리 부위를 흡인하는 흡인부(708)가 마련될 수 있다.
커버(705)는 흡인부(708)에 의해 개구부(704)의 타측에 착탈될 수 있다.
측정부(700)가 개구부(704)의 일측에 장착되고 커버(705)가 개구부(704)의 타측에 장착되면, 뷰포트(70)는 광학적으로 외부로부터 차단될 수 있다. 다시 말해, 개구부(704)에 대면되는 측정부(700)의 일면 및 커버(705)로 인해 개구부(704)는 전체가 외부로부터 밀폐될 수 있다.
별도의 체결 나사 등을 배제한 상태로 흡인부(708)를 이용하면, 사용자는 개구부의 타측에 대해 커버(705)를 손쉽게 착탈시킬 수 있다. 사용자는 커버(705)를 열어서 챔버(30) 내부를 직접 육안으로 확인할 수 있다. 또는, 사용자는 커버(705)를 덮어서 측정부(700)의 측정 정밀도를 높일 수 있다.
개구부(704)의 일측은 브라켓(703)에 장착된 측정부(700)에 의해 폐쇄될 수 있다.
개방된 개구부(704)의 타측은 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 사각형 형상의 각 모서리에 대면되는 브라켓(703)의 부위마다 커버(705)를 흡인하는 자석이 설치될 수 있다. 다르게 설명하면, 개방된 개구부(704)의 타측의 대각선의 단부에 마주한 지점마다 자석이 설치될 수 있다. 커버(705)는 사각형의 판 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 커버(705)의 각 모서리가 모두 브라켓(703)에 설치된 자석에 대면되므로, 자력에 의해 확실하게 의해 브라켓(703)에 장착될 수 있다. 물론, 자석에 대면되는 커버(705)의 각 모서리에는 자력에 반응하는 자성체가 마련되거나, 커버(705) 자체가 자성체 재질로 형성될 수 있다.
챔버(30)의 뷰포트(70)에 설치되고 뷰포트(70)에 대면되는 일면에 개구부(704)가 형성된 브라켓(703)은 개구부(704) 전체를 덮는 EPD(End Point Detector)에 장착 가능하게 형성될 수 있다. 이때, 측정부(700)는 EPD가 배제된 상태에서 개구부(704)의 일측만을 덮을 수 있다. 측정부(700)에 의해 덮이고 남은 개구부(704)의 나머지 부위는 커버(705)에 의해 덮일 수 있다. 본 실시예에 따르면, 브라켓(703)은 EPD와 측정부(700)에 공통적으로 사용될 수 있다.
EPD는 플라즈마 공정 중에 발생되는 플라즈마에 의한 빛을 수광하고 물질의 고유의 파장의 변화량을 계산하여 플라즈마 공정, 예를 들어 식각 공정의 종료점을 결정할 수 있다. EPD를 이용하는 경우, 플라즈마의 존재 여부 또는 발생 여부가 파악될 수 있으나, 플라즈마의 발생 여부의 파악에만 사용되기에는 기능적으로나 가격적으로나 무리가 있다. 따라서, EPD가 적용될 챔버(30)와 본 발명의 측정부(700)가 적용될 챔버(30)는 구분되어 사용되는 것이 유리할 수 있다. 이때, 별도의 커버(705)를 사용하는 본 실시예에 따르면, 챔버(30)의 종류에 상관없이 동일한 규격의 브라켓(703)이 챔버(30)에 설치될 수 있다. 특정 챔버(30)가 EPD를 필요로 한다면, 해당 브라켓(703)에 EPD가 장착될 수 있다. 특정 챔버(30)가 측정부(700)를 필요로 한다면, 해당 브라켓(703)의 일측에 측정부(700)가 장착되고 해당 브라켓(703)의 타측에 커버(705)가 장착될 수 있다.
조도 센서(770)는 챔버(30) 내부에서 발생된 플라즈마로부터 방출된 빛을 챔버(30)의 뷰포트(70)를 통해 입수할 수 있다.
플라즈마가 여기된 상태 또는 플라즈마가 발생된 상태에서 챔버(30) 내부에 간헐적으로 발생되는 스파크에 기인한 빛과 비교해, 챔버(30) 내부에서 발생된 플라즈마 자체에 기인한 빛의 광량은 매우 적다.
적은 광량의 빛을 장애물에 해당하는 뷰포트(70)를 거쳐 입수하는 조도 센서(770)는 챔버(30) 내부에서 발생된 스파크를 감지하는 일반 광 센서와 구별되는 전류 출력형(current output type)의 주변 광 센서(ambient light sensor)를 포함할 수 있다.
전류 출력형의 주변 광 센서는 주변 노이즈에 강건하고, 미세한 빛의 광량을 감지할 수 있다.
측정부(700)에는 전류 출력형의 주변 광 센서의 출력값을 아날로그 전압값으로 변환하는 증폭기(720)와 비교기가 마련될 수 있다. 전류 출력형의 주변 광 센서에 의해 챔버(30) 내의 미세한 빛이 감지되었다 하더라도, 해당 감지 결과는 플라즈마의 발생 여부를 감지하기 위해 필요한 광량값 또는 그에 대응되는 전압값보다 작을 수 있다. 플라즈마의 발생 여부를 감지하기 위한 스케일로 변환하기 위해 증폭기(720) 또는 비교기가 사용될 수 있다.
증폭기(720)는 주변 광 센서의 감지 결과값을 설정 증폭비로 증폭시킬 수 있다. 비교기는 감지 결과값을 하이(high), 로우(low)로 구분할 수 있다. 본 발명의 감지 장치의 주 목적은 챔버(30) 내부의 플라즈마의 세기를 파악하는 것이 아니라, 플라즈마가 챔버(30) 내에 존재하는지 미존재하는지 감지하기 위한 것이다. 따라서, 플라즈마가 챔버(30) 내에 존재하는 것을 나타내는 신호, 예를 들어 하이(high)와 플라즈마가 챔버(30) 내에 미존재하는 것을 나타내는 신호, 예를 들어 로우(low)만 확실하게 구분할 수 있으면 본 발명이 목적이 충분하게 달성될 수 있다. 따라서, 따라서, 비교기를 통해서도 본 발명의 감지 장치는 충분하게 동작될 수 있다.
또는, 비교기는 조도 센서(770)의 측정값과 기설정된 디텍션 포인트(detection point) 간의 비교에 사용될 수 있다.
플라즈마의 발생 여부를 감지하는 디텍션 포인트(detection point)를 조정하는 조정 수단이 마련될 수 있다. 일 예로, 조정 수단은 가변 저항을 포함할 수 잇다. 감지부(800)는 조정 수단에서 조정된 설정 전압값과 측정부(700)에서 측정된 광량을 나타내는 측정 전압값 간의 비교를 통해 플라즈마의 발생 여부를 감지할 수 있다. 조정 수단이 정상적으로 기능하기 위해서는 초기 단계에서 설정 전압값의 설정 과정이 중요할 수 있다.
조정 수단은 현장에서 직접 디텍션 포인트를 설정할 수 있다. 일 예로, 측정부(700)는 광량을 나타내는 측정 전압값을 출력할 수 있다. 감지부(800)는 측정 전압값이 기설정된 디텍션 포인트(detection point) 이상이면, 플라즈마가 발생된 것으로 감지할 수 있다.
초기 세팅시 감지부(800)는 현장에 마련된 챔버(30) 내부에서 플라즈마가 발생된 것으로 확인된 상태에서, 측정부(700)에 의해 측정된 특정 전압값을 디텍션 포인트(detection point)로 설정할 수 있다. 일 예로, 사용자는 초기 세팅시 브라켓(703)에 측정부(700)를 설치하고, 커버(705)를 개방한 상태에서 뷰포트(70)를 통해 육안으로 챔버(30) 내부의 플라즈마 발생 여부를 확인할 수 있다. 사용자가 육안으로 플라즈마의 발생을 확인한 후 커버(705)를 닫은 후 설정 버튼을 누르면, 감지부(800)는 측정부(700)에서 측정된 특정 전압값을 디텍션 포인트로 설정할 수 있다. 다른 예로, 챔버(30)의 각종 환경 정보, 예를 들어 플라즈마를 발생시키는 안테나에 공급되는 전력값, 챔버(30) 내부에 투입된 반응 가스의 종류 등을 룩업 테이블과 비교하고, 룩업 테이블에 매칭된 특정 전압값을 디텍션 포인트로 설정할 수 있다.
디텍션 포인트는 작업 현장마다 다를 수 있다. 따라서, 동일한 감지 장치라 하더라도, 플라즈마가 발생된 것으로 감지하는 광량이 현장마다 달라질 수 있다.
도 3은 광량값과 전압값 간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3의 (a)는 챔버(30) 내의 플라즈마 발생 여부를 디지털화하는 구성을 나타낼 수 있다.
조도 센서(770) 또는 측정부(700)는 설정 광량값 이상의 광량값에 대응하는 출력 전압값을 모두 설정 전압값으로 전환할 수 있다.
설정 광량값은 플라즈마의 발생 여부에 대한 감지 기준이 되는 디텍션 포인트(detection point)에 대응되는 광량값보다 높게 설정될 수 있다.
도 3의 (a)에 따르면, 조도 센서(770)는 0 ~ 1.6 lux에 해당하는 범위의 광량을 감지할 수 있다. 조도 센서(770) 또는 측정부(700)는 16 lux 이상의 광량값에 대응하는 출력값은 모두 10V로 전환되도록 설계될 수 있다. 이 경우, 디텍션 포인트 0.5V를 기준으로 얻어진 전압값에 대해 챔버(30) 내의 플라즈마의 온/오프 상태가 디지털화하여 나타낼 수 있다. 플라즈마의 온(on) 상태는 플라즈마가 존재하거나 발생된 상태를 나타내며, 플라즈마의 오프(off) 상태는 플라즈마가 미존재하거나 미발생한 상태를 나타낼 수 있다. 다시 말해, 플라즈마의 오프 상태는 플라즈마가 없는 상태를 나타낼 수 있다.
도 3의 (b)는 챔버(30) 내의 플라즈마 발생 여부를 선형적으로 나타내는 구성을 나타낼 수 있다.
조도 센서(770) 또는 측정부(700)는 현장의 챔버(30)에서 발생되는 가장 어두운 플라즈마로부터 가장 밝은 플라즈마 'Brightly Plasma'를 설정 범위의 전압값 내에서 선형적으로 나타낼 수 있다.
도 3의 (b)에 따르면, 가장 어두운 플라즈마는 디텍션 포인트와 동일한 측정 전압값을 나타낼 수 있다. 도 3의 (b)에는 디텍션 포인트가 1V일 때, 디텍션 포인트로부터 디텍션 포인트의 10배까지의 범위 내에서 선형적으로 광량을 측정할 수 있는 조도 센서(770)가 사용될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 조도 센서(770) 또는 측정부(700)는 챔버(30) 내의 플라즈마 광량을 아날로그 출력으로 나타낼 수 있다. 감지부(800)는 챔버(30) 내의 플라즈마 광량을 실시간으로 모니터링할 수 있다.
본 발명의 감지 장치는 도 3의 (b)와 같은 아날로그 전압 출력을 통해 플라즈마 공정의 안정성을 감지할 수 있다.
일 예로, A 고객사, B 고객사, C 고객사 별로 공정 레시피(recipe)가 서로 다를 수 있다.
A 고객사에서 원하는 광량은 3V일 수 있다. 감지 장치는 A 고객사에 대해 3V를 기준으로 0.5V의 오차 범위(2.5V < 측정 광량값에 대응되는 전압값 < 3.5V)에 들어오면 플라즈마 공정 데이터가 유효한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 2.5V < 측정 광량값에 대응되는 전압값 < 3.5V이 A 고객사에 대한 적정 범위의 전압값으로 설정될 수 있다. 감지 장치는 해당 오차 범위를 벗어나면 장비 인터락(interlock)을 통해 현재 플라즈마 상태가 불안정한 사실을 알릴 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 측정부(700)는 스파크와 대비하여 매우 적은 광량을 갖는 플라즈마 본연으로부터 유발된 광량을 측정할 필요가 있다. 측정 결과에 해당하는 전압값 역시 물리적으로 매우 적으므로, 감지부(800)에서 요구하는 수치에 모자를 수 있다. 미세한 측정 결과에 대한 노이즈의 개입 개연성을 감소시키기 위해 측정 결과값을 크게 변환시킬 필요가 있다. 이를 위해 측정부(700)에는 선택기(710), 증폭기(720), 조절기(730), 변환기(740)가 추가로 마련될 수 있다.
선택기(710)는 현장의 플라즈마 공정 조건을 선택할 수 있다. 일 예로, 선택기(710)에는 제1 컨버터(713), 제1 스위치(711), 제2 컨버터(714), 제2 스위치(712)가 마련될 수 있다.
플라즈마 공정 조건은 RF(radio frequency) 공정 조건(제1 조건), 산소를 사용하는 MW(micro wave) 공정 조건(제2 조건), 수소 또는 질소를 사용하는 MW(micro wave) 공정 조건(제3 조건)을 포함할 수 있다.
제1 스위치(711)는 수소 또는 질소를 사용하는 MW 공정 조건(제3 조건)의 선택 여부를 스위칭할 수 있다.
제2 스위치(712)는 제3 조건이 미선택된 상태에서 RF(radio frequency) 공정 조건(제1 조건)과 산소를 사용하는 MW(micro wave) 공정 조건(제2 조건)을 스위칭할 수 있다.
제1 컨버터(713)는 사용자에 의해 조작되는 스위치 또는 챔버(30)의 제어 시스템으로부터 제공받은 데이터를 분석하고 제3 조건의 만족 여부를 판별하는 제1 판별 수단을 포함할 수 있다. 제1 컨버터(713)는 사용자의 수동 조작 또는 제3 조건의 만족 여부에 따라 제1 스위치(711)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
또는, 제1 컨버터(713)는 조도 센서(770)의 출력 정보를 제1 스위치(711)의 입력단에서 요구하는 형식으로 변환할 수 있다.
제2 컨버터(714)는 사용자에 의해 조작되는 스위치 또는 챔버의 제어 시스템으로부터 제공받은 데이터를 분석하고 제1 조건 또는 제2 조건의 만족 여부를 판별하는 제2 판별 수단을 포함할 수 있다. 제2 컨버터(714)는 사용자의 수동 조작 또는 제1 조건/제2 조건의 만족 여부에 따라 제2 스위치(712)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
또는, 제2 컨버터(714)는 제1 스위치(711)의 출력단으로부터 출력되는 출력 정보를 제2 스위치(712)의 입력단에서 요구하는 형식으로 변환할 수 있다.
증폭기(720)는 선택기(710)에 의해 선택된 공정 조건에 대응되는 증폭비에 따라 조도 센서(770)의 출력값을 증폭할 수 있다.
일 예로, 증폭기(720)에는 증폭비가 10배인 제1 증폭기(721), 증폭비가 40배인 제2 증폭기(722), 증폭비가 500배인 제3 증폭기(723)가 마련될 수 있다.
선택기(710)는 RF(radio frequency) 공정(제1 조건)이면, 조도 센서(770)의 출력 단자를 제1 증폭기(721)에 연결할 수 있다.
선택기(710)는 산소를 사용하는 MW(micro wave) 공정(제2 조건)이면, 조도 센서(770)의 출력 단자를 제2 증폭기(722)에 연결할 수 있다.
선택기(710)는 수소 또는 질소를 사용하는 MW(micro wave) 공정(제3 조건)이면, 조도 센서(770)의 출력 단자를 제3 증폭기(723)에 연결할 수 있다.
조절기(730)는 증폭된 출력값의 게인을 조절할 수 있다. 조절기(730)는 측정부(700)를 통해 측정된 기준 측정값, 예를 들어 디텍션 포인트를 이용해 소위, 현장 적응적인 튜닝 작업을 수행할 수 있다. 제1 증폭기(721)에 출력된 정보를 튜닝하는 제1 조절기(731), 제2 증폭기(722)에서 출력된 정보를 튜닝하는 제2 조절기(732), 제3 증폭기(723)에서 출력된 정보를 튜닝하는 제3 조절기(733)가 각각 마련될 수 있다.
변환기(740)는 조절기(730)에서 출력되는 값을 기설정된 범위를 만족하는 전압값으로 변환할 수 있다. 변환기(740)에는 제3 스위치(741), 스케일 수단(742), 이퀄라이저(743)가 마련될 수 있다.
제3 스위치(741)는 선택기(710)의 동작에 대응하여 스위칭될 수 있다.
제1 조건에서 제3 스위치(741)는 제1 조절기(731)의 출력단에 연결되게 스위칭될 수 있다.
제2 조건에서 제3 스위치(741)는 제2 조절기(732)의 출력단에 연결되게 스위칭될 수 있다.
제3 조건에서 제3 스위치(741)는 제3 조절기(733)의 출력단에 연결되게 스위칭될 수 있다.
스케일 수단(742)은 제3 스위치(741)로부터 출력되는 정보를 설정 전압 범위를 만족하는 특정 전압값으로 변환할 수 있다.
이퀄라이저(743)는 스케일 수단(742)으로부터 출력되는 정보의 특성을 보정하거나, 스케일 수단으로부터 출력되는 정보에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
30...챔버 31...스테이지
32...전원 33...가스 주입부
35...배기 장치 36...온도 제어기
70...뷰포트 700...측정부
701...연결부 703...브라켓
704...개구부 705...커버
708...흡인부 710...선택기
711...제1 스위치 712...제2 스위치
713...제1 컨버터 714...제2 컨버터
720...증폭기 721...제1 증폭기
722...제2 증폭기 723...제3 증폭기
730...조절기 731...제1 조절기
732...제2 조절기 733...제3 조절기
740...변환기 741...제3 스위치
742...스케일 수단 743...이퀄라이저
770...조도 센서 780...경통
790...착탈 수단 800...감지부

Claims (11)

  1. 챔버 내부의 광량을 측정하는 조도 센서가 구비된 측정부; 및
    상기 광량의 분석을 통해 상기 챔버 내부에 플라즈마가 발생된 여부를 감지하는 감지부를 포함하고,
    상기 챔버의 뷰포트에 설치되고 상기 뷰포트에 대면되는 일면에 개구부가 형성된 브라켓, 상기 브라켓의 개구부를 덮는 커버가 마련되고,
    상기 측정부는 상기 개구부의 일측에 착탈 가능하게 형성되며,
    상기 커버는 가운데 부위가 상기 개구부에 대면되고, 가장자리 부위가 상기 브라켓에 대면되는 판 형상으로 형성되고,
    상기 커버의 가장자리에 대면되는 상기 브라켓의 일면에는 상기 커버의 가장자리 부위를 흡인하는 흡인부가 마련되며,
    상기 커버는 상기 흡인부에 의해 상기 개구부의 타측에 착탈되고,
    상기 측정부가 상기 개구부의 일측에 장착되고 상기 커버가 상기 개구부의 타측에 장착되면, 상기 뷰포트는 광학적으로 외부로부터 차단되는 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개구부의 일측은 상기 브라켓에 장착된 상기 측정부에 의해 폐쇄되고,
    개방된 상기 개구부의 타측은 사각형 형상으로 형성되며,
    상기 사각형 형상의 각 모서리에 대면되는 상기 브라켓의 부위마다 상기 커버를 흡인하는 자석이 설치된 감지 장치.
  4. 챔버 내부의 광량을 측정하는 조도 센서가 구비된 측정부; 및
    상기 광량의 분석을 통해 상기 챔버 내부에 플라즈마가 발생된 여부를 감지하는 감지부를 포함하고,
    상기 챔버의 뷰포트에 설치되고 상기 뷰포트에 대면되는 일면에 개구부가 형성된 브라켓이 마련되고,
    상기 브라켓은 상기 개구부 전체를 덮는 EPD(End Point Detector)에 장착 가능하게 형성되며,
    상기 측정부는 상기 EPD가 배제된 상태에서 상기 개구부의 일측만을 덮고,
    상기 측정부에 의해 덮이고 남은 상기 개구부의 나머지 부위를 덮는 커버가 마련된 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조도 센서는 상기 챔버 내부에서 발생된 플라즈마로부터 방출된 빛을 상기 챔버의 뷰포트를 통해 입수하고,
    상기 조도 센서는 전류 출력형(current output type)의 주변 광 센서(ambient light sensor)를 포함하며,
    상기 측정부에는 상기 주변 광 센서의 출력값을 아날로그 전압값으로 변환하는 증폭기와 비교기가 마련된 감지 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 챔버 내부의 광량을 측정하는 조도 센서가 구비된 측정부; 및
    상기 광량의 분석을 통해 상기 챔버 내부에 플라즈마가 발생된 여부를 감지하는 감지부를 포함하고,
    선택기, 증폭기, 조절기, 변환기가 마련되고,
    상기 선택기는 현장의 플라즈마 공정 조건을 선택하며,
    상기 증폭기는 상기 선택기에 의해 선택된 상기 공정 조건에 대응되는 증폭비에 따라 상기 조도 센서의 출력값을 증폭하고,
    상기 조절기는 증폭된 상기 출력값의 게인을 조절하며,
    상기 변환기는 상기 조절기에서 출력되는 값을 기설정된 범위를 만족하는 전압값으로 변환하는 감지 장치.
  11. 챔버 내부의 광량을 측정하는 조도 센서가 구비된 측정부; 및
    상기 광량의 분석을 통해 상기 챔버 내부에 플라즈마가 발생된 여부를 감지하는 감지부를 포함하고,
    증폭비가 10배인 제1 증폭기, 증폭비가 40배인 제2 증폭기, 증폭비가 500배인 제3 증폭기, 선택기가 마련되고,
    상기 선택기는,
    RF(radio frequency) 공정이면, 상기 조도 센서의 출력 단자를 상기 제1 증폭기에 연결하고,
    산소를 사용하는 MW(micro wave) 공정이면, 상기 조도 센서의 출력 단자를 상기 제2 증폭기에 연결하며,
    수소 또는 질소를 사용하는 MW(micro wave) 공정이면, 상기 조도 센서의 출력 단자를 상기 제3 증폭기에 연결하는 감지 장치.
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