KR102543349B1 - 플라즈마 모니터링 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 다른 플라즈마 모니터링 장치는, 플라즈마가 형성되는 반응공간을 가지는 반응챔버의 측벽에 배치된 관찰창과 맞닿도록, 상기 측벽에 결합되는 고정부; 상기 고정부의 후단에 접하여 배치되며 상기 관찰창을 통하여 비춰지는 상기 플라즈마의 방출광의 광량을 측정하여 광량 측정값을 출력하는 플라즈마 측정부; 소정시간 간격으로 상기 플라즈마 측정부에 균일한 광량의 표준광을 조사하는 표준광원부; 상기 광량 측정값을 수신하여 상기 방출광의 광량값을 계산하며, 상기 표준광원부에 인가되는 전압을 제어하여 상기 표준광의 광량을 균일하게 조절하고, 상기 플라즈마 측정부에 조사된 상기 표준광의 광량과 미리 저장된 광량 기준값을 비교하여 보정계수를 검출하고, 상기 보정계수를 상기 방출광의 광량값에 반영하여 상기 광량 측정값을 보정하는 제어부;를 포함한다.

Description

플라즈마 모니터링 장치{PLASMA MONITORING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 모니터링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마(plasma)는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 플라즈마는 매우 높은 온도나 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF)에 의해 생성된다.
플라즈마 처리 장치는 반응 물질을 플라즈마 상태로 만들어 반도체 기판상에 증착하거나, 플라즈마 상태의 반응 물질을 이용하여 반도체 기판을 세정, 에싱(Ashing) 또는 식각(Etching) 처리하는 장치를 말한다. 플라즈마 처리 장치는 챔버 내에 설치되어 기판을 탑재하는 하부 전극과, 하부 전극을 마주보도록 챔버의 상부에 설치되는 상부 전극을 포함한다.
최근 플라즈마를 이용한 공정 난이도 증가가 증가함에 따라, 플라즈마 처리 공정을 정밀하게 제어하기 위해, 플라즈마의 상태를 모니터링하는 기술의 중요도가 점점 증가하고 있다. 따라서, 플라즈마 처리 공정에서 사용되는 플라즈마의 상태를 모니터링하는 기술에 대한 연구가 계속되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 플라즈마 처리 공정에서 사용되는 플라즈마의 상태를 측정한 값의 측정오차 및 측정 편차가 감소된 플라즈마 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 플라즈마가 형성되는 반응공간을 가지는 반응챔버의 측벽에 배치된 관찰창과 맞닿도록, 상기 측벽에 결합되는 고정부; 상기 고정부의 후단에 접하여 배치되며 상기 관찰창을 통하여 비춰지는 상기 플라즈마의 방출광의 광량을 측정하여 광량 측정값을 출력하는 플라즈마 측정부; 소정시간 간격으로 상기 플라즈마 측정부에 균일한 광량의 표준광을 조사하는 표준광원부; 및 상기 광량 측정값을 수신하여 상기 방출광의 광량값을 계산하며, 상기 표준광원부에 인가되는 전압을 제어하여 상기 표준광의 광량을 균일하게 조절하고, 상기 플라즈마 측정부에 조사된 상기 표준광의 광량과 미리 저장된 광량 기준값을 비교하여 보정계수를 검출하고, 상기 보정계수를 상기 방출광의 광량값에 반영하여 상기 광량 측정값을 보정하는 제어부;를 포함하는 플라즈마 모니터링 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 플라즈마가 형성되는 반응공간을 가지는 반응챔버의 측벽에 배치된 관찰창과 맞닿도록, 상기 측벽에 결합되는 고정부; 상기 고정부의 후단에 접하여 배치되며 상기 관찰창을 통하여 비춰지는 상기 플라즈마의 방출광의 광량을 측정하여 광량 측정값을 출력하는 플라즈마 측정부; 소정시간 간격으로 상기 플라즈마 측정부에 균일한 광량의 표준광을 조사하는 표준광원부; 및 상기 플라즈마 측정부 및 상기 표준광원부의 온도를 측정하여 온도 측정값을 출력하는 온도 측정부; 상기 광량 측정값을 수신하여 상기 방출광의 광량값을 계산하며, 상기 표준광원부에 인가되는 전압을 제어하여 상기 표준광의 광량을 균일하게 조절하고, 상기 온도 측정값을 수신하여 상기 플라즈마 측정부 및 상기 표준광원부가 온도 기준 범위 내에서 동작하는지 판별하며, 상기 표준광의 광량과 미리 저장된 광량 기준값을 비교하여 차이값을 산술하고, 상기 차이값을 상기 광량 측정값에 반영하여 보정하는 제어부;를 포함하는 플라즈마 모니터링 장치를 제공한다.
반응챔버의 측벽에 플라즈마 모니터링 장치를 직접 연결함으로써, 플라즈마의 상태를 측정한 값의 측정오차 및 측정 편차가 감소된 플라즈마 모니터링 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 모니터링 장치가 플라즈마 처리장치에 적용된 것을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 센서부를 도시한 도면이다.
도 3은 플라즈마 모니터링 장치의 구조도이다.
도 4는 플라즈마 모니터링 장치를 이용한 플라즈마 모니터링 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 표준광원부의 온도와 광량 특성의 관계를 도시한 그래프이다.
도 6(a)는 표준광원부의 전압과 전류의 관계를 도시한 그래프이다.
도 6(b)는 표준광원부의 전류와 광량의 관계를 도시한 그래프이다.
도 7은 본원발명과 비교예의 측정값 산포를 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 모니터링 장치에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 모니터링 장치가 플라즈마 처리장치에 적용된 것을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 센서부를 도시한 도면이며, 도 3은 플라즈마 모니터링 장치의 구조도이고, 도 4는 플라즈마 모니터링 장치를 이용한 플라즈마 모니터링 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 모니터링 장치(10)는 반응챔버(100)의 관찰창(121)에 부착되는 센서부(600), 센서부(600)에서 전송된 신호를 처리하는 제어부(700) 및 센서부(600)에 전원을 공급하는 전원부(800)를 포함할 수 있다. 일 실시예의 경우, 제어부(700)와 전원부(800)가 분리되어 있으나, 실시예에 따라서는 제어부(700)와 전원부(800)가 일체를 이룰 수도 있다. 도 1에는 설명을 위하여 플라즈마 처리장치(1)가 도시되어 있다.
플라즈마 모니터링 장치(10)는 반도체 웨이퍼(W) 등을 처리하는 플라즈마 처리 공정을 모니터링하기 위한 장치로서, 플라즈마(P)로부터 방출되는 방출광(PL)의 광량 및 조사 시간을 실시간 측정하여, 플라즈마 처리 공정의 진행정도를 파악할 수 있다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(1)는 반응공간을 형성하는 반응챔버(100), 반응챔버(100)의 상부에 위치하는 샤워헤드(300), 및 샤워헤드(300)와 대향하여 배치된 하부 전극(200)을 포함할 수 있다. 플라즈마 처리 장치(1)는 샤워헤드(300)와 연결되는 공정가스 공급부(400) 및 전원 공급부(500)를 더 포함할 수 있다. 다만, 플라즈마 처리 장치(1)는 실시예에 한정하는 것은 아니며 다양한 방식의 플라즈마 처리장치가 적용될 수 있다.
반응챔버(100)는 반응공간으로서 소정 크기의 내부 공간(110)을 가지며, 내마모성 및 내부식성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 반응챔버(100)는 플라즈마 처리 공정, 예를 들어, 식각 공정에서 내부 공간(110)을 밀폐상태 또는 진공상태로 유지시킬 수 있다.
샤워헤드(300)는 반응챔버(100)의 내부로 공정가스를 분배해 주는 장치로서, 공정가스는 샤워헤드(300)를 통해 반도체 웨이퍼(W)의 표면으로 고르게 분사될 수 있다. 샤워헤드(300)는 고주파 전원을 공급하는 전원 공급부(500)에 연결되어 상부전극의 역할을 할 수 있다.
하부 전극(200)은 반응챔버(100) 내에서 샤워헤드(300)의 아래쪽에 배치될 수 있다. 하부 전극(200)은, 예를 들어, 알루미늄으로 이루어지는 재치대(210)를 포함할 수 있다. 재치대(210)의 상면에는 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)가 배치될 수 있다.
상부전극인 샤워헤드(300)와 하부 전극(200)은 전원 공급부(500)와 연결되며, 샤워헤드(300)와 하부 전극(200) 사이의 공간에서는 상기 공정가스로 이루어진 플라즈마(P)가 생성될 수 있다.
반응챔버(100)의 측벽(120)에는 플라즈마(P)의 상태를 외부에서 관찰하기 위한 관찰창(121)이 배치될 수 있으며, 관찰창(121)은 반응챔버(100) 내부의 열을 차단하고 광학적 관찰이 수행될 수 있도록 쿼츠로 제조될 수 있다.
플라즈마 모니터링 장치(10)는 관찰창(121)에 직접 부착되는 센서부(600)와 센서부(600)에서 전송된 신호를 처리하는 제어부(700) 및 센서부(600)에 전원을 공급하는 전원부(800)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 센서부(600)는 몸체부(610), 고정부(620), 렌즈부(630), 플라즈마 측정부(640), 표준광원부(650), A/D컨버터부(660), 온도 측정부(670), 및 입출력부(680)를 포함할 수 있으며, 반응챔버(100)의 관찰창(121)에 직접 부착되어 플라즈마(P)로부터 방출되는 방출광(PL)이 별도의 매개체 없이 직접 비춰질 수 있다. 센서부(600)는 하나의 반응챔버(100)에 하나만 배치될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 하나의 반응챔버(100)에 복수개의 센서부(600)가 배치되어 반응챔버(100)의 복수 영역에서의 방출광(PL)을 각각 검출하여 제어부(700)로 전송할 수도 있다. 또한, 복수의 반응챔버(100)에 각각 센서부(600)를 배치하고, 각 센서부(600)에서 검출된 방출광(PL)을 하나의 제어부(700)로 전송하도록 구성할 수도 있다.
몸체부(610)는 센서부(600)의 외형을 구성하며 반응챔버(100)에서 발산되는 고열에도 변형되지 않으며, 내부공간에 열이 전달되는 것을 차단할 수 있는 내열재질로 이루어질 수 있다.
고정부(620)는 센서부(600)가 반응챔버(100)에 부착될 수 있도록 몸체부(610)의 전단, 즉 방출광(PL)이 입사되는 부분에 배치될 수 있다. 고정부(620)는 반응챔버(100)의 측벽(120)에 고정하기 위한 결합부재를 포함할 수 있으며, 결합부재로는 볼트/너트, 나사 등과 같이 다양한 부재가 채용될 수 있다.
렌즈부(630)는 플라즈마(P)의 방출광(PL)을 집광할 수 있도록, 플라즈마 측정부(640)의 전단에 배치될 수 있다. 렌즈부(630)는 하나의 렌즈를 포함할 수 있으나, 복수의 렌즈들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 렌즈부(630)는 방출광(PL)을 플라즈마 측정부(640)에 집광하기 위한 집광렌즈(condensing lens)가 포함될 수 있으며, 플라즈마 측정부(640)에 조사되는 방출광(PL)이 넓은 화각(θ)으로 집광되도록 하기 위한 광각렌즈(wide-angle lens)가 포함될 수 있다. 따라서, 렌즈부(630)는 약 70° 내지 75°의 넓은 화각을 가질 수 있으므로, 기존에는 측정하지 못하던 입사각으로 조사되는 입사되는 방출광(PL)도 플라즈마 측정부(640)로 집광하게 할 수 있다. 따라서, 방출광(PL)의 광량을 더욱 실제 방출되는 광량에 근접한 값을 측정할 수 있다.
플라즈마 측정부(640)는 플라즈마(P)의 방출광(PL)을 감지하는 광학센서(641) 및 광학센서(641)가 실장되는 회로기판(642)을 포함할 수 있다. 플라즈마 측정부(640)는 광학센서(641)에 감지된 플라즈마(P)의 방출광(PL)에 대응하는 광량 측정값을 전기신호로 출력할 수 있다.
표준광원부(650)는 플라즈마 측정부(640)에서 출력되는 광량 측정값을 보정하기 위한 기준값인 표준광을 조사할 수 있다. 표준광은 균일한 광량을 가지는 광으로서 플라즈마 측정부(640)의 광학센서(641)에 일정한 광량과 조사각으로 조사될 수 있다.
표준광원부(650)는 플라즈마 측정부(640)에 균일한 광량을 가지는 표준광을 조사하는 광원(652)과 광원(652)이 실장된 회로기판(651)을 포함할 수 있다. 광원(652)은 광학센서(641)에 균일한 광량의 광을 광학센서(641)에 조사할 수 있도록, 광학센서(641)에 근접하여 배치될 수 있다. 광원(652)은 LED, 전구 및 레이저 소자 등과 같이, 광을 방출하는 다양한 부재가 채용될 수 있다.
표준광원부(650)는 균일한 광량의 광이 조사되도록 제어부(700)에 의해 인가 전압이 제어될 수 있다. 도 6(a) 및 도 6(b)를 참조하여 설명한다.
도 6(a)는 광원(652)에 인가되는 전압(Vf)과 전류(If)와의 관계를 도시한 그래프이며, 도 6(b)는 인가되는 전류(If)와 방출되는 광량과의 관계를 도시한 그래프이다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이 광원(652)에 인가되는 전압(Vf)을 제어함으로써 인가되는 전류(If)를 제어할 수 있으며, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 광원(652)에 인가되는 전류(If)를 제어함으로써, 광원(652)에서 방출되는 광의 광량을 제어할 수 있다. 따라서, 광원(652)에 인가되는 전압(Vf)을 제어함으로써, 광원(652)의 광량이 균일하게 유지되도록 제어할 수 있다. 다만, 광원(652)의 광량은, 광원(652)의 온도에 영향을 받으므로 광원(652)의 온도를 고려하여 전압(Vf)을 인가하는 것이 바람직하다. 이에 관하여서는 후술한다.
A/D컨버터부(660)는 플라즈마 측정부(640)에서 측정된 광량 측정값을 A/D 컨버팅하여 출력할 수 있다. 입출력부(680)는 센서부(600)와 제어부(700) 사이에서 전송되는 전기신호를 입출력하는 유, 무선의 통신포트를 포함할 수 있으며, 전원부(800)에서 인가되는 전원이 입력되는 전원 입력단자를 포함할 수 있다.
온도 측정부(670)는 주위의 열을 감지하여 전기신호를 출력하는 온도 감지 센서를 포함할 수 있으며, 몸체부(610)의 일 영역에 배치되어, 플라즈마 측정부(640) 및 표준광원부(650)의 온도를 측정할 수 있다. 온도 측정부(670)는 플라즈마 측정부(640)와 표준광원부(650)의 사이에 배치될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 플라즈마 측정부(640)와 표준광원부(650) 각각에 배치하여 각 영역의 온도를 측정할 수도 있다.
제어부(700)는 센서부(600)와 전기신호를 송수신하며, 수신된 정보를 저장하고 이를 분석하고 센서부(600)를 제어하는 장비로서, PC 또는 기타 단말장치가 사용될 수 있으며, 디스플레이장치가 포함될 수 있다. 이를 위해, 제어부(700)에는 어플리케이션이 탑재되어 실행될 수 있다. 제어부(700)는 센서부(600)와 유, 무선 통신을 통해 전기신호를 수신받을 수 있으며, 수신된 전기신호를 저장하고 연산하여 결과값을 센서부(600)로 송신하여 제어할 수 있다.
전원부(800)는 센서부(600)에 전원을 공급하여 구동시키며, 구체적으로 센서부(600)를 동작시키기에 충분한 직류 전원을 공급할 수 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하여, 앞서 설명한 플라즈마 모니터링 장치(10)의 동작에 대해 설명한다. 반응챔버(100)에서 플라즈마(P)가 형성되어 반응챔버(100)의 관찰창(121)을 통해 방출광(PL)이 방출되면, 방출광(PL)은 렌즈부(630)를 통해 플라즈마 측정부(640)의 광학센서(641)에 집광된다. 플라즈마 측정부(640)는 방출광의 광량 측정값에 대응되는 전기신호를 A/D컨버터부(660)로 출력하며, A/D컨버터부(660)는 A/D 컨버팅된 전기신호를 입출력부(680)로 전송한다. 이러한 전기신호는 입출력부(680)을 통해 제어부(700)로 송신된다.
제어부(700)는 플라즈마 측정부(640)로부터 송신되는 광량 측정값이 올바른 값인지 확인하기 위해, 플라즈마 측정부(640)에 균일한 광량을 가지는 표준광을 조사하고 그때의 광량 측정값을 미리 저장되어 있는 광량 기준값과 비교할 수 있다. 또한, 광량 측정값과 광량 기준값과의 차이를 반영하여 방출광(PL)의 광량 측정값을 보정할 수 있다.
도 4를 참조하여, 제어부(700)가 방출광(PL)의 광량 측정값을 보정하는 과정을 설명한다.
먼저, 표준광원부(650)의 광원(652)에서 조사되는 광이 표준광인지 확인하기 위하여 표준광원부(650)의 온도를 측정하는 단계(S101)가 수행된다.
온도 측정부(670)는 표준광원부(650)의 온도를 측정하고, 온도 측정값을 제어부(700)로 송신한다(S101).
제어부(700)는 수신된 온도 측정값이 기준 범위 내에 있는지 판별하고, 온도 측정값이 기준 범위 내에 있으면, 표준광원부(650)가 정상 작동하는 것으로 판별한다. 온도 측정값의 기준 범위는 약 22℃ 내지 26℃일 수 있으며, 온도 측정값이 기준 범위를 벗어난 경우에는 센서부(600)의 동작을 정지시키고 이를 디스플레이에 표시하여, 플라즈마 모니터링 장치(10)가 이상상태임을 표시할 수 있다.
다음으로, 온도 측정값이 기준 범위 내이면, 제어부(700)는 표준광원부(650)를 턴온(turn on)하여 플라즈마 측정부(640)에 표준광을 조사한다(S102). 제어부(700)는 턴온된 표준광원부(650)에서 방출되는 광이 기준 광량을 갖는 광이 방출될 때까지 소정 시간동안 턴온 상태를 유지할 수 있다. 이는 표준광원부(650)의 광원(652)이 턴온 후에 곧바로 기준 광량을 갖는 광을 방출하지 못하는 초기 기동상태를 벗어나기까지 턴온 상태를 유지 하는 것으로, 구체적으로, 제어부(700)는 적어도 1분 이상 턴온되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(700)는 도 5에 도시된 온도-광량 그래프에 근거하여, 측정된 온도에 대응되는 광량을 판별하고, 도 6(a)에 도시된 광량-전류 그래프 및 도 6(b)에 도시된 전류-광량 그래프에 근거하여, 표준광원부(650)에 인가되는 전압을 조절함으로써, 표준광원부(650)가 기준 광량을 갖는 표준광을 방출하도록 제어할 수 있다.
다음으로, 플라즈마 측정부(640)는 조사된 표준광의 광량을 측정하여 광량 측정값을 제어부(700)로 전송하며, 제어부(700)는 플라즈마 측정부(640)에서 측정된 광량 측정값과 미리 저장된 광량 기준값을 비교하여, 광량 측정값을 광량 기준값으로 보정하기 위한 보정계수를 검출한다(S103).
다음으로, 제어부(700)는 반응챔버(100)의 측벽(120)에 배치된 관찰창(121)을 통해 비춰진 방출광(PL)의 광량을 플라즈마 측정부(640)의 광학센서(641)를 통해 측정한다(S104).
다음으로, 제어부(700)는 측정된 광량 측정값에 보정계수를 반영하여 광량 측정값을 보정(S105)한다.
이러한 구성의 플라즈마 모니터링 장치는 반응챔버(100)의 측벽(120)에 플라즈마 모니터링 장치(10)를 직접 연결하므로, 플라즈마(P)에서 방출된 방출광(PL)이 직접 광학센서(641)로 조사될 수 있다. 따라서, 방출광(PL)을 광섬유 등을 통해 전송한 후, 전송된 방출광(PL)을 측정한 경우에 비해, 오차가 감소된 측정값을 제공할 수 있다. 또한, 균일한 광량을 가지는 표준광원을 조사하여 광량 측정값을 보정하므로, 측정값의 편차가 감소될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 의한 광량 측정값과 비교예를 대비한 그래프이다. 비교예의 경우 반응챔버의 관찰창에 광섬유의 일단을 연결하고 광섬유의 타단에서 광량을 측정하였다.
일 실시예와 비교예는 각각 두개의 서로 다른 반응챔버에서 동일한 조건의 플라즈마 처리 공정을 수행하고 그때에 방출된 방출광의 광량 측정값을 도시한 것이다. 비교예의 광량 측정값(Ref1, Ref2)의 경우, 동일한 조건의 플라즈마 처리공정에서 방출되는 방출광을 측정하였음에도 불구하고 두 반응챔버에서 측정한 광량 측정값(Ref1, Ref2) 사이에 약 25%의 오차가 발생하는 것을 볼 수 있다. 따라서, 비교예의 경우, 복수의 반응챔버에서 측정된 광량 측정값들을 서로 비교하여 반응챔버의 상태를 파악하는 것이 불가능하다. 반면에 일 실시예는 두 반응챔버에서 측정한 광량 측정값(G1, G1)사이의 오차가 약 3% 이내인 것으로 조사되었다. 따라서, 복수의 반응챔버에서 측정된 광량 측정값들을 서로 비교하여 반응챔버의 상태를 정량적으로 파악할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 플라즈마 모니터링 장치 100: 반응 챔버
120: 측벽 320: 관찰창
200: 하부 전극 210: 재치대
300: 상부 전극 400: 공정가스 공급부
500: 전원 공급부 600: 센서부
610: 몸체부 620: 고정부
630: 렌즈부 640: 플라즈마 측정부
650: 표준광원부 660: A/D 컨버터부
670: 온도 측정부 680: 입출력부
700: 제어부 800: 전원부

Claims (10)

  1. 플라즈마가 형성되는 반응공간을 가지는 반응챔버의 측벽에 배치된 관찰창과 맞닿도록, 상기 측벽에 결합되는 고정부;
    상기 고정부의 후단에 접하여 배치되며 상기 관찰창을 통하여 비춰지는 상기 플라즈마의 방출광의 광량을 측정하여 광량 측정값을 출력하는 플라즈마 측정부;
    소정시간 간격으로 상기 플라즈마 측정부에 균일한 광량의 표준광을 조사하는 표준광원부; 및
    상기 광량 측정값을 수신하여 상기 방출광의 광량값을 계산하며,
    상기 표준광원부에 인가되는 전압을 제어하여 상기 표준광의 광량을 균일하게 조절하고,
    상기 플라즈마 측정부에 조사된 상기 표준광의 광량과 미리 저장된 광량 기준값을 비교하여 보정계수를 검출하고, 상기 보정계수를 상기 방출광의 광량값에 반영하여 상기 광량 측정값을 보정하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 표준광원부의 온도를 고려하여 상기 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 측정부의 온도를 측정하여 온도 측정값을 출력하는 온도 측정부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 온도 측정값을 수신하여 상기 플라즈마 측정부의 정상 작동 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도 측정값이 온도 기준 범위 내에 있는지 판별하고, 상기 온도 측정값이 상기 온도 기준 범위 내에 있으면, 상기 플라즈마 측정부가 정상 작동하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
  4. 제3항에 있어서
    상기 제어부는 상기 온도 측정값이 온도 기준 범위 내에 있으면, 상기 표준광원부를 턴온하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
  5. 제4항에 있어서
    상기 제어부는 상기 표준광원부를 적어도 1분 이상 턴온하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 온도 기준 범위는 22℃ 내지 26℃인 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 측정값이 상기 온도 기준 범위를 초과하면, 상기 표준광원부의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 측정값이 상기 온도 기준 범위를 초과하면, 상기 플라즈마 측정부의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 관찰창에 직접 결합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 관찰창과 마주하도록 상기 플라즈마 측정부의 전단에 배치되어, 상기 방출광을 집광하는 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 모니터링 장치.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102025873B1 (ko) * 2018-04-02 2019-09-26 한국기계연구원 공정 모니터링을 위한 플라즈마 분석 장치 및 방법
US20200312629A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Recarbon, Inc. Controlling exhaust gas pressure of a plasma reactor for plasma stability
US11114286B2 (en) 2019-04-08 2021-09-07 Applied Materials, Inc. In-situ optical chamber surface and process sensor
US11488875B2 (en) * 2019-09-10 2022-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor substrate measuring apparatus and plasma treatment apparatus using the same
US11499869B2 (en) 2019-11-13 2022-11-15 Applied Materials, Inc. Optical wall and process sensor with plasma facing sensor
US20210280399A1 (en) * 2020-03-06 2021-09-09 Applied Materials, Inc. Capacitive sensors and capacitive sensing locations for plasma chamber condition monitoring
US20230411130A1 (en) * 2022-06-15 2023-12-21 Applied Materials, Inc. Reaction cell for species sensing
US20230411129A1 (en) * 2022-06-15 2023-12-21 Applied Materials, Inc. Closed-loop control of plasma source via feedback from laser absorption species sensor
KR102552049B1 (ko) * 2022-12-02 2023-07-06 이상주 플라즈마를 이용한 기상합성 생산장치

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01110735A (ja) * 1987-10-23 1989-04-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ・エッチング・モニター方法
US5339039A (en) * 1992-09-29 1994-08-16 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Langmuir probe system for radio frequency excited plasma processing system
JPH07169590A (ja) * 1993-09-16 1995-07-04 Fujitsu Ltd 電子密度の測定方法及びその装置及び電子密度の制御装置及びプラズマ処理装置
US5691642A (en) * 1995-07-28 1997-11-25 Trielectrix Method and apparatus for characterizing a plasma using broadband microwave spectroscopic measurements
EP1105703A4 (en) * 1998-04-23 2005-08-03 Sandia Corp METHOD AND DEVICE FOR MONITORING PLASMA MACHINING PROCESSES
US6383402B1 (en) * 1998-04-23 2002-05-07 Sandia Corporation Method and apparatus for monitoring plasma processing operations
US6646386B1 (en) * 1999-07-20 2003-11-11 Tokyo Electron Limited Stabilized oscillator circuit for plasma density measurement
US7355171B2 (en) * 2002-01-29 2008-04-08 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for process monitoring and control
JP2004039952A (ja) 2002-07-05 2004-02-05 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置の監視方法およびプラズマ処理装置
DE10251435B3 (de) * 2002-10-30 2004-05-27 Xtreme Technologies Gmbh Strahlungsquelle zur Erzeugung von extrem ultravioletter Strahlung
TWI240601B (en) * 2002-11-26 2005-09-21 Tokyo Electron Ltd Plasma processing system and method
US7476556B2 (en) * 2005-08-11 2009-01-13 Micron Technology, Inc. Systems and methods for plasma processing of microfeature workpieces
JP4914119B2 (ja) * 2006-05-31 2012-04-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
US7537671B2 (en) * 2006-09-29 2009-05-26 Tokyo Electron Limited Self-calibrating optical emission spectroscopy for plasma monitoring
CN101689222B (zh) * 2007-05-07 2012-12-26 真实仪器公司 用于故障检验和过程监测的辐射光学监测系统的校准
US7813895B2 (en) * 2007-07-27 2010-10-12 Applied Materials, Inc. Methods for plasma matching between different chambers and plasma stability monitoring and control
US8101906B2 (en) * 2008-10-08 2012-01-24 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for calibrating optical path degradation useful for decoupled plasma nitridation chambers
JP5338467B2 (ja) 2009-05-11 2013-11-13 コニカミノルタ株式会社 プラズマ測定装置
JP5424823B2 (ja) 2009-11-11 2014-02-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ 半導体製造装置及び半導体処理方法
US8816281B2 (en) * 2011-03-28 2014-08-26 Tokyo Electron Limited Ion energy analyzer and methods of manufacturing the same
KR102083369B1 (ko) * 2013-01-29 2020-03-03 삼성디스플레이 주식회사 공정 모니터링 방법 및 공정 모니터링 장치
JP6230437B2 (ja) * 2014-02-04 2017-11-15 東京エレクトロン株式会社 温度測定方法及びプラズマ処理システム
US10269599B2 (en) 2014-06-20 2019-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor manufacturing apparatus
US9627186B2 (en) * 2014-08-29 2017-04-18 Lam Research Corporation System, method and apparatus for using optical data to monitor RF generator operations
KR101700391B1 (ko) * 2014-11-04 2017-02-13 삼성전자주식회사 펄스 플라즈마의 고속 광학적 진단 시스템
KR20160120382A (ko) * 2015-04-07 2016-10-18 삼성전자주식회사 광학 분광 분석 장치 및 플라즈마 처리 장치

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US10262841B2 (en) 2019-04-16

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