KR102636968B1 - 플라즈마 설비 진단 장치 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

플라즈마 설비 진단 장치 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

플라즈마 설비 진단 장치가 제공된다. 플라즈마 설비 진단 장치는 챔버, 제1 빔을 제공하는 광원, 제1 빔을 제공받아 제2 빔 및 제3 빔으로 분기시키는 빔 스플리터, 제3 빔을 제4 빔으로 변조시키고, 제4 빔을 챔버의 내부에 제공하는 광 단속기(optical chopper), 제2 빔, 제4 빔 및 제4 빔이 챔버의 내벽에 반사되어 생성된 제5 빔을 검출하는 분광기(spectrometer), 챔버의 내벽에 배치되고, 챔버의 내부로 입사되는 제4 빔 및 챔버의 외부로 방출되는 제5 빔을 각각 투과시키는 제1 뷰포트(view port), 및 제2 빔을 이용하여 제1 빔의 광량을 제어하고, 제4 빔을 이용하여 챔버의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태를 진단하고, 제5 빔을 이용하여 챔버의 내벽의 제2 상태를 진단하는 진단부를 포함한다.

Description

플라즈마 설비 진단 장치 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법{Apparatus for diagnosing plasma facility and method for fabricating semiconductor device using the same}
본 발명은 플라즈마 설비 진단 장치 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
빛을 이용한 플라즈마의 진단은 플라즈마의 교란을 거의 주지 않는 방법으로 공정 플라즈마에서 일어나는 화학 과정들과 플라즈마 - 표면 상호 작용 분석에 널리 사용되고 있으며, 대표적으로 광 방출 분석기(Optical emission spectroscopy, OES)와 광 흡수 분석기(Optical absorption spectroscopy, OAS) 가 있다.
식각 공정을 수행함에 따라 공정 중 발생된 부산물들이 챔버의 내벽에 증착되거나, 공정 시 유입된 가스가 챔버의 내벽의 코팅과 반응하거나 흡착되어 챔버의 내벽의 상태에 변화가 나타난다. 챔버 내벽에 증착/흡착되는 화학 종은 공정 중에 플라즈마로 유입되기 때문에 같은 공정을 수행하더라도 다른 결과가 나타나게 되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 일정한 광량을 갖는 하나의 빔을 이용하여 챔버의 내부의 플라즈마 유체의 상태 및 챔버의 내벽의 상태를 각각 진단함으로써 플라즈마 공정의 효율성을 향상시킨 플라즈마 설비 진단 장치 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 일정한 광량을 갖는 빔 및 일정한 주파수를 갖는 빔을 이용하여 신호대잡음비(signal to noise ratio)를 향상시킴으로써 플라즈마 설비 진단의 신뢰성을 향상시킨 플라즈마 설비 진단 장치 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 플라즈마 설비 진단 장치의 몇몇 실시예는, 챔버, 제1 빔을 제공하는 광원, 제1 빔을 제공받아 제2 빔 및 제3 빔으로 분기시키는 빔 스플리터, 제3 빔을 제4 빔으로 변조시키고, 제4 빔을 챔버의 내부에 제공하는 광 단속기(optical chopper), 제2 빔, 제4 빔 및 제4 빔이 챔버의 내벽에 반사되어 생성된 제5 빔을 검출하는 분광기(spectrometer), 챔버의 내벽에 배치되고, 챔버의 내부로 입사되는 제4 빔 및 챔버의 외부로 방출되는 제5 빔을 각각 투과시키는 제1 뷰포트(view port), 및 제2 빔을 이용하여 제1 빔의 광량을 제어하고, 제4 빔을 이용하여 챔버의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태를 진단하고, 제5 빔을 이용하여 챔버의 내벽의 제2 상태를 진단하는 진단부를 포함한다.
과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 플라즈마 설비 진단 장치의 다른 몇몇 실시예는, 챔버, 제1 빔을 제공하는 광원, 제1 빔을 제공받아 제2 빔 및 제3 빔으로 분기시키는 빔 스플리터, 제3 빔을 제4 빔으로 변조시키고, 제4 빔을 챔버의 내부에 제공하는 광 단속기(optical chopper), 제4 빔이 미리 설정된 주파수로 일정하게 변조되도록 광 단속기를 제어하는 제어부, 제2 빔, 제4 빔 및 제4 빔이 챔버의 내벽에 반사되어 생성된 제5 빔을 검출하는 분광기(spectrometer), 및 제2 빔을 이용하여 제1 빔의 광량을 제어하고, 제4 빔을 이용하여 챔버의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태를 진단하고, 제5 빔을 이용하여 챔버의 내벽의 제2 상태를 진단하는 진단부를 포함한다.
과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 반도체 장치의 제조 방법의 몇몇 실시예는, 챔버의 내부에 기판을 제공하고, 챔버의 내부에서 플라즈마 공정을 수행하고, 및 플라즈마 공정이 수행되는 동안, 챔버의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태 및 챔버의 내벽의 제2 상태를 진단하는 것을 포함하되, 제1 상태 및 제2 상태를 진단하는 것은, 광원으로부터 제공된 제1 빔을 제2 빔 및 제3 빔으로 분기시키고, 제3 빔을 미리 설정된 일정한 주파수를 갖는 제4 빔으로 변조시킨 후에, 제4 빔을 챔버의 내부에 제공하고, 제4 빔을 이용하여 제1 상태를 진단하고, 제4 빔이 챔버의 내벽에 반사되어 생성된 제5 빔을 이용하여 제2 상태를 진단하는 것을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치에 설치되는 데포 쉴드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 A 영역을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치의 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치에 설치되는 2개의 뷰포트 사이의 면적 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치의 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치에 설치되는 데포 쉴드를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 1의 A 영역을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치는 챔버(100), 제1 뷰포트(view port)(121), 제2 뷰포트(122), 제1 데포 쉴드(depo shield)(131), 제2 데포 쉴드(132), 광원(140), 빔 스플리터(150), 광 단속기(optical chopper)(160), 제어부(170), 분광기(spectrometer)(180) 및 진단부(190)를 포함한다.
챔버(100)의 내부에서는 플라즈마 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 챔버(100)의 내부에서는 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정, 화학적 기상 증착(CVD) 공정 및 세정 공정 중 어느 하나가 수행될 수 있다.
예를 들어, 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정이 진행되는 챔버(100)는 플라즈마를 형성하는 방법에 따라 RIE(Reactive Ion Etching), MERIE(Magnetically Enhanced Reactive Ion Etching), CDE(Chemical Downstrem Etching), ECR(Electron Cyclotron Resonance), TCP(Transformer Coupled Plasma) 등으로 나눌 수 있다. 그러한 구별 외에 크게 CCP(Capacitive Coupled plasma) 타입과 ICP(Inductive Coupled Plasma: 유도 결합 플라즈마) 타입으로 나눌 수도 있다.
여기에서, CCP 타입은 챔버(100)의 내부에 설치된 다수의 전극에 선택적으로 고주파 전원(RF power)을 인가할 수 있다. 이로 인해, 반응 가스는 형성된 전기장에 의해 플라즈마 유체 상태로 변형될 수 있다.
ICP 타입은 챔버(100)의 외측에 감겨진 코일과 챔버(100)의 내측에 설치된 다수의 전극에 선택적으로 고주파 전원(RF power)을 인가할 수 있다. 이로 인해, 반응 가스는 형성된 자기장 및 전기장에 의해서 플라즈마 유체 상태로 변형될 수 있다.
챔버의 내벽(110)은 제1 내벽(111) 및 제1 내벽(111)의 내부 측벽 및 내부 바닥면을 따라 배치되는 제2 내벽(112)을 포함할 수 있다.
챔버(100)의 제1 내벽(111)은 챔버(100)를 감싸도록 배치될 수 있다. 챔버(100)의 제1 내벽(111)은 금속성 물질을 포함할 수 있다. 챔버(100)의 제1 내벽(111)은 안테나에서 생성된 자기장이 챔버(100)의 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 챔버(100)의 제1 내벽(111)은 자기장이 투과될 수 있는 물질을 포함할 수 있다.
챔버(100)의 제1 내벽(111)에는 제1 뷰포트(view port)(121) 및 제2 뷰포트(122)가 배치될 수 있다.
제1 뷰포트(121)는 광 단속기(optical chopper)(160)와 인접한 챔버(100)의 제1 내벽(111)에 배치될 수 있다. 제2 뷰포트(122)는 분광기(spectrometer)(180)와 인접한 챔버(100)의 제1 내벽(111)에 배치될 수 있다. 제1 뷰포트(121) 및 제2 뷰포트(122)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제1 뷰포트(121) 및 제2 뷰포트(122) 각각은 빔을 투과시킬 수 있다.
챔버(100)의 제2 내벽(112)은 챔버(100)의 제1 내벽(111)의 내부 측벽 및 내부 바닥면을 따라 배치될 수 있다. 챔버(100)의 제2 내벽(112)은 챔버(100)의 내부에 노출되도록 배치될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 다른 몇몇 실시예에서, 챔버(100)의 제2 내벽(112)은 챔버(100)의 제1 내벽(111)의 내부 상면을 따라 배치될 수 있다.
챔버(100)의 제2 내벽(112)은 예를 들어, 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함할 수 있지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
챔버(100)의 제2 내벽(112)에는 제1 데포 쉴드(depo shield)(131) 및 제2 데포 쉴드(132)가 배치될 수 있다.
제1 데포 쉴드(131)는 제1 뷰포트(121)와 접하도록 챔버(100)의 제2 내벽(112)에 배치될 수 있다. 제1 데포 쉴드(131)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 홀(131H)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 홀(131H) 각각은 제1 데포 쉴드(131)를 관통하도록 형성될 수 있다.
제2 데포 쉴드(132)는 제2 뷰포트(122)와 접하도록 챔버(100)의 제2 내벽(112)에 배치될 수 있다. 제2 데포 쉴드(132)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 홀(132H)을 포함할 수 있다. 복수의 제2 홀(132H) 각각은 제2 데포 쉴드(132)를 관통하도록 형성될 수 있다.
도 2에는 제1 데포 쉴드(131) 및 제2 데포 쉴드(132) 각각의 평면 형상이 원형인 것으로 도시되어 있지만, 이는 설명의 편의를 위한 것이고, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 데포 쉴드(131) 및 제2 데포 쉴드(132)는 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
정전척(electrostatic chuck, ESC)(10)은 챔버(100) 내부에 배치되어 플라즈마 처리 공정이 진행될 기판(20)의 위치를 고정시킬 수 있다.
정전척(10)은 하부에 전극을 포함하고 있다. 정전척(10)은 전극에서 발생된 정전기를 이용하여 정전척(10)의 상부에 위치된 기판(20)의 위치를 유지하거나 기판(20)을 수평 상태로 고정시킬 수 있다.
광원(140)은 제1 빔(L1)을 빔 스플리터(150)에 제공할 수 있다.
빔 스플리터(150)는 광원(140)으로부터 제공받은 제1 빔(L1)을 제2 빔(L2) 및 제3 빔(L3)으로 분기시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 빔(L2)의 광량 및 제3 빔(L3)의 광량은 동일할 수 있다. 즉, 제2 빔(L2)의 광량 및 제3 빔(L3)의 광량 각각은 제1 빔(L1)의 광량의 1/2 일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
빔 스플리터(150)에 의해 분기된 제2 빔(L2)은 분광기(180)에 제공될 수 있다. 빔 스플리터(150)에 의해 분기된 제3 빔(L3)은 광 단속기(160)에 제공될 수 있다.
광 단속기(160)는 제3 빔(L3)의 주파수를 변조시켜 제4 빔(L4)을 생성할 수 있다. 광 단속기(160)에 의해 주파수가 변조된 제4 빔(L4)은 제1 뷰포트(121) 및 제1 데포 쉴드(131)를 통해 챔버(100)의 내부에 제공될 수 있다. 제4 빔(L4)은 제1 데포 쉴드(131)에 형성된 복수의 제1 홀(131H)을 통해 챔버(100)의 내부에 제공될 수 있다.
제어부(170)는 제4 빔(L4)이 미리 설정된 일정한 주파수를 가질 수 있도록 광 단속기(160)를 제어할 수 있다. 이로 인해, 챔버(100)의 내부로 제공되는 제4 빔(L4)은 일정한 주파수를 가질 수 있다.
챔버(100)의 내부로 제공되는 제4 빔(L4)의 주파수를 일정하게 유지시킴으로써, 신호 분석을 보다 명확하게 검출할 수 있고, 이로 인해, 신호대잡음비(signal to noise ratio)를 향상시킬 수 있다.
제어부(170)는 빔 스플리터(150)에 제공되는 제1 빔(L1)의 광량이 일정하게 유지시키도록 광원(140)을 제어할 수 있다. 이로 인해, 챔버(100)의 내부로 제공되는 제4 빔(L4)의 광량이 일정하게 유지될 수 있다.
분광기(180)는 빔 스플리터(150)에 의해 분기된 제2 빔(L2)과, 챔버(100)의 내부를 관통한 제4 빔(L4)과, 제4 빔(L4)이 챔버(100)의 내벽에 반사되어 생성된 제5 빔(L5)을 검출할 수 있다.
구체적으로, 빔 스플리터(150)에 의해 분기된 제2 빔(L2)은 복수의 반사경을 통해 광 경로가 조절되어 분광기(180)에 제공될 수 있다.
제1 뷰포트(121) 및 제1 데포 쉴드(131)에 형성된 제1 홀(131H)을 통과하여 챔버(100)의 내부로 입사된 제4 빔(L4)은 제2 데포 쉴드(132)에 형성된 제2 홀(132H) 및 제2 뷰포트(122)를 통과하여 분광기(180)에 제공될 수 있다.
제1 뷰포트(121) 및 제1 데포 쉴드(131)에 형성된 제1 홀(131H)을 통과하여 챔버(100)의 내부로 입사된 제4 빔(L4)의 일부가 제2 데포 쉴드(132)에 반사되어 제5 빔(L5)이 생성될 수 있다. 제5 빔(L5)은 제1 데포 쉴드(131)에 형성된 제1 홀(131H) 및 제1 뷰포트(121)를 통과하여 챔버(100)의 외부로 방출된 후에 분광기(180)에 제공될 수 있다. 이 경우, 제1 데포 쉴드(131)에 형성된 제1 홀(131H) 및 제1 뷰포트(121)를 통과하여 챔버(100)의 외부로 방출된 제5 빔(L5)은 복수의 반사경을 통해 광 경로가 조절되어 분광기(180)에 제공될 수 있다.
진단부(190)는 분광기(180)에 의해 검출된 제2 빔(L2)을 이용하여 제어부(170)를 통해 빔 스플리터(150)에 제공되는 제1 빔(L1)의 광량을 제어할 수 있다.
진단부(190)는 분광기(180)에 의해 검출된 제4 빔(L4)을 이용하여 챔버(100)의 내부에 존재하는 플라즈마 유체의 제1 상태를 진단할 수 있다.
구체적으로, 제4 빔(L4)은 챔버(100)의 내부를 통과하는 동안, 챔버(100)의 내부에 존재하는 플라즈마 유체에 의한 흡광이 발생할 수 있다.
플라즈마 유체에 의해 흡광된 제4 빔(L4)의 광량은 아래의 식 (1)을 통해 산출될 수 있다.
I / I0 = e-σ(λ, T) * l * n (1)
여기에서, I0는 챔버(100)의 내부로 입사된 제4 빔(L4)의 광량이고, I는 플라즈마 유체에 의해 흡광되는 제4 빔(L4)의 광량이고, σ(λ, T)는 흡광 계수이고, l은 광 경로 길이이고, n은 플라즈마 유체 내의 화학종의 밀도이다.
식 (1)을 통해, 플라즈마 유체 내의 화학종의 밀도를 분석하여 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태를 진단할 수 있다.
진단부(190)는 분광기(180)에 의해 검출된 제5 빔(L5)을 이용하여 챔버(100)의 내벽의 제2 상태를 진단할 수 있다.
도 3을 참조하면, 플라즈마 공정이 진행되는 동안, 챔버(100)의 내부에 노출된 챔버(100)의 제2 내벽(112), 제1 데포 쉴드(131) 및 제2 데포 쉴드(132) 상에 플라즈마 공정 중에 생성된 부산물(30)이 증착될 수 있다.
챔버(100)의 내부로 입사된 제4 빔(L4)이 제2 데포 쉴드(132)에 반사되어 생성된 제5 빔(L5) 사이의 간섭 현상을 이용하여 챔버(100)의 내벽 상에 형성된 부산물(30)의 두께를 측정할 수 있다.
구체적으로, 제5 빔(L5)은 제2 데포 쉴드(132) 상에 형성된 부산물(30)의 표면에 반사된 제1 반사빔(L51) 및 제2 데포 쉴드(132)의 표면에 반사된 제2 반사빔(L52)을 포함할 수 있다. 제1 반사빔(L51) 및 제2 반사빔(L52) 사이의 간섭 현상을 이용하여 챔버(100)의 내벽 상에 형성된 부산물(30)의 두께를 측정함으로써 챔버(100)의 내벽의 제2 상태를 진단할 수 있다.
제어부(170)는 진단부(190)가 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태 및 챔버(100)의 내벽의 제2 상태를 진단하는 동안, 제1 빔(L1)의 광량이 일정하게 유지되도록 광원(140)을 제어할 수 있다.
이하에서, 도 1 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치의 진단 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치의 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 빔 스플리터(150)는 광원(140)으로부터 제공된 제1 빔(L1)을 제2 빔(L2) 및 제3 빔(L3)으로 분기시킬 수 있다(S110). 이 경우, 제2 빔(L2)의 광량 및 제3 빔(L3)의 광량은 동일할 수 있다.
빔 스플리터(150)에 의해 분기된 제2 빔(L2)은 분광기(180)에 제공되고, 빔 스플리터(150)에 의해 분기된 제3 빔(L3)은 광 단속기(160)에 제공될 수 있다.
이어서, 광 단속기(160)는 제3 빔(L3)을 제공받아 주파수를 변조시켜 제4 빔(L4)을 생성할 수 있다(S120). 제어부(170)는 제4 빔(L4)이 미리 설정된 일정한 주파수를 갖도록 광 단속기(160)를 제어할 수 있다. 이로 인해, 제4 빔(L4)은 광 단속기(160) 및 제어부(170)에 의해 미리 설정된 일정한 주파수를 가질 수 있다.
이어서, 제4 빔(L4)은 챔버(100)의 내부로 제공될 수 있다(S130). 구체적으로, 제4 빔(L4)은 제1 뷰포트(121) 및 제1 데포 쉴드(131)를 통해 챔버(100)의 내부에 제공될 수 있다.
제4 빔(L4)은 챔버(100)의 내부를 통과하는 동안, 챔버(100)의 내부에 존재하는 플라즈마 유체에 의해 흡광될 수 있다. 제4 빔(L4)의 일부는 제2 데포 쉴드(132)에 형성된 제2 홀(132H) 및 제2 뷰포트(122)를 통해 챔버(100)의 외부로 방출되어 분광기(180)에 제공될 수 있다.
이어서, 제4 빔(L4)의 다른 일부는 챔버(100)의 내벽에 반사되어 제5 빔(L5)이 생성될 수 있다(S140). 제5 빔(L5)은 제1 데포 쉴드(131)에 형성된 제1 홀(131H) 및 제1 뷰포트(121)를 통해 챔버(100)의 외부로 방출되어 분광기(180)에 제공될 수 있다.
이어서, 진단부(190)는 제4 빔(L4)을 이용하여 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태 및 제5 빔(L5)을 이용하여 챔버(100)의 내벽의 제2 상태를 진단할 수 있다(S150).
구체적으로, 진단부(190)는 제4 빔(L4)이 챔버(100)의 내부를 통과하는 동안, 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체에 흡광된 광량을 산출하여 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태를 진단할 수 있다. 진단부(190)는 제5 빔(L5) 사이에서 발생한 간섭 현상을 이용하여 챔버(100)의 내벽 상에 증착된 부산물(30)의 두께를 산출함으로써 챔버(100)의 내벽의 제2 상태를 진단할 수 있다.
또한, 진단부(190)는 제2 빔(L2)을 이용하여 제1 빔(L1)의 광량이 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치는 일정한 광량을 갖는 하나의 빔(L1)을 이용하여 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체의 상태 및 챔버(100)의 내벽의 상태를 각각 진단함으로써 플라즈마 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치는 일정한 광량을 갖는 빔(L1) 및 일정한 주파수를 갖는 빔(L4)을 이용하여 신호대잡음비(signal to noise ratio)를 향상시킴으로써 플라즈마 설비 진단의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하에서, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명한다. 도 1에 도시된 플라즈마 설비 진단 장치와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치는 챔버의 내벽(110)이 제1 내벽(111) 및 제1 내벽(111) 상에 배치되는 제2 내벽(212)을 포함한다.
챔버(100)의 제2 내벽(212)은 제2 뷰포트(122)가 배치되는 챔버(100)의 제1 내벽(111)의 측벽 및 챔버(100)의 하부 벽 상에 배치될 수 있다. 제1 뷰포트(121)와 접하는 제1 데포 쉴드(도 1의 131)는 배치되지 않는다.
이하에서, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명한다. 도 1에 도시된 플라즈마 설비 진단 장치와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 도 7은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치에 설치되는 2개의 뷰포트 사이의 면적 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치는 챔버(100)의 제1 내벽(310) 상에 챔버(100)의 제2 내벽(도 1의 112)이 배치되지 않는다.
또한, 제1 뷰포트(121)와 접하는 제1 데포 쉴드(도 1의 131) 및 제2 뷰포트(322)와 접하는 제2 데포 쉴드(도 1의 132)가 배치되지 않는다.
제1 뷰포트(121)의 면적은 제2 뷰포트(322)의 면적보다 크게 형성될 수 있다. 제5 빔(L5)은 제4 빔(L4)이 챔버(100)의 제1 내벽(310)에 반사되어 생성될 수 있다.
이하에서, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명한다. 도 1 및 도 4에 도시된 플라즈마 설비 진단 장치와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 도 9는 본 발명의 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치의 진단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치는 챔버(100)의 제1 내벽(410) 상에 챔버(100)의 제2 내벽(도 1의 112)이 배치되지 않는다.
또한, 제1 뷰포트(121)와 접하는 제1 데포 쉴드(도 1의 131), 제2 뷰포트(도 1의 122) 및 제2 뷰포트(도 1의 122)와 접하는 제2 데포 쉴드(도 1의 132)가 배치되지 않는다. 즉, 제4 빔(L4)이 챔버(100)의 내부로 입사하는 챔버(100)의 제1 내벽(410)에만 제1 뷰포트(121)가 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 빔 스플리터(150)는 광원(140)으로부터 제공된 제1 빔(L1)을 제2 빔(L2) 및 제3 빔(L3)으로 분기시킬 수 있다(S210). 이어서, 광 단속기(160)는 제3 빔(L3)을 제공받아 주파수를 변조시켜 제4 빔(L4)을 생성할 수 있다(S220). 이어서, 제4 빔(L4)은 챔버(100)의 내부로 제공될 수 있다(S230). 제4 빔(L4)은 챔버(100)의 내부를 통과하는 동안, 챔버(100)의 내부에 존재하는 플라즈마 유체에 의해 흡광될 수 있다.
이어서, 제4 빔(L4)이 챔버(100)의 제1 내벽(410)에 반사되어 제5 빔(L5)이 생성될 수 있다(S240). 제5 빔(L5)은 제1 뷰포트(121)를 통해 챔버(100)의 외부로 방출되어 분광기(180)에 제공될 수 있다.
이어서, 진단부(190)는 제5 빔(L5)을 이용하여 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태 및 챔버(100)의 제1 내벽(410)의 제2 상태를 진단할 수 있다(S250).
이하에서, 도 10을 참조하여 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명한다. 도 1에 도시된 플라즈마 설비 진단 장치와의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치는 챔버의 내벽(510)이 제1 내벽(511) 및 제1 내벽(511) 상에 배치되는 제2 내벽(512)을 포함한다.
챔버(100)의 제1 내벽(511)에 제2 뷰포트(도 1의 122)가 배치되지 않고, 챔버(100)의 제2 내벽(512)에 제2 뷰포트(도 1의 122)와 접하는 제2 데포 쉴드(도 1의 132)가 배치되지 않는다.
즉, 제4 빔(L4)이 챔버(100)의 내부로 입사하는 챔버(100)의 제1 내벽(511)에만 제1 뷰포트(121)가 배치된다. 또한, 제4 빔(L4)이 챔버(100)의 내부로 입사하는 챔버(100)의 제2 내벽(512)에만 제1 데포 쉴드(131)가 배치된다.
제4 빔(L4)이 챔버(100)의 제2 내벽(512)에 반사되어 생성된 제5 빔(L5)은 제1 데포 쉴드(131) 및 제1 뷰포트(121)를 통해 챔버(100)의 외부로 방출되어 분광기(180)에 제공될 수 있다.
진단부(190)는 제5 빔(L5)을 이용하여 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태 및 챔버(100)의 제2 내벽(512)의 제2 상태를 진단할 수 있다.
이하에서, 도 1, 도 4 및 도 11을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 플라즈마 설비 진단 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 및 도 11을 참조하면, 챔버(100)의 내부에 기판(20)이 제공될 수 있다(S310). 기판(20)은 챔버(100) 내부에 배치된 정전척(10) 상에 위치될 수 있다.
이어서, 챔버(100)의 내부에서 플라즈마 공정이 수행될 수 있다(S320). 플라즈마 공정은 예를 들어, 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정, 화학적 기상 증착(CVD) 공정 및 세정 공정 중 어느 하나 일 수 있다.
이어서, 챔버(100)의 내부에서 플라즈마 공정이 수행되는 동안, 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태 및 챔버(100)의 내벽의 제2 상태를 진단할 수 있다(S330).
이 경우, 도 4에 도시된 플라즈마 설비 진단 장치의 진단 방법을 이용하여 챔버(100)의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태 및 챔버(100)의 내벽의 제2 상태를 진단할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 챔버 111: 챔버의 제1 내벽
112: 챔버의 제2 내벽 121: 제1 뷰포트
122: 제2 뷰포트 131: 제1 데포 쉴드
132: 제2 데포 쉴드 140: 광원
150: 빔 스플리터 160: 광 단속기
170: 제어부 180: 분광기
190: 진단부
L1 내지 L5: 제1 내지 제5 빔

Claims (10)

  1. 챔버;
    제1 빔을 제공하는 광원;
    상기 제1 빔을 제공받아 제2 빔 및 제3 빔으로 분기시키는 빔 스플리터;
    상기 제3 빔을 제4 빔으로 변조시키고, 상기 제4 빔을 상기 챔버의 내부에 제공하는 광 단속기(optical chopper);
    상기 제2 빔, 상기 제4 빔 및 상기 제4 빔의 일부가 상기 챔버의 내벽에 반사되어 생성된 제5 빔을 검출하는 분광기(spectrometer);
    상기 챔버의 내벽에 배치되고, 상기 챔버의 내부로 입사되는 상기 제4 빔 및 상기 챔버의 외부로 방출되는 상기 제5 빔을 각각 투과시키는 제1 뷰포트(view port);
    상기 제1 뷰포트와 마주보도록 상기 챔버의 내벽에 배치되고, 상기 제1 뷰포트와 이격되고, 상기 챔버의 외부로 방출되는 상기 제4 빔의 나머지 일부를 투과시키는 제2 뷰포트; 및
    상기 제2 빔을 이용하여 상기 제1 빔의 광량을 제어하고, 상기 제2 뷰포트를 통과하여 상기 챔버의 외부로 방출된 상기 제4 빔의 나머지 일부를 이용하여 상기 챔버의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태를 진단하고, 상기 제1 뷰포트를 통과하여 상기 챔버의 외부로 방출된 상기 제5 빔을 이용하여 상기 챔버의 내벽의 제2 상태를 진단하는 진단부를 포함하는 플라즈마 설비 진단 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제4 빔이 미리 설정된 주파수로 일정하게 변조되도록 상기 광 단속기를 제어하는 제어부를 더 포함하는 플라즈마 설비 진단 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버는,
    상기 제1 뷰포트 및 상기 제2 뷰포트가 배치되는 제1 내벽과,
    상기 제1 내벽 상에 배치되어 상기 챔버의 내부로 노출되고, 상기 제4 빔의 일부가 반사되는 제2 내벽을 포함하는 플라즈마 설비 진단 장치.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 뷰포트와 접하도록 상기 제2 내벽에 배치되고, 복수의 제1 홀을 포함하는 제1 데포 쉴드를 더 포함하는 플라즈마 설비 진단 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제2 뷰포트와 접하도록 상기 제2 내벽에 배치되고, 복수의 제2 홀을 포함하는 제2 데포 쉴드를 더 포함하는 플라즈마 설비 진단 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 뷰포트의 면적은 상기 제2 뷰포트의 면적보다 큰 플라즈마 설비 진단 장치.
  8. 챔버;
    제1 빔을 제공하는 광원;
    상기 제1 빔을 제공받아 제2 빔 및 제3 빔으로 분기시키는 빔 스플리터;
    상기 제3 빔을 제4 빔으로 변조시키고, 상기 제4 빔을 상기 챔버의 내부에 제공하는 광 단속기(optical chopper);
    상기 제4 빔이 미리 설정된 주파수로 일정하게 변조되도록 상기 광 단속기를 제어하는 제어부;
    상기 제2 빔, 상기 제4 빔 및 상기 제4 빔의 일부가 상기 챔버의 내벽에 반사되어 생성된 제5 빔을 검출하는 분광기(spectrometer);
    상기 챔버의 내벽에 배치되고, 상기 챔버의 내부로 입사되는 상기 제4 빔 및 상기 챔버의 외부로 방출되는 상기 제5 빔을 각각 투과시키는 제1 뷰포트(view port);
    상기 제1 뷰포트와 마주보도록 상기 챔버의 내벽에 배치되고, 상기 제1 뷰포트와 이격되고, 상기 챔버의 외부로 방출되는 상기 제4 빔의 나머지 일부를 투과시키는 제2 뷰포트; 및
    상기 제2 빔을 이용하여 상기 제1 빔의 광량을 제어하고, 상기 제2 뷰포트를 통과하여 상기 챔버의 외부로 방출된 상기 제4 빔의 나머지 일부를 이용하여 상기 챔버의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태를 진단하고, 상기 제1 뷰포트를 통과하여 상기 챔버의 외부로 방출된 상기 제5 빔을 이용하여 상기 챔버의 내벽의 제2 상태를 진단하는 진단부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 진단부가 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태를 각각 진단하는 동안, 상기 제1 빔의 광량이 일정하게 유지되도록 상기 광원을 제어하는 플라즈마 설비 진단 장치.
  9. 삭제
  10. 챔버의 내부에 기판을 제공하고;
    상기 챔버의 내부에서 플라즈마 공정을 수행하고; 및
    상기 플라즈마 공정이 수행되는 동안, 상기 챔버의 내부의 플라즈마 유체의 제1 상태 및 상기 챔버의 내벽의 제2 상태를 진단하는 것을 포함하되,
    상기 제1 상태 및 상기 제2 상태를 진단하는 것은,
    광원으로부터 제공된 제1 빔을 제2 빔 및 제3 빔으로 분기시키고,
    상기 제3 빔을 미리 설정된 일정한 주파수를 갖는 제4 빔으로 변조시킨 후에, 상기 제4 빔을 상기 챔버의 내벽에 배치된 제1 뷰포트(view port)를 통과하여 상기 챔버의 내부에 제공하고,
    상기 제4 빔의 일부가 상기 챔버의 내벽에 반사되어 생성된 제5 빔은 제1 뷰포트를 통과하여 상기 챔버의 외부로 방출되고, 상기 챔버의 내부에 제공된 상기 제4 빔의 나머지 일부는 상기 제1 뷰포트와 마주보도록 상기 챔버의 내벽에 배치된 제2 뷰포트를 통과하여 상기 챔버의 외부로 방출되고,
    상기 제2 뷰포트를 통과하여 상기 챔버의 외부로 방출된 상기 제4 빔의 나머지 일부를 이용하여 상기 제1 상태를 진단하고, 상기 제1 뷰포트를 통과하여 상기 챔버의 외부로 방출된 상기 제5 빔을 이용하여 상기 제2 상태를 진단하는 것을 포함하되,
    상기 제2 뷰포트는 상기 제1 뷰포트와 이격되는 반도체 장치의 제조 방법.
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