KR102676683B1 - Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof - Google Patents
Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR102676683B1 KR102676683B1 KR1020210181471A KR20210181471A KR102676683B1 KR 102676683 B1 KR102676683 B1 KR 102676683B1 KR 1020210181471 A KR1020210181471 A KR 1020210181471A KR 20210181471 A KR20210181471 A KR 20210181471A KR 102676683 B1 KR102676683 B1 KR 102676683B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wafer
- emitter
- detector
- plasma
- optical system
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 98
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 88
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 110
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 102
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002600 TPX™ Polymers 0.000 claims description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 140
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 25
- 239000010408 film Substances 0.000 description 24
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32917—Plasma diagnostics
- H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
- H01J37/32972—Spectral analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치가 제공된다. 상기 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치는, 내부에 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 폭 방향과 평행한 방향으로 배치되며, 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 제1 모니터링 모듈; 및 상기 웨이퍼를 향하도록 상기 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 배치되며, 상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 제2 모니터링 모듈을 포함할 수 있다.A plasma process monitoring device using terahertz waves is provided. The plasma process monitoring device using the terahertz wave is disposed in a direction parallel to the width direction of the wafer outside the plasma chamber into which the wafer is inserted, and forms a film on the wafer using the terahertz wave. a first monitoring module that monitors plasma formed inside the plasma chamber during a plasma process for: And a second monitoring module disposed on the outside of the plasma chamber in the thickness direction of the wafer to face the wafer, and monitoring the wafer on which a film is formed on the surface through the plasma process using the terahertz wave. can do.
Description
본 발명은 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정 시 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마의 상태와, 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼의 상태를 동시에 모니터링할 수 있는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a plasma process monitoring device and a monitoring method using terahertz waves. More specifically, the present invention relates to the state of plasma formed inside a plasma chamber into which a wafer is introduced during a plasma process using terahertz waves. , relates to a plasma process monitoring device and monitoring method using terahertz waves that can simultaneously monitor the state of a wafer on which a film is formed on the surface through a plasma process.
일반적으로, 반도체, 태양전지 셀, 이차전지 막 등의 제조 시, 웨이퍼 위에 다양한 물질로 이루어진 박막층을 형성하는 공정이 필수적으로 사용된다. 예를 들어, 상기 박막층을 형성하는 공정에는 플라즈마 증착 공정과 플라즈마 식각 공정 있다.Generally, when manufacturing semiconductors, solar cells, secondary battery films, etc., a process of forming a thin film layer made of various materials on a wafer is essentially used. For example, processes for forming the thin film layer include a plasma deposition process and a plasma etching process.
종래에는 예를 들어, 반도체 제조 시, 플라즈마 공정에 따른 박막의 증착 및 식각 상태에 대하여 모니터링하였다.Conventionally, for example, during semiconductor manufacturing, the deposition and etching states of thin films according to the plasma process were monitored.
이때, 플라즈마 특성 정보에 대한 파악은 제품, 즉, 반도체 품질에 직결되는 문제이나, 플라즈마의 특성 상 모니터링이 어렵다는 단점이 있다. 이에 따라, 종래의 경우, 플라즈마 공정 중 문제 발생 시 원인 규명이 쉽지 않은 문제가 있었다.At this time, understanding plasma characteristic information is a problem directly related to the quality of the product, that is, semiconductor, but has the disadvantage of being difficult to monitor due to the characteristics of plasma. Accordingly, in the conventional case, there was a problem that it was not easy to identify the cause when a problem occurred during the plasma process.
이에, 플라즈마 공정 중, 박막의 증착 및 식각 상태는 물론, 플라즈마의 상태까지 동시에 혹은 한꺼번에 모니터링할 수 있는 장치의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a device that can simultaneously or simultaneously monitor the deposition and etching state of the thin film as well as the state of the plasma during the plasma process.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정 시 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마의 상태와, 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼의 상태를 동시에 모니터링할 수 있는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법을 제공하는데 있다.One technical problem that the present invention aims to solve is the state of the plasma formed inside the plasma chamber into which the wafer is inserted during the plasma process using terahertz waves, and the state of the wafer where a film is formed on the surface through the plasma process. The aim is to provide a plasma process monitoring device and monitoring method using terahertz waves that can simultaneously monitor.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 웨이퍼의 각 픽셀 별로, 형성되는 막에 대한 식각 및 증착의 균일도 및 식각 및 증착 공정에 이용되는 플라즈마의 균일도를 확인할 수 있는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법을 제공하는데 있다.Another technical problem that the present invention aims to solve is a plasma process using terahertz waves that can check the uniformity of etching and deposition of the formed film and the uniformity of plasma used in the etching and deposition process for each pixel of the wafer. The purpose is to provide a monitoring device and a monitoring method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problems to be solved by the present invention are not limited to those described above.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 제공한다.In order to solve the above technical problems, the present invention provides a plasma process monitoring device using terahertz waves.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치는, 내부에 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 폭 방향과 평행한 방향으로 배치되며, 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 제1 모니터링 모듈; 및 상기 웨이퍼를 향하도록 상기 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 배치되며, 상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 제2 모니터링 모듈을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the plasma process monitoring device using terahertz waves is disposed in a direction parallel to the width direction of the wafer outside the plasma chamber into which the wafer is inserted, and uses terahertz waves, a first monitoring module that monitors plasma formed inside the plasma chamber during a plasma process for forming a film on the wafer; And a second monitoring module disposed on the outside of the plasma chamber in the thickness direction of the wafer to face the wafer, and monitoring the wafer on which a film is formed on the surface through the plasma process using the terahertz wave. can do.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공될 수 있다.According to one embodiment, the terahertz wave may be provided in a pulsed type.
일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마 챔버의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우 및 제2 투과 윈도우가 각각 마련되며, 상기 제1 모니터링 모듈은, 상기 제1 투과 윈도우와 마주하게 배치되며, 상기 제1 투과 윈도우 방향으로 테라헤르츠파를 발생시키는 제1 에미터; 상기 제2 투과 윈도우와 마주하게 배치되어 상기 제1 에미터와 일 방향으로 정렬되며, 상기 제1 에미터로부터 발생되어 상기 플라즈마 챔버 내부에 형성된 플라즈마를 통과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제1 디텍터; 및 상기 제1 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 플라즈마의 상태를 분석하는 제1 연산부를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a first transmission window and a second transmission window are provided on one side and the other side of the plasma chamber in the circumferential direction facing each other, and the first monitoring module is disposed to face the first transmission window, , a first emitter that generates terahertz waves in the direction of the first transmission window; A first detector is disposed facing the second transmission window and aligned in one direction with the first emitter, and detects the terahertz wave generated from the first emitter and passing through the plasma formed inside the plasma chamber. ; And it may include a first calculation unit that analyzes the state of the plasma based on the signal detected by the first detector.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 모니터링 모듈은 제1 광학계 및 제2 광학계를 더 포함하되, 상기 제1 광학계는 상기 제1 에미터와 제1 투과 윈도우 사이에 마련되고, 상기 제2 광학계는 상기 제2 투과 윈도우와 상기 제1 디텍터 사이에 마련되며, 상기 제1 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제1 광학계를 통하여 상기 플라즈마에 조사된 후 상기 제2 광학계에 의해 상기 제1 디텍터로 가이드될 수 있다.According to one embodiment, the first monitoring module further includes a first optical system and a second optical system, wherein the first optical system is provided between the first emitter and the first transmission window, and the second optical system is the It is provided between a second transmission window and the first detector, and the terahertz wave generated from the first emitter is irradiated to the plasma through the first optical system and then guided to the first detector by the second optical system. It can be.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 에미터는 상기 제1 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제1 디텍터는 상기 제1 에미터의 이동에 연동되어 상기 제2 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.According to one embodiment, the first emitter generates the terahertz wave while moving in the width direction of the first transmission window, and the first detector is linked to the movement of the first emitter to transmit the second transmission window. The terahertz wave can be detected while moving in the width direction.
일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마 챔버의 상측에는 제3 투과 윈도우가 마련되며, 상기 제2 모니터링 모듈은 투과 모드로 상기 웨이퍼를 모니터링하되, 상기 제3 윈도우와 마주하게 배치되며, 상기 제3 투과 윈도우 방향으로 테라헤르츠파를 발생시키는 제2 에미터; 상기 웨이퍼의 하측에 배치되어 상기 제2 에미터와 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼를 투과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제2 디텍터; 및 상기 제2 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제2 연산부를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a third transmission window is provided on the upper side of the plasma chamber, and the second monitoring module monitors the wafer in a transmission mode and is disposed to face the third window, and the second monitoring module monitors the wafer in a transmission mode. a second emitter that generates terahertz waves in one direction; a second detector disposed below the wafer, aligned with the second emitter in the thickness direction of the wafer, and detecting the terahertz wave generated from the second emitter and passing through the wafer; And it may include a second calculation unit that analyzes the state of the wafer based on the signal detected by the second detector.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모니터링 모듈은 제3 광학계 및 제4 광학계를 더 포함하되, 상기 제3 광학계는 상기 제2 에미터와 제3 투과 윈도우 사이에 마련되고, 상기 제4 광학계는 상기 웨이퍼와 상기 제2 디텍터 사이에 마련되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제3 광학계를 통하여 상기 웨이퍼에 조사되어 상기 웨이퍼를 투과한 후 상기 제4 광학계에 의해 상기 제2 디텍터로 가이드될 수 있다.According to one embodiment, the second monitoring module further includes a third optical system and a fourth optical system, wherein the third optical system is provided between the second emitter and the third transmission window, and the fourth optical system is provided between the second emitter and the third transmission window. It is provided between the wafer and the second detector, and the terahertz wave generated from the second emitter is irradiated to the wafer through the third optical system, passes through the wafer, and then is transmitted to the second detector by the fourth optical system. It can be guided by:
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모니터링 모듈은 상기 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 상기 웨이퍼를 더 모니터링하되, 상기 제2 에미터의 일측에 배치되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제3 디텍터; 및 상기 제3 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제3 연산부를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the second monitoring module further monitors the wafer by switching the transmission mode to a reflection mode, and is disposed on one side of the second emitter, and emits radiation generated from the second emitter to the wafer. a third detector that detects the terahertz wave reflected from the wafer after being irradiated; And it may further include a third calculation unit that analyzes the state of the wafer based on the signal detected by the third detector.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모니터링 모듈은 제5 광학계를 더 포함하되, 상기 제5 광학계는 상기 제3 광학계와 제3 디텍터 사이에 마련되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제3 광학계를 통하여 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되고 상기 제3 광학계에 의해 집속되어 상기 제5 광학계 측으로 조사된 후 상기 제5 광학계에 의해 상기 제3 디텍터로 가이드될 수 있다.According to one embodiment, the second monitoring module further includes a fifth optical system, wherein the fifth optical system is provided between the third optical system and a third detector, and the terahertz wave generated from the second emitter is After being irradiated to the wafer through the third optical system, it is reflected from the wafer, focused by the third optical system, irradiated toward the fifth optical system, and then guided to the third detector by the fifth optical system.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 에미터는 상기 제3 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제2 디텍터는 상기 제2 에미터의 이동에 연동되어 상기 웨이퍼의 폭 방향으로 이동하면서 상기 웨이퍼를 투과하는 상기 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.According to one embodiment, the second emitter generates the terahertz wave while moving in the width direction of the third transmission window, and the second detector is linked to the movement of the second emitter and moves in the width direction of the wafer. The terahertz wave passing through the wafer can be detected while moving.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모니터링 모듈은 상기 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 상기 웨이퍼를 모니터링하되, 상기 제2 에미터의 일측에 배치되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제3 디텍터; 상기 제3 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제3 연산부; 및 상기 웨이퍼와 제3 디텍터 사이에 마련되는 제6 광학계를 더 포함하며, 상기 제2 에미터는 상기 제3 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제6 광학계는 상기 제2 에미터의 이동에 연동되면서 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 상기 제3 디텍터로 가이드할 수 있다.According to one embodiment, the second monitoring module monitors the wafer by switching the transmission mode to a reflection mode, and is disposed on one side of the second emitter, and irradiates the wafer with radiation generated from the second emitter. a third detector that detects the terahertz wave reflected from the wafer after being exposed to the terahertz wave; a third calculation unit that analyzes the state of the wafer based on the signal detected by the third detector; and a sixth optical system provided between the wafer and the third detector, wherein the second emitter generates the terahertz wave while moving in the width direction of the third transmission window, and the sixth optical system 2 The terahertz wave reflected from the wafer can be guided to the third detector in conjunction with the movement of the emitter.
일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마 챔버의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우 및 제2 투과 윈도우가 각각 마련되고, 상측에는 제3 투과 윈도우가 마련되되, 상기 제1 투과 윈도우 내지 제3 투과 윈도우는 상기 테라헤르츠파를 투과시킬 수 있는 Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX 및 쿼츠(SiO2)를 포함하는 후보 물질군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.According to one embodiment, a first transmission window and a second transmission window are provided on one side and the other side of the plasma chamber in the circumferential direction facing each other, and a third transmission window is provided on the upper side, wherein the first transmission window to the third transmission window are provided on the upper side of the plasma chamber. 3 The transmission window may be made of any one material selected from a group of candidate materials that can transmit the terahertz waves, including Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX, and quartz (SiO 2 ).
한편, 본 발명은, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a plasma process monitoring method using terahertz waves.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법은, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 챔버의 내부에 인입되어 있는 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 단계; 및 상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 단계를 포함하되, 상기 플라즈마를 모니터링하는 단계와 상기 웨이퍼를 모니터링하는 단계는 동시 진행 가능하며, 상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공될 수 있다.According to one embodiment, the plasma process monitoring method using terahertz waves uses terahertz waves to form a film inside the plasma chamber during a plasma process for forming a film on a wafer introduced into the inside of the plasma chamber. monitoring the plasma; and monitoring the wafer on which a film is formed on the surface through the plasma process using the terahertz wave, wherein the step of monitoring the plasma and the step of monitoring the wafer can be performed simultaneously, and the step of monitoring the wafer can be performed simultaneously. Hertz waves may be provided in a pulsed type.
일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마를 모니터링하는 단계는 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 통과하는 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 상기 플라즈마의 상태를 분석하고, 상기 웨이퍼를 모니터링하는 단계는 상기 웨이퍼를 투과하는 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하거나 상기 웨이퍼로부터 반사되는 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.According to one embodiment, the step of monitoring the plasma analyzes the state of the plasma based on a signal detected by a terahertz wave passing through the plasma formed inside the plasma chamber, and the step of monitoring the wafer includes The state of the wafer may be analyzed based on a signal that detects a terahertz wave passing through the wafer, or the state of the wafer may be analyzed based on a signal that detects a terahertz wave reflected from the wafer.
본 발명의 실시 예에 따르면, 내부에 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 폭 방향과 평행한 방향으로 배치되며, 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 제1 모니터링 모듈; 및 상기 웨이퍼를 향하도록 상기 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 배치되며, 상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 제2 모니터링 모듈을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a plasma process is arranged in a direction parallel to the width direction of the wafer on the outside of the plasma chamber into which the wafer is inserted, and uses terahertz waves to form a film on the wafer. a first monitoring module that monitors plasma formed inside the plasma chamber; And a second monitoring module disposed on the outside of the plasma chamber in the thickness direction of the wafer to face the wafer, and monitoring the wafer on which a film is formed on the surface through the plasma process using the terahertz wave. can do.
이에 따라, 플라즈마 공정 시 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마의 상태와, 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼의 상태를 동시에 모니터링할 수 있는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법이 제공될 수 있다.Accordingly, plasma process monitoring using terahertz waves can simultaneously monitor the state of the plasma formed inside the plasma chamber into which the wafer is inserted during the plasma process and the state of the wafer on which a film is formed on the surface through the plasma process. A device and a method for monitoring the same may be provided.
이와 같이, 플라즈마의 양과 웨이퍼 상에 행해지는 식각 및 증착 공정을 서로 연계하여 모니터링할 수 있으므로, 웨이퍼 상에 형성되는 막에 대한 식각 및 증착 품질 향상에 도움을 줄 수 있다.In this way, since the amount of plasma and the etching and deposition process performed on the wafer can be monitored in conjunction with each other, it can help improve the etching and deposition quality of the film formed on the wafer.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기판의 웨이퍼의 각 픽셀 별로, 형성되는 막에 대한 식각 및 증착의 균일도 및 식각 및 증착 공정에 이용되는 플라즈마의 균일도를 확인할 수 있으며, 이에 따라, 웨이퍼에 식각이나 증착 불균일이 발생된 경우, 플라즈마가 원인인지 여부를 확인할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the uniformity of etching and deposition of the formed film and the uniformity of plasma used in the etching and deposition process can be confirmed for each pixel of the wafer of the substrate, and accordingly, etching on the wafer However, if deposition unevenness occurs, it can be confirmed whether plasma is the cause.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에 적용되는 테라헤르츠파의 유형을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈에 구비되는 광학계를 설명하기 위한 참고도들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 투과 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 반사 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 투과 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 반사 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 투과 모드를 통하여 SiN의 증착 두께를 모니터링한 결과를 나타낸 그래프들이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 반사 모드를 통하여 SiN 두께를 예측하기 위한 그래프들이다.
도 18 내지 도 20은 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 물질에 따른 테라헤르츠파의 굴절률, 흡광 계수 및 굴절률과 흡광 계수의 관계로 구분한 그래프들이다.
도 21은 펄스형 테라헤르츠 장비의 투과 모드를 통해 수집된 파형을 나타낸 그래프이다.
도 22 내지 도 24는 본 발명의 투과 모드를 이용한 플라즈마 공정 조건 별 테라헤르츠파, 이의 세기 변화 및 위상 변화를 나타낸 그래프들이다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram for explaining the types of terahertz waves applied to a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram illustrating the first monitoring module of the plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
Figures 5 and 6 are reference diagrams for explaining the optical system provided in the first monitoring module of the plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic diagram for explaining the transmission mode of the second monitoring module in the plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a schematic diagram for explaining the reflection mode of the second monitoring module in the plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a block diagram showing a plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention.
Figure 10 is a schematic diagram explaining the first monitoring module of the plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention.
Figure 11 is a schematic diagram for explaining the transmission mode of the second monitoring module in the plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention.
Figure 12 is a schematic diagram for explaining the reflection mode of the second monitoring module in the plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention.
Figures 13 to 15 are graphs showing the results of monitoring the deposition thickness of SiN through the transmission mode of the present invention.
Figures 16 and 17 are graphs for predicting SiN thickness through the reflection mode of the present invention.
Figures 18 to 20 are graphs divided by the refractive index, extinction coefficient, and relationship between the refractive index and extinction coefficient of terahertz waves according to the material deposited on the silicon wafer.
Figure 21 is a graph showing waveforms collected through the transmission mode of pulsed terahertz equipment.
Figures 22 to 24 are graphs showing terahertz waves, intensity changes, and phase changes for each plasma process condition using the transmission mode of the present invention.
Figure 25 is a flowchart showing a plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3 의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be formed directly on the other element or that a third element may be interposed between them. Additionally, in the drawings, the shape and size are exaggerated for effective explanation of technical content.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Additionally, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. Additionally, in this specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the components listed before and after.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as “include” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, components, or a combination thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features, numbers, steps, or components. It should not be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. Additionally, in this specification, “connection” is used to mean both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if a detailed description of a related known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에 적용되는 테라헤르츠파의 유형을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈을 설명하기 위한 모식도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈에 구비되는 광학계를 설명하기 위한 참고도들이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 투과 모드를 설명하기 위한 모식도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 반사 모드를 설명하기 위한 모식도이다.Figure 1 is a conceptual diagram for explaining a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram applied to a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention. It is a diagram for explaining the types of terahertz waves, and FIG. 3 is a block diagram showing a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a terahertz wave according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram for explaining the first monitoring module of the plasma process monitoring device using Hertz waves, and Figures 5 and 6 are provided in the first monitoring module of the plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention. These are reference diagrams for explaining the optical system, FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the transmission mode of the second monitoring module in the plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the transmission mode of the second monitoring module. This is a schematic diagram for explaining the reflection mode of the second monitoring module in the plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(도 3의 100)는 테라헤르츠파(THz 파)를 이용하여, 플라즈마 공정 시 웨이퍼(wafer)가 인입되어 있는 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마(plasma)와, 플라즈마 공정, 예를 들어, 플라즈마 식각 공정 및 플라즈마 증착 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 동시에 모니터링할 수 있는 장치이다.As shown in FIG. 1, the plasma process monitoring device (100 in FIG. 3) according to an embodiment of the present invention uses terahertz waves (THz waves) to monitor the plasma into which a wafer is introduced during the plasma process. This is a device that can simultaneously monitor plasma formed inside the chamber 10 and a wafer on which a film is formed on the surface through a plasma process, for example, a plasma etching process and a plasma deposition process.
이때, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하기 위하여, 플라즈마 챔버(10)의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우(11) 및 제2 투과 윈도우(12)가 각각 마련될 수 있다.At this time, in order to monitor the plasma formed inside the plasma chamber 10 using terahertz waves, a first transmission window 11 and a second transmission window are installed on one side and the other side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction facing each other. A transmission window 12 may be provided, respectively.
또한, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정을 통해 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 모니터링하기 위하여, 플라즈마 챔버(10)의 상측에는 제3 투과 윈도우(13)가 마련될 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼에 대한 모니터링은 투과 모드 및 반사 모드 중 어느 하나의 측정 모드를 통하여 이루어질 수 있는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.Additionally, in order to monitor a wafer on which a film is formed on the surface through a plasma process using terahertz waves, a third transmission window 13 may be provided on the upper side of the plasma chamber 10. At this time, monitoring of the wafer may be performed through either a transmission mode or a reflection mode, which will be described in more detail below.
상기 제1 투과 윈도우(11), 제2 투과 윈도우(12) 및 제3 투과 윈도우(13)는 테라헤르츠파가 투과할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 투과 윈도우(11), 제2 투과 윈도우(12) 및 제3 투과 윈도우(13)는 상기 테라헤르츠파에 대한 투과율이 높은, Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX 및 쿼츠(SiO2)를 포함하는 후보 물질군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.The first transmission window 11, the second transmission window 12, and the third transmission window 13 may be made of a material that allows terahertz waves to pass through. For example, the first transmission window 11, the second transmission window 12, and the third transmission window 13 are Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, and TPX, which have high transmittance to the terahertz wave. and quartz (SiO 2 ).
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공될 수 있다. 펄스형 테라헤르츠파 발생을 위한 펌프광으로 기능하는 펨토세컨드 레이저가 후술되는 제1 에미터(emitter)(도 4의 111)에 조사됨으로써, 제1 에미터(111)에서 펄스형 테라헤르츠파가 발생될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, according to an embodiment of the present invention, the terahertz wave may be provided in a pulsed type. The femtosecond laser, which functions as a pump light for generating pulsed terahertz waves, is irradiated to the first emitter (111 in FIG. 4), which will be described later, thereby generating pulsed terahertz waves in the first emitter 111. It can be.
이러한 펄스형 테라헤르츠파는 수 많은 주파수가 담겨 있기 때문에 한번에 디텍팅이 가능한 장점이 있다. 반면, 이와 대비되는 CW형(continuous wave type) 테라헤르츠파는 하나의 주파수만을 사용하기 때문에 주파수 변동에 시간이 소요되어, 스캐닝에 분리한 문제가 있다. 이에, 본 발명에서는 펄스형 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마와 웨이퍼를 동시에 모니터링한다.These pulsed terahertz waves have the advantage of being able to be detected at once because they contain numerous frequencies. On the other hand, in contrast, CW type (continuous wave type) terahertz waves use only one frequency, so it takes time to change the frequency, so there is a problem of separation during scanning. Accordingly, in the present invention, the plasma and the wafer are simultaneously monitored using pulsed terahertz waves.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 제1 모니터링 모듈(110) 및 제2 모니터링 모듈(120)을 포함하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, a plasma process monitoring device 100 according to an embodiment of the present invention may be formed including a first monitoring module 110 and a second monitoring module 120.
도 4를 더 참조하면, 상기 제1 모니터링 모듈(110)은 내부에 웨이퍼(wafer)가 인입되어 있는 플라즈마 챔버(10)의 외측에 배치될 수 있다. 이때, 제1 모니터링 모듈(110)은 플라즈마 챔버(10)의 외측에 웨이퍼의 폭 방향과 평행한 방향으로 배치될 수 있다.Referring further to FIG. 4, the first monitoring module 110 may be placed outside the plasma chamber 10 with a wafer inside. At this time, the first monitoring module 110 may be disposed outside the plasma chamber 10 in a direction parallel to the width direction of the wafer.
이러한 제1 모니터링 모듈(110)은 테라헤르츠파를 이용하여, 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마(plasma)를 모니터링할 수 있다.This first monitoring module 110 can use terahertz waves to monitor plasma formed inside the plasma chamber 10 during a plasma process for forming a film on a wafer.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 모니터링 모듈(110)은 제1 에미터(111), 제1 디텍터(112) 및 제1 연산부(113)를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first monitoring module 110 may include a first emitter 111, a first detector 112, and a first calculation unit 113.
상기 제1 에미터(emitter)(111)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 외측에 배치될 수 있다. 상기 제1 에미터(111)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 일측에 마련되는 제1 투과 윈도우(11)와 마주하게 배치될 수 있다.The first emitter 111 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first emitter 111 may be disposed to face the first transmission window 11 provided on one side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction.
이러한 제1 에미터(111)는 제1 투과 윈도우(11) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.This first emitter 111 can generate pulsed terahertz waves in the direction of the first transmission window 11.
상기 제1 디텍터(detector)(112)는 제1 에미터(111)와 마찬가지로, 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 외측에 배치될 수 있다. 상기 제1 디텍터(112)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 타측에 마련되는 제2 투과 윈도우(12)와 마주하게 배치될 수 있다.Like the first emitter 111, the first detector 112 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first detector 112 may be disposed to face the second transmission window 12 provided on the other side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction.
이러한 제1 디텍터(112)는 제1 에미터(111)로부터 발생되어 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성된 플라즈마를 통과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.The first detector 112 can detect pulsed terahertz waves generated from the first emitter 111 and passing through the plasma formed inside the plasma chamber 10.
즉, 제1 에미터(111)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제1 투과 윈도우(11), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마 및 제2 투과 윈도우(12)를 차례로 통과하여 제1 디텍터(112)에 의해 검출될 수 있다.That is, the pulsed terahertz wave generated from the first emitter 111 sequentially passes through the first transmission window 11, the plasma formed inside the plasma chamber 10, and the second transmission window 12 to the first detector. It can be detected by (112).
상기 제1 연산부(113)는 제1 디텍터(112)에서 검출된 신호에 기반하여 플라즈마의 상태를 분석할 수 있다. 예를 들어, 제1 연산부(113)는 제1 디텍터(112)에서 검출된 펄스형 테라헤르츠파의 피크 위치를 통하여 플라즈마 환경에 따른 테라헤르츠파의 위상(time) 및 세기(amplitude) 변화를 연산할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 연산부(113)를 통하여, 플라즈마 환경에 따른 테라헤르츠파의 위상 및 세기 변화를 연산함으로써, 플라즈마의 상태를 모니터링할 수 있다.The first calculation unit 113 may analyze the state of plasma based on the signal detected by the first detector 112. For example, the first calculation unit 113 calculates changes in the phase (time) and intensity (amplitude) of the terahertz wave according to the plasma environment through the peak position of the pulsed terahertz wave detected by the first detector 112. can do. As such, according to an embodiment of the present invention, the state of the plasma can be monitored by calculating changes in the phase and intensity of the terahertz wave according to the plasma environment through the first calculation unit 113.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 모니터링 모듈(110)은 제1 에미터(111)로부터 발생되어 제1 투과 윈도우(11), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마 및 제2 투과 윈도우(12)를 차례로 통과하여 제1 디텍터(112)에 의해 검출되는 테라헤르츠파의 감도를 극대화하기 위하여, 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the first monitoring module 110 monitors the plasma generated from the first emitter 111 and formed inside the first transmission window 11 and the plasma chamber 10, and the second In order to maximize the sensitivity of the terahertz waves detected by the first detector 112 by sequentially passing through the transmission window 12, a first optical system 114 and a second optical system 115 may be further included.
상기 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)는 플라즈마 챔버(10)의 외측에 배치될 수 있다. 그리고 상기 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 일측에 배치되는 제1 에미터(111)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파의 전파 경로 상에 배치될 수 있다.The first optical system 114 and the second optical system 115 may be disposed outside the plasma chamber 10 . And the first optical system 114 and the second optical system 115 are disposed on the propagation path of the pulsed terahertz wave generated from the first emitter 111 disposed on one side in the circumferential direction of the plasma chamber 10. You can.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 광학계(114)는 제1 에미터(111)와 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 일측에 형성되는 제1 투과 윈도우(11) 사이에 마련될 수 있다. 또한, 상기 제2 광학계(115)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 타측에 형성되는 제2 투과 윈도우(12)와 제1 디텍터(112) 사이에 마련될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first optical system 114 may be provided between the first emitter 111 and the first transmission window 11 formed on one side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction. . Additionally, the second optical system 115 may be provided between the second transmission window 12 and the first detector 112 formed on the other side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction.
상기 제1 에미터(111)와 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)와 제1 디텍터(112)는 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성된 플라즈마를 사이에 두고 일 방향으로 정렬될 수 있다.The first emitter 111, the first optical system 114, the second optical system 115, and the first detector 112 may be aligned in one direction with the plasma formed inside the plasma chamber 10 interposed therebetween. .
상기 제1 에미터(111)로부터 발생되는 테라헤르츠파는 제1 광학계(114)를 통하여 플라즈마에 조사된 후 제2 광학계(115)에 의해 제1 디텍터(112)로 가이드될 수 있다.The terahertz wave generated from the first emitter 111 may be irradiated to plasma through the first optical system 114 and then guided to the first detector 112 by the second optical system 115.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 제1 광학계(114)와 제2 광학계(115)는 렌즈 형태로 구비될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of a lens.
도 5를 참조하면, 제1 광학계(114)와 제2 광학계(115)는 예를 들어, 볼록 렌즈 형태로 구비될 수 있다. 이때, 제1 투과 윈도우(11)와 제2 투과 윈도우(12)는 평면 렌즈 역할을 할 수 있다.Referring to FIG. 5, the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of, for example, a convex lens. At this time, the first transmission window 11 and the second transmission window 12 may function as a flat lens.
또한, 도 6을 참조하면, 제1 광학계(114)와 제2 광학계(115)는 예를 들어, F-THETA 렌즈 형태로 구비될 수 있다. 이때, 제1 투과 윈도우(11)와 제2 투과 윈도우(12)는 마찬가지로 평면 렌즈 역할을 할 수 있다.Additionally, referring to FIG. 6, the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of, for example, an F-THETA lens. At this time, the first transmission window 11 and the second transmission window 12 may similarly function as a plane lens.
하지만, 이 외에도 제1 광학계(114)와 제2 광학계(115)는 비구면 렌즈, Telecentric 렌즈, meniscus 렌즈, Axicon 렌즈 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로도 이루어질 수 있다.However, in addition to this, the first optical system 114 and the second optical system 115 may be formed of any one of an aspherical lens, a telecentric lens, a meniscus lens, and an axicon lens, or a combination thereof.
상기 제2 모니터링 모듈(120)은 플라즈마 챔버(10)의 외측에 웨이퍼를 향하도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 모니터링 모듈(120)은 웨이퍼의 두께 방향으로 배치될 수 있다.The second monitoring module 120 may be placed outside the plasma chamber 10 to face the wafer. At this time, the second monitoring module 120 may be arranged in the thickness direction of the wafer.
이러한 제2 모니터링 모듈(120)은 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정을 통해 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.This second monitoring module 120 can monitor a wafer on which a film is formed on the surface through a plasma process using terahertz waves.
이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 모니터링 모듈(120)은 투과 모드 및 반사 모드 중 어느 하나의 측정 모드를 통하여 상기 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the second monitoring module 120 may monitor the wafer through either a transmission mode or a reflection mode.
도 7을 참조하면, 상기 제2 모니터링 모듈(120)은 제2 에미터(121), 제2 디텍터(122) 및 제2 연산부(123)를 포함할 수 있으며, 이들을 통하여 투과 모드로 상기 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.Referring to FIG. 7, the second monitoring module 120 may include a second emitter 121, a second detector 122, and a second calculation unit 123, and may monitor the wafer in transmission mode through these. It can be monitored.
상기 제2 에미터(121)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제2 에미터(121)는 플라즈마 챔버(10)의 상단에 마련되는 제3 투과 윈도우(13)와 마주하게 배치될 수 있다.The second emitter 121 may be placed on the upper side of the plasma chamber 10. The second emitter 121 may be disposed to face the third transmission window 13 provided at the top of the plasma chamber 10.
이러한 제2 에미터(121)는 제3 투과 윈도우(13) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.This second emitter 121 can generate pulsed terahertz waves in the direction of the third transmission window 13.
상기 제2 디텍터(122)는 웨이퍼의 하측에 배치될 수 있다. 제2 디텍터(122)는 플라즈마 챔버(10)의 하측에 배치될 수 있다. 제2 디텍터(122)는 제2 에미터(121)와 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬될 수 있다.The second detector 122 may be placed on the lower side of the wafer. The second detector 122 may be placed below the plasma chamber 10 . The second detector 122 may be aligned with the second emitter 121 in the thickness direction of the wafer.
이러한 제2 디텍터(122)는 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.This second detector 122 can detect pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121 and passing through the wafer.
즉, 제2 에미터(121)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제3 투과 윈도우(13), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마, 플라즈마 챔버(10)의 바닥면에 안착되어 있는 웨이퍼 및 플라즈마 챔버(10)의 바닥면을 차례로 투과한 후 제2 디텍터(122)에 의해 검출될 수 있다.That is, the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 121 is transmitted through the third transmission window 13, the plasma formed inside the plasma chamber 10, the wafer seated on the bottom of the plasma chamber 10, and After sequentially passing through the bottom surface of the plasma chamber 10, it can be detected by the second detector 122.
상기 제2 연산부(123)는 제2 디텍터(122)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다. 제2 연산부(123)는 제2 디텍터(122)에서 검출된 테라헤르츠파의 위상, 세기, 굴절률 및 흡광 계수 변화를 통하여, 플라즈마 공정 시 웨이퍼의 상태, 예를 들어, 웨이퍼 상에 막으로 형성되는 SiN의 증착 두께를 모니터링할 수 있다.The second calculation unit 123 may analyze the state of the wafer based on the signal detected by the second detector 122. The second calculation unit 123 determines the state of the wafer during the plasma process, for example, the state of the wafer formed as a film on the wafer, through changes in the phase, intensity, refractive index, and extinction coefficient of the terahertz wave detected by the second detector 122. The deposition thickness of SiN can be monitored.
이때, 제2 모니터링 모듈(120)은 제2 에미터(121) 및 제2 디텍터(122)를 통하여 웨이퍼 상에 구획되어 있는 픽셀들 중 단일 픽셀을 타겟으로 모니터링할 수 있으며, 동시에 다수의 픽셀에 대해서도 모니터링할 수 있다. 이때, 동시에 다수의 픽셀에 대한 모니터링은 단일 픽셀을 타겟으로 모니터링하는 제2 에미터(121)와 제2 디텍터(122)로 다수의 픽셀을 스캐닝하는 방식으로 이루어질 수 있다.At this time, the second monitoring module 120 can target a single pixel among the pixels partitioned on the wafer through the second emitter 121 and the second detector 122, and can simultaneously monitor multiple pixels. It can also be monitored. At this time, monitoring of multiple pixels at the same time can be accomplished by scanning multiple pixels with the second emitter 121 and second detector 122, which monitor a single pixel as a target.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 모니터링 모듈(120)은 제2 에미터(121)로부터 발생되어 제3 투과 윈도우(13), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마, 플라즈마 챔버(10)의 바닥면에 안착되어 있는 웨이퍼 및 플라즈마 챔버(10)의 바닥면을 차례로 투과하여 제2 디텍터(122)에 의해 검출되는 테라헤르츠파의 감도를 극대화하기 위하여, 제3 광학계(124) 및 제4 광학계(125)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the second monitoring module 120 monitors the plasma generated from the second emitter 121 and formed inside the third transmission window 13 and the plasma chamber 10, the plasma chamber. In order to maximize the sensitivity of the terahertz wave detected by the second detector 122 by sequentially passing through the wafer seated on the bottom surface of the plasma chamber 10 and the bottom surface of the plasma chamber 10, a third optical system 124 is installed. and a fourth optical system 125.
상기 제3 광학계(124)와 제4 광학계(125)는 플라즈마 챔버(10)의 외측에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제3 광학계(124)와 제4 광학계(125)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치되는 제2 에미터(121)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파의 전파 경로 상에 배치될 수 있다.The third optical system 124 and the fourth optical system 125 may be disposed outside the plasma chamber 10 . In addition, the third optical system 124 and the fourth optical system 125 may be placed on the propagation path of the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 121 disposed on the upper side of the plasma chamber 10. there is.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 광학계(124)는 제2 에미터(121)와 플라즈마 챔버(10)의 상측에 형성되는 제3 투과 윈도우(13) 사이에 마련될 수 있다. 또한, 상기 제4 광학계(125)는 웨이퍼와 제2 디텍터(122) 사이, 보다 상세하게는 플라즈마 챔버(10)의 바닥면과 제2 디텍터(122) 사이에 마련될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the third optical system 124 may be provided between the second emitter 121 and the third transmission window 13 formed on the upper side of the plasma chamber 10. Additionally, the fourth optical system 125 may be provided between the wafer and the second detector 122, more specifically, between the bottom surface of the plasma chamber 10 and the second detector 122.
상기 제2 에미터(121)와 제3 광학계(124) 및 제4 광학계(125)와 제2 디텍터(122)는 플라즈마 챔버(10) 내부에 안착되어 있는 웨이퍼를 사이에 두고 일 방향, 즉, 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬될 수 있다.The second emitter 121, the third optical system 124, the fourth optical system 125, and the second detector 122 are directed in one direction with the wafer seated inside the plasma chamber 10 interposed, that is, It can be aligned in the thickness direction of the wafer.
상기 제2 에미터(121)로부터 발생되는 테라헤르츠파는 제3 광학계(124)를 통하여 웨이퍼에 조사되고, 상기 웨이퍼를 투과한 후 상기 제4 광학계(125)에 의해 제2 디텍터(122)로 가이드될 수 있다.The terahertz wave generated from the second emitter 121 is irradiated to the wafer through the third optical system 124, and after passing through the wafer, is guided to the second detector 122 by the fourth optical system 125. It can be.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 제3 광학계(124) 및 제4 광학계(125)는 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)와 마찬가지로 렌즈 형태로 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the third optical system 124 and the fourth optical system 125 may be provided in the form of a lens, like the first optical system 114 and the second optical system 115.
제3 광학계(124) 및 제4 광학계(125)는 예를 들어, 볼록 렌즈, F-THETA 렌즈, 평면 렌즈, 비구면 렌즈, Telecentric 렌즈, meniscus 렌즈, Axicon 렌즈 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.The third optical system 124 and the fourth optical system 125 may be, for example, made of any one or a combination of a convex lens, an F-THETA lens, a flat lens, an aspherical lens, a Telecentric lens, a meniscus lens, and an Axicon lens. there is.
한편, 도 8을 참조하면, 상기 제2 모니터링 모듈(120)은 제3 디텍터(126), 제3 연산부(127) 및 제5 광학계(128)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 제2 모니터링 모듈(120)은 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 반사 모드로 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 8, the second monitoring module 120 may further include a third detector 126, a third calculation unit 127, and a fifth optical system 128. Through this, the second monitoring module 120 can switch the transmission mode to the reflection mode and monitor the wafer in the reflection mode.
상기 제3 디텍터(126)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제3 디텍터(126)는 제2 에미터(121)의 일측에 배치될 수 있다. 이때, 제3 디텍터(126)는 제2 에미터(121)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파의 전파 경로와 다른 경로를 향하도록 배치될 수 있다.The third detector 126 may be placed on the upper side of the plasma chamber 10. The third detector 126 may be placed on one side of the second emitter 121. At this time, the third detector 126 may be arranged to face a path different from the propagation path of the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 121.
이러한 제3 디텍터(126)는 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.This third detector 126 can detect pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121, irradiated to the wafer, and then reflected from the wafer.
상기 제3 연산부(127)는 제3 디텍터(126)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다. 예를 들어, 제3 연산부(127)는 테라헤르츠파의 굴절률과, 웨이퍼 상에 형성되는 SiN 막의 두께 관계 및 테라헤르츠파의 흡광 계수와 SiN 막의 두께 관계를 통하여 SiN의 증착 두께를 예측할 수 있다.The third calculation unit 127 may analyze the state of the wafer based on the signal detected by the third detector 126. For example, the third calculation unit 127 can predict the SiN deposition thickness through the relationship between the refractive index of the terahertz wave and the thickness of the SiN film formed on the wafer, and the relationship between the extinction coefficient of the terahertz wave and the thickness of the SiN film.
상기 제5 광학계(128)는 제3 광학계(124)와 제3 디텍터(126) 사이에 마련될 수 있다. 이에, 제2 에미터(121)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제3 광학계(124)를 통하여 웨이퍼에 조사된 후 웨이퍼로부터 반사되고, 상기 제3 광학계(124)에 의해 집속되어 제5 광학계(128) 측으로 조사될 수 있다. 제5 광학계(128) 측으로 조사된 테라헤르츠파는 제5 광학계(128)에 의해 제3 디텍터(126)로 가이드될 수 있다.The fifth optical system 128 may be provided between the third optical system 124 and the third detector 126. Accordingly, the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 121 is irradiated to the wafer through the third optical system 124 and then reflected from the wafer, and is focused by the third optical system 124 to produce a fifth optical system ( 128) can be investigated. Terahertz waves irradiated toward the fifth optical system 128 may be guided to the third detector 126 by the fifth optical system 128.
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에 대하여 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 12.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 나타낸 블록도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈을 설명하기 위한 모식도이며, 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 투과 모드를 설명하기 위한 모식도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 반사 모드를 설명하기 위한 모식도이다.Figure 9 is a block diagram showing a plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention, and Figure 10 is a first monitoring of the plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention. It is a schematic diagram for explaining the module, and FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the transmission mode of the second monitoring module in the plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the transmission mode of the second monitoring module of the present invention. This is a schematic diagram for explaining the reflection mode of the second monitoring module in a plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(200)는 제1 모니터링 모듈(210) 및 제2 모니터링 모듈(220)을 포함하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 9, a plasma process monitoring device 200 according to another embodiment of the present invention may be formed to include a first monitoring module 210 and a second monitoring module 220.
본 발명의 다른 실시 예는 본 발명의 일 실시 예와 비교하여, 광학계가 생략되는 대신 에미터와 디텍터가 움직이는 것에만 차이가 있을 뿐이므로, 나머지 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Compared to one embodiment of the present invention, another embodiment of the present invention differs only in that the optical system is omitted and the emitter and detector move, so the remaining identical components are assigned the same reference numerals, Detailed descriptions of these will be omitted.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제1 모니터링 모듈(210)은 제1 에미터(211), 제1 디텍터(212) 및 제1 연산부(213)를 포함할 수 있다.As shown in Figure 10, according to another embodiment of the present invention, the first monitoring module 210 may include a first emitter 211, a first detector 212, and a first operation unit 213. there is.
상기 제1 에미터(211)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 외측에 배치될 수 있다. 제1 에미터(211)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 일측에 마련되는 제1 투과 윈도우(11)와 마주하게 배치될 수 있다. 이러한 제1 에미터(211)는 제1 투과 윈도우(11) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.The first emitter 211 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first emitter 211 may be disposed to face the first transmission window 11 provided on one side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction. This first emitter 211 can generate pulse-type terahertz waves in the direction of the first transmission window 11.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 에미터(211)는 제1 투과 윈도우(11)의 폭 방향으로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 이에 따라, 제1 에미터(211)는 제1 투과 윈도우(11)의 폭 방향으로 이동하면서 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.At this time, according to another embodiment of the present invention, the first emitter 211 may be provided to be movable in the width direction of the first transmission window 11. Accordingly, the first emitter 211 can generate terahertz waves while moving in the width direction of the first transmission window 11.
상기 제1 디텍터(212)는 제1 에미터(211)와 마찬가지로, 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 외측에 배치될 수 있다. 상기 제1 디텍터(212)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 타측에 마련되는 제2 투과 윈도우(120)와 마주하게 배치될 수 있다. 제1 디텍터(212)는 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성된 플라즈마를 사이에 두고 제1 에미터(211)와 일 방향으로 정렬될 수 있다.Like the first emitter 211, the first detector 212 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first detector 212 may be disposed to face the second transmission window 120 provided on the other side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first detector 212 may be aligned with the first emitter 211 in one direction with the plasma formed inside the plasma chamber 10 interposed therebetween.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 디텍터(212)는 제1 에미터(211)의 이동에 연동될 수 있다. 이에 따라, 제1 디텍터(212)는 제2 투과 윈도우(12)의 폭 방향으로 이동 가능할 수 있다. 이러한 제1 디텍터(212)는 제1 에미터(211)의 이동에 연동되어 제2 투과 윈도우(12)의 폭 방향으로 이동하면서 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.At this time, according to another embodiment of the present invention, the first detector 212 may be linked to the movement of the first emitter 211. Accordingly, the first detector 212 may be movable in the width direction of the second transmission window 12. This first detector 212 can detect terahertz waves while moving in the width direction of the second transmission window 12 in conjunction with the movement of the first emitter 211.
제1 에미터(111)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제1 투과 윈도우(11), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마 및 제2 투과 윈도우(12)를 차례로 통과하여 제1 디텍터(112)에 의해 검출될 수 있다.The pulsed terahertz wave generated from the first emitter 111 sequentially passes through the first transmission window 11, the plasma formed inside the plasma chamber 10, and the second transmission window 12 to the first detector 112. ) can be detected by.
상기 제1 연산부(213)는 제1 디텍터(212)에서 검출된 신호에 기반하여 플라즈마의 상태를 분석할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 연산부(213)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 연산부(도 4의 113)와 동일한 기능 및 작용을 하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The first calculation unit 213 may analyze the state of plasma based on the signal detected by the first detector 212. Since the first calculation unit 213 according to another embodiment of the present invention has the same function and operation as the first calculation unit (113 in FIG. 4) according to an embodiment of the present invention, detailed description thereof will be omitted.
제2 모니터링 모듈(220)은 플라즈마 챔버(10)의 외측에 웨이퍼의 두께 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 제2 모니터링 모듈(220)은 테라헤르츠파를 이용하여 플라즈마 공정을 통해 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 모니터링할 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제2 모니터링 모듈(220)은 투과 모드 및 반사 모드 중 어느 하나의 측정 모드를 통하여 상기 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.The second monitoring module 220 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the thickness direction of the wafer. This second monitoring module 220 can monitor a wafer on which a film is formed on the surface through a plasma process using terahertz waves. At this time, according to another embodiment of the present invention, the second monitoring module 220 may monitor the wafer through either a transmission mode or a reflection mode.
도 11을 참조하면, 상기 제2 모니터링 모듈(220)은 제2 에미터(221), 제2 디텍터(222) 및 제2 연산부(223)를 포함할 수 있다. 이를 통하여, 상기 제2 모니터링 모듈(220)은 투과 모드로 상기 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.Referring to FIG. 11, the second monitoring module 220 may include a second emitter 221, a second detector 222, and a second calculation unit 223. Through this, the second monitoring module 220 can monitor the wafer in transmission mode.
상기 제2 에미터(221)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제2 에미터(221)는 플라즈마 챔버(10)의 상단에 마련되는 제3 투과 윈도우(13)와 마주하게 배치될 수 있다.The second emitter 221 may be placed on the upper side of the plasma chamber 10. The second emitter 221 may be disposed to face the third transmission window 13 provided at the top of the plasma chamber 10.
이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 에미터(221)는 제3 투과 윈도우(13)의 폭 방향으로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 이에 따라, 제2 에미터(221)는 제3 투과 윈도우(13)의 폭 방향으로 이동하면서 제3 투과 윈도우(13) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.At this time, according to another embodiment of the present invention, the second emitter 221 may be provided to be movable in the width direction of the third transmission window 13. Accordingly, the second emitter 221 may generate pulse-type terahertz waves in the direction of the third transmission window 13 while moving in the width direction of the third transmission window 13 .
제2 디텍터(222)는 웨이퍼의 하측에 배치될 수 있다. 제2 디텍터(222)는 플라즈마 챔버(10)의 하측에 배치될 수 있다. 제2 디텍터(222)는 제2 에미터(221)와 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬될 수 있다.The second detector 222 may be placed on the lower side of the wafer. The second detector 222 may be disposed below the plasma chamber 10. The second detector 222 may be aligned with the second emitter 221 in the thickness direction of the wafer.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 디텍터(222)는 제2 에미터(221)의 이동에 연동될 수 있다. 이에 따라, 제2 디텍터(222)는 웨이퍼의 폭 방향으로 이동 가능할 수 있다. 이러한 제2 디텍터(222)는 제1 에미터(221)의 이동에 연동되어 웨이퍼의 폭 방향으로 이동하면서 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the second detector 222 may be linked to the movement of the second emitter 221. Accordingly, the second detector 222 may be movable in the width direction of the wafer. This second detector 222 is linked to the movement of the first emitter 221 and can detect pulsed terahertz waves penetrating the wafer while moving in the width direction of the wafer.
즉, 제2 에미터(221)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제3 투과 윈도우(13), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마, 플라즈마 챔버(10)의 바닥면에 안착되어 있는 웨이퍼 및 플라즈마 챔버(10)의 바닥면을 차례로 투과하여 제2 디텍터(222)에 의해 검출될 수 있다.That is, the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 221 is transmitted through the third transmission window 13, the plasma formed inside the plasma chamber 10, the wafer seated on the bottom of the plasma chamber 10, and It may sequentially penetrate the bottom surface of the plasma chamber 10 and be detected by the second detector 222.
상기 제2 연산부(223)는 제2 디텍터(222)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제2 연산부(223)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 연산부(도 7의 123)와 동일한 기능 및 작용을 하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The second calculation unit 223 may analyze the state of the wafer based on the signal detected by the second detector 222. Since the second calculation unit 223 according to another embodiment of the present invention has the same function and operation as the second calculation unit (123 in FIG. 7) according to one embodiment of the present invention, detailed description thereof will be omitted.
한편, 도 12를 참조하면, 상기 제2 모니터링 모듈(220)은 제3 디텍터(226), 제3 연산부(227) 및 제6 광학계(229)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 제2 모니터링 모듈(220)은 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 반사 모드로 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 12 , the second monitoring module 220 may further include a third detector 226, a third calculation unit 227, and a sixth optical system 229. Through this, the second monitoring module 220 can switch the transmission mode to the reflection mode and monitor the wafer in the reflection mode.
상기 제3 디텍터(226)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제3 디텍터(226)는 제2 에미터(221)의 일측에 배치될 수 있다. 이때, 제3 디텍터(226)는 제2 에미터(221)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파의 전파 경로와 다른 경로를 향하도록 배치될 수 있다.The third detector 226 may be placed on the upper side of the plasma chamber 10. The third detector 226 may be placed on one side of the second emitter 221. At this time, the third detector 226 may be arranged to face a path different from the propagation path of the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 221.
이러한 제3 디텍터(226)는 제2 에미터(221)로부터 발생되어 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.This third detector 226 can detect pulsed terahertz waves generated from the second emitter 221, irradiated to the wafer, and then reflected from the wafer.
상기 제3 연산부(227)는 제3 디텍터(226)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제3 연산부(227)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제3 연산부(도 8의 127)와 동일한 기능 및 작용을 하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The third calculation unit 227 may analyze the state of the wafer based on the signal detected by the third detector 226. Since the third operation unit 227 according to another embodiment of the present invention has the same function and operation as the third operation unit (127 in FIG. 8) according to an embodiment of the present invention, detailed description thereof will be omitted.
상기 제6 광학계(229)는 웨이퍼와 제3 디텍터(226) 사이에 마련될 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제6 광학계(229)는 제2 에미터(221)의 이동에 연동될 수 있다. 이에 따라, 제6 광학계(229)는 웨이퍼의 폭 방향으로 이동 가능할 수 있다.The sixth optical system 229 may be provided between the wafer and the third detector 226. At this time, according to another embodiment of the present invention, the sixth optical system 229 may be linked to the movement of the second emitter 221. Accordingly, the sixth optical system 229 may be movable in the width direction of the wafer.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제2 에미터(221)는 제3 투과 윈도우(13)의 폭 방향으로 이동하면서 펄스형 테라헤르츠파를 발생시키며, 제6 광학계(229)는 제2 에미터(221)의 이동에 연동되면서 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 제3 디텍터(226)로 가이드할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the second emitter 221 generates a pulsed terahertz wave while moving in the width direction of the third transmission window 13, and the sixth optical system 229 is connected to the second emitter. In conjunction with the movement of 221, the pulsed terahertz wave reflected from the wafer can be guided to the third detector 226.
한편, 도 13 내지 도 15는 본 발명의 투과 모드를 통하여 SiN의 증착 두께가 다른 웨이퍼를 모니터링한 결과로, 도 13은 각 웨이퍼 별 펄스형 테라헤르츠파의 파형을 나타낸 그래프이고, 도 14는 각 웨이퍼 별 펄스형 테라헤르츠파의 굴절률 변화를 나타낸 그래프이며, 도 15는 각 웨이퍼 별 펄스형 테라헤르츠파의 흡광 계수 변화를 나타낸 그래프이다.Meanwhile, Figures 13 to 15 are the results of monitoring wafers with different SiN deposition thicknesses through the transmission mode of the present invention, Figure 13 is a graph showing the waveform of a pulsed terahertz wave for each wafer, and Figure 14 is a graph showing the waveform of each wafer. This is a graph showing the change in refractive index of pulsed terahertz waves for each wafer, and Figure 15 is a graph showing the change in extinction coefficient of pulsed terahertz waves for each wafer.
이들 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 웨이퍼 상에 증착되는 SiN의 두께가 증가할수록, 테라헤르츠파의 굴절률은 감소하고, 테라헤르츠파의 흡광 계수는 증가하는 경향을 확인할 수 있다. 즉, 테라헤르츠파의 굴절률이 감소하고 흡광 계수가 증가하는 것으로 모니터링된 경우, SiN의 증착 두께가 증가되는 것으로 분석할 수 있다.As shown in these graphs, as the thickness of SiN deposited on the wafer increases, the refractive index of the terahertz wave decreases and the extinction coefficient of the terahertz wave tends to increase. That is, when it is monitored that the refractive index of the terahertz wave decreases and the extinction coefficient increases, it can be analyzed that the SiN deposition thickness increases.
도 16 및 도 17은 본 발명의 반사 모드를 통하여 SiN 두께를 예측하기 위한 그래프들로, 도 16은 테라헤르츠파의 굴절률과 SiN의 두께 관계를 커브 피팅한 그래프이고, 도 17은 테라헤르츠파의 흡광 계수와 SiN의 두께 관계를 커브 피팅한 그래프이다.Figures 16 and 17 are graphs for predicting SiN thickness through the reflection mode of the present invention. Figure 16 is a curve fitting graph of the relationship between the refractive index of terahertz waves and the thickness of SiN, and Figure 17 is a graph of terahertz wave refractive index and SiN thickness. This is a curve fitting graph of the relationship between the extinction coefficient and the thickness of SiN.
이들 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 실제 측정 데이터(measured data)에 기반하여 추정 데이터(estimation data)를 산출하여, 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 SiN의 두께를 예측할 수 있다.As shown in these graphs, the thickness of SiN deposited on a silicon wafer can be predicted by calculating estimation data based on actual measured data.
도 18 내지 도 20은 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 물질(nitride, photo resist, thermal oxide)에 따른 테라헤르츠파의 굴절률, 흡광 계수 및 굴절률과 흡광 계수의 관계로 구분한 그래프들이다.Figures 18 to 20 are graphs showing the refractive index, extinction coefficient, and relationship between the refractive index and extinction coefficient of terahertz waves according to the materials (nitride, photo resist, thermal oxide) deposited on the silicon wafer.
이들 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 테라헤르츠파는 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 물질의 종류에 따라 광학적 특성이 다르게 작용하기 때문에 굴절률, 흡광 계수 범위가 물질 별로 모두 다르다. 이에 따라, 테라헤르츠파를 통하여 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 물질의 종류를 예측할 수 있음이 확인되었다.As shown in these graphs, terahertz waves have different optical properties depending on the type of material deposited on the silicon wafer, so the refractive index and extinction coefficient range are different for each material. Accordingly, it was confirmed that the type of material deposited on a silicon wafer can be predicted through terahertz waves.
한편, 도 21은 펄스형 테라헤르츠 장비의 투과 모드를 통해 수집된 테라헤르츠파의 파형을 나타낸 그래프이다. 펄스형 테라헤르츠 장비를 통해 수집한 파형의 피크 위치를 통하여, 플라즈마 환경에 따른 위상(time) 및 세기(amplitude) 변화의 계산이 가능하다. 이에 따라, 테라헤르츠파를 이용하여 플라즈마 상태를 모니터링할 수 있다.Meanwhile, Figure 21 is a graph showing the waveform of terahertz waves collected through the transmission mode of pulsed terahertz equipment. Through the peak position of the waveform collected through pulsed terahertz equipment, it is possible to calculate changes in phase (time) and intensity (amplitude) depending on the plasma environment. Accordingly, the plasma state can be monitored using terahertz waves.
또한, 도 22 내지 도 24는 본 발명의 투과 모드를 이용한 플라즈마 공정 조건 별 테라헤르츠파, 이의 세기 변화 및 위상 변화를 나타낸 그래프들이다.In addition, Figures 22 to 24 are graphs showing terahertz waves, intensity changes, and phase changes for each plasma process condition using the transmission mode of the present invention.
이들 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 플라즈마 생성을 위한 RF 발생기의 출력 및 질량 유량이 높을수록 플라즈마의 강도가 높아져, 이를 통과하는 테라헤르츠파의 세기 및 위상이 점점 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 테라헤르츠파의 세기 및 위상 변화를 각각 분석함으로써, 플라즈마 공정 조건의 구분이 가능하다.As shown in these graphs, it can be seen that the higher the output and mass flow rate of the RF generator for plasma generation, the higher the intensity of the plasma, and the intensity and phase of the terahertz wave passing through it gradually decreases. By analyzing the intensity and phase changes of these terahertz waves, it is possible to distinguish plasma process conditions.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법에 대하여, 도 25를 참조하여 설명하기로 한다. 여기서, 각 구성요소들의 도면 부호는 도 1 내지 도 8을 참조하기로 한다.Hereinafter, a plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 25. Here, the reference numerals of each component refer to FIGS. 1 to 8.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법을 나타낸 흐름도이다.Figure 25 is a flowchart showing a plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
도 25를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법은 S110 단계 및 S120 단계를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)를 통하여 실행될 수 있다.Referring to FIG. 25, the plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention may include steps S110 and S120. At this time, the plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention can be performed through the plasma process monitoring device 100 using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
S110 단계Step S110
S110 단계는 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 챔버(10)의 내부에 인입되어 있는 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 단계이다.Step S110 is a step of monitoring plasma formed inside the plasma chamber 10 during a plasma process to form a film on a wafer inserted into the plasma chamber 10 using terahertz waves.
상기 S110 단계에서는 먼저, 제1 에미터(111)를 통하여, 플라즈마 챔버(10)의 내부 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.In step S110, first, a pulsed terahertz wave can be generated in the inner direction of the plasma chamber 10 through the first emitter 111.
그 다음, S110 단계에서는 제1 디텍터(112)를 통하여, 식각이나 증착 공정과 같은 플라즈마 공정 시 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마를 통과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.Next, in step S110, a pulsed terahertz wave passing through the plasma formed inside the plasma chamber 10 during a plasma process such as an etching or deposition process can be detected through the first detector 112.
그 다음, S110 단계에서는 제1 연산부(113)를 통하여, 제1 디텍터(112)에서 검출된 신호에 기반하여 플라즈마의 상태를 분석할 수 있다.Next, in step S110, the state of the plasma can be analyzed based on the signal detected by the first detector 112 through the first calculation unit 113.
이때, S110 단계에서는 제1 에미터(111)로부터 발생되어 플라즈마를 통과한 후 제1 디텍터(112)에 의해 검출되는 펄스형 테라헤르츠파의 감도를 극대화하기 위하여, 제1 에미터(111)와 제1 투과 윈도우(11) 사이에 제1 광학계(114)를 배치하고, 제2 투과 윈도우(12)와 제1 디텍터(112) 사이에 제2 광학계(115)를 배치할 수 있다.At this time, in step S110, in order to maximize the sensitivity of the pulsed terahertz wave generated from the first emitter 111 and detected by the first detector 112 after passing through the plasma, the first emitter 111 and The first optical system 114 may be disposed between the first transmission window 11 and the second optical system 115 may be disposed between the second transmission window 12 and the first detector 112.
여기서, 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)는 렌즈 형태로 구비될 수 있으며, 예를 들어, 볼록 렌즈, 평면 렌즈, F-THETA 렌즈, 비구면 렌즈, Telecentric 렌즈, meniscus 렌즈, Axicon 렌즈 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 구비될 수 있다.Here, the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of lenses, for example, a convex lens, a flat lens, an F-THETA lens, an aspherical lens, a Telecentric lens, a meniscus lens, and an Axicon lens. It may be provided as any one or a combination thereof.
S120 단계Step S120
S120 단계는 펄스형 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 모니터링하는 단계이다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, S110 단계인 플라즈마를 모니터링하는 단계와, S120 단계인 웨이퍼를 모니터링하는 단계는 동시에 진행될 수 있다.Step S120 is a step of monitoring a wafer on which a film is formed on the surface through a plasma process using pulsed terahertz waves. At this time, according to an embodiment of the present invention, the step of monitoring the plasma in step S110 and the step of monitoring the wafer in step S120 may be performed simultaneously.
S120 단계에서는 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.In step S120, the state of the wafer can be analyzed based on the signal detected from the pulsed terahertz wave passing through the wafer.
이를 위해, 상기 S120 단계에서는 먼저, 웨이퍼의 상측에 마련되는 제2 에미터(121)를 통하여, 웨이퍼 측으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.To this end, in step S120, a pulsed terahertz wave can first be generated toward the wafer through the second emitter 121 provided on the upper side of the wafer.
그 다음, S120 단계에서는 제2 디텍터(122)를 통하여, 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.Next, in step S120, the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 121 and passing through the wafer can be detected through the second detector 122.
그 다음, S120 단계에서는 제2 연산부(123)를 통하여, 제2 디텍터(122)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.Next, in step S120, the state of the wafer can be analyzed based on the signal detected by the second detector 122 through the second calculation unit 123.
이때, S120 단계에서는 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼를 투과한 후 제2 디텍터(122)에 의해 검출되는 펄스형 테라헤르츠파의 감도를 극대화하기 위하여, 제2 에미터(121)와 웨이퍼 사이에 제3 광학계(124)를 배치하고, 웨이퍼와 제2 디텍터(122) 사이에 제4 광학계(124)를 배치할 수 있다.At this time, in step S120, in order to maximize the sensitivity of the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 121 and detected by the second detector 122 after passing through the wafer, the second emitter 121 and A third optical system 124 may be placed between the wafers, and a fourth optical system 124 may be placed between the wafer and the second detector 122.
여기서, 상기 제3 광학계(124)와 제4 광학계(124)는 플라즈마 챔버(10)의 외부에 배치될 수 있다.Here, the third optical system 124 and the fourth optical system 124 may be disposed outside the plasma chamber 10.
한편, 상기 S120 단계에서는 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수도 있다.Meanwhile, in step S120, the state of the wafer may be analyzed based on a signal detected from a pulsed terahertz wave reflected from the wafer.
이를 위해, 상기 S120 단계에서는 웨이퍼의 상측에 마련되어 있는 제2 에미터(121)를 통하여, 웨이퍼 측으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.To this end, in step S120, a pulsed terahertz wave can be generated toward the wafer through the second emitter 121 provided on the upper side of the wafer.
그 다음, S120 단계에서는 제2 에미터(121)의 일측에 마련되어 있는 제3 디텍터(126)를 통하여, 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.Next, in step S120, pulse-type Terra generated from the second emitter 121 is irradiated to the wafer and then reflected from the wafer through the third detector 126 provided on one side of the second emitter 121. Hertz waves can be detected.
그 다음, S120 단계에서는 제3 연산부(127)를 통하여, 제3 디텍터(126)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.Next, in step S120, the state of the wafer can be analyzed based on the signal detected by the third detector 126 through the third calculation unit 127.
이때, 상기 S120 단계에서는 웨이퍼로부터 반사되고 제3 광학계(124)에 의해 집속된 펄스형 테라헤르츠파를 제3 디텍터(126)로 가이드하기 위하여, 제3 광학계(124)와 제3 디텍터(126) 사이에 제5 광학계(128)를 배치할 수 있다.At this time, in step S120, the third optical system 124 and the third detector 126 are used to guide the pulsed terahertz wave reflected from the wafer and focused by the third optical system 124 to the third detector 126. The fifth optical system 128 may be placed between them.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.Above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments and should be interpreted in accordance with the appended claims. Additionally, those skilled in the art should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.
100, 200; 플라즈마 공정 모니터링 장치
110, 210; 제1 모니터링 모듈
111, 211; 제1 에미터
112, 212; 제1 디텍터
113, 213; 제1 연산부
114, 115, 124, 125, 128, 229; 제1 광학계 내지 제6 광학계
120, 220; 제2 모니터링 모듈
121, 221; 제2 에미터
122, 222; 제2 디텍터
123, 223; 제2 연산부
126, 226; 제3 디텍터
127, 227; 제3 연산부
10; 플라즈마 챔버
11, 12, 13; 제1 투과 윈도우 내지 제3 투과 윈도우100, 200; Plasma process monitoring device
110, 210; 1st monitoring module
111, 211; 1st emitter
112, 212; 1st detector
113, 213; 1st operation unit
114, 115, 124, 125, 128, 229; First to sixth optical systems
120, 220; Second monitoring module
121, 221; secondary emitter
122, 222; 2nd detector
123, 223; 2nd operation unit
126, 226; 3rd detector
127, 227; 3rd operation unit
10; plasma chamber
11, 12, 13; First transmission window to third transmission window
Claims (14)
상기 웨이퍼를 향하도록 상기 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 배치되며, 상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 제2 모니터링 모듈;을 포함하되,
상기 플라즈마 챔버의 상측에는 제3 투과 윈도우가 마련되며,
상기 제2 모니터링 모듈은 투과 모드로 상기 웨이퍼를 모니터링하되,
상기 제3 투과 윈도우와 마주하게 배치되며, 상기 제3 투과 윈도우 방향으로 테라헤르츠파를 발생시키는 제2 에미터;
상기 웨이퍼의 하측에 배치되어 상기 제2 에미터와 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼를 투과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제2 디텍터; 및
상기 제2 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제2 연산부를 포함하며,
상기 제2 에미터는 상기 제3 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제2 디텍터는 상기 제2 에미터의 이동에 연동되어 상기 웨이퍼의 폭 방향으로 이동하면서 상기 웨이퍼를 투과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하며,
상기 제2 모니터링 모듈은 상기 제2 에미터와 제2 디텍터를 통하여 상기 웨이퍼 상에 구획되어 있는 픽셀들 중 단일 픽셀을 타겟으로 모니터링하는 동시에, 상기 단일 픽셀을 타겟으로 모니터링하는 제2 에미터와 제2 디텍터로 상기 픽셀들을 스캐닝하는 방식으로 상기 픽셀들에 대해서 모니터링하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
It is disposed in a direction parallel to the width direction of the wafer on the outside of the plasma chamber into which the wafer is inserted, and is formed inside the plasma chamber during a plasma process to form a film on the wafer using terahertz waves. a first monitoring module that monitors the plasma; and
A second monitoring module is disposed on the outside of the plasma chamber in the thickness direction of the wafer to face the wafer, and monitors the wafer on which a film is formed on the surface through the plasma process using the terahertz wave. However,
A third transmission window is provided on the upper side of the plasma chamber,
The second monitoring module monitors the wafer in transmission mode,
a second emitter disposed facing the third transmission window and generating terahertz waves in the direction of the third transmission window;
a second detector disposed below the wafer and aligned with the second emitter in the thickness direction of the wafer, and detecting the terahertz wave generated from the second emitter and passing through the wafer; and
It includes a second calculation unit that analyzes the state of the wafer based on the signal detected by the second detector,
The second emitter generates the terahertz wave while moving in the width direction of the third transmission window, and the second detector moves in the width direction of the wafer in conjunction with the movement of the second emitter to detect the wafer. Detecting the terahertz waves passing through,
The second monitoring module monitors a single pixel among the pixels partitioned on the wafer through the second emitter and the second detector as a target, and at the same time monitors the single pixel as a target and a second emitter and a second detector that monitor the single pixel as the target. 2 A plasma process monitoring device using terahertz waves that monitors the pixels by scanning the pixels with a detector.
상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공되는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 1,
A plasma process monitoring device using terahertz waves, wherein the terahertz waves are provided in a pulsed type.
상기 플라즈마 챔버의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우 및 제2 투과 윈도우가 각각 마련되며,
상기 제1 모니터링 모듈은,
상기 제1 투과 윈도우와 마주하게 배치되며, 상기 제1 투과 윈도우 방향으로 테라헤르츠파를 발생시키는 제1 에미터;
상기 제2 투과 윈도우와 마주하게 배치되어 상기 제1 에미터와 일 방향으로 정렬되며, 상기 제1 에미터로부터 발생되어 상기 플라즈마 챔버 내부에 형성된 플라즈마를 통과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제1 디텍터; 및
상기 제1 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 플라즈마의 상태를 분석하는 제1 연산부를 포함하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 1,
A first transmission window and a second transmission window are provided on one side and the other side of the plasma chamber in the circumferential direction facing each other, respectively,
The first monitoring module is,
a first emitter disposed to face the first transmission window and generating terahertz waves in the direction of the first transmission window;
A first detector arranged to face the second transmission window and aligned in one direction with the first emitter, detecting the terahertz wave generated from the first emitter and passing through the plasma formed inside the plasma chamber. ; and
A plasma process monitoring device using terahertz waves, including a first calculation unit that analyzes the state of the plasma based on the signal detected by the first detector.
상기 제1 모니터링 모듈은 제1 광학계 및 제2 광학계를 더 포함하되,
상기 제1 광학계는 상기 제1 에미터와 제1 투과 윈도우 사이에 마련되고, 상기 제2 광학계는 상기 제2 투과 윈도우와 상기 제1 디텍터 사이에 마련되며,
상기 제1 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제1 광학계를 통하여 상기 플라즈마에 조사된 후 상기 제2 광학계에 의해 상기 제1 디텍터로 가이드되는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to clause 3,
The first monitoring module further includes a first optical system and a second optical system,
The first optical system is provided between the first emitter and the first transmission window, and the second optical system is provided between the second transmission window and the first detector,
The terahertz wave generated from the first emitter is irradiated to the plasma through the first optical system and then guided to the first detector by the second optical system.
상기 제1 에미터는 상기 제1 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제1 디텍터는 상기 제1 에미터의 이동에 연동되어 상기 제2 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 검출하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to clause 3,
The first emitter generates the terahertz wave while moving in the width direction of the first transmission window, and the first detector moves in the width direction of the second transmission window in conjunction with the movement of the first emitter. A plasma process monitoring device using terahertz waves that detects the terahertz waves.
상기 제2 모니터링 모듈은 제3 광학계 및 제4 광학계를 더 포함하되,
상기 제3 광학계는 상기 제2 에미터와 제3 투과 윈도우 사이에 마련되고, 상기 제4 광학계는 상기 웨이퍼와 상기 제2 디텍터 사이에 마련되며,
상기 제2 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제3 광학계를 통하여 상기 웨이퍼에 조사되어 상기 웨이퍼를 투과한 후 상기 제4 광학계에 의해 상기 제2 디텍터로 가이드되는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 1,
The second monitoring module further includes a third optical system and a fourth optical system,
The third optical system is provided between the second emitter and the third transmission window, and the fourth optical system is provided between the wafer and the second detector,
The terahertz wave generated from the second emitter is irradiated to the wafer through the third optical system, passes through the wafer, and is then guided to the second detector by the fourth optical system. A plasma process using terahertz waves Monitoring device.
상기 제2 모니터링 모듈은 상기 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 상기 웨이퍼를 모니터링하되,
상기 제2 에미터의 일측에 배치되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제3 디텍터;
상기 제3 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제3 연산부; 및
상기 웨이퍼와 제3 디텍터 사이에 마련되는 제6 광학계를 더 포함하며,
상기 제2 에미터는 상기 제3 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제6 광학계는 상기 제2 에미터의 이동에 연동되면서 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 상기 제3 디텍터로 가이드하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.In clause 7,
The second monitoring module monitors the wafer by converting the transmission mode to a reflection mode,
a third detector disposed on one side of the second emitter and detecting the terahertz wave generated from the second emitter, irradiated to the wafer, and then reflected from the wafer;
a third calculation unit that analyzes the state of the wafer based on the signal detected by the third detector; and
It further includes a sixth optical system provided between the wafer and the third detector,
The second emitter generates the terahertz wave while moving in the width direction of the third transmission window, and the sixth optical system is linked to the movement of the second emitter and generates the terahertz wave reflected from the wafer. A plasma process monitoring device using terahertz waves guided by a third detector.
상기 플라즈마 챔버의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우 및 제2 투과 윈도우가 각각 마련되고,
상기 제1 투과 윈도우 내지 제3 투과 윈도우는 상기 테라헤르츠파를 투과시킬 수 있는 Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX 및 쿼츠(SiO2)를 포함하는 후보 물질군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 1,
A first transmission window and a second transmission window are provided on one side and the other side of the plasma chamber in the circumferential direction facing each other, respectively,
The first to third transmission windows are made of any one material selected from a group of candidate materials that can transmit the terahertz wave, including Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX, and quartz (SiO 2 ). A plasma process monitoring device using terahertz waves.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/KR2022/016322 WO2023075349A1 (en) | 2021-10-29 | 2022-10-25 | Plasma process monitoring apparatus using terahertz waves and monitoring method thereof |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210146359 | 2021-10-29 | ||
KR20210146359 | 2021-10-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230062310A KR20230062310A (en) | 2023-05-09 |
KR102676683B1 true KR102676683B1 (en) | 2024-06-19 |
Family
ID=86408965
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210181471A KR102676683B1 (en) | 2021-10-29 | 2021-12-17 | Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102676683B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101600520B1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-03-08 | 연세대학교 산학협력단 | Apparatus for optical emission spectroscopy |
WO2019046689A1 (en) * | 2017-09-01 | 2019-03-07 | Azbil North America Research and Development, Inc. | Apparatus and method for real-time non-invasive composition sensing and imaging |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101739628B1 (en) * | 2014-12-30 | 2017-05-24 | 한양대학교 산학협력단 | Apparatus and method for analyzing a semiconductor wafer by using a terahertz wave |
-
2021
- 2021-12-17 KR KR1020210181471A patent/KR102676683B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101600520B1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-03-08 | 연세대학교 산학협력단 | Apparatus for optical emission spectroscopy |
WO2019046689A1 (en) * | 2017-09-01 | 2019-03-07 | Azbil North America Research and Development, Inc. | Apparatus and method for real-time non-invasive composition sensing and imaging |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20230062310A (en) | 2023-05-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jansen et al. | The impact of reflections from stratified building materials on the wave propagation in future indoor terahertz communication systems | |
CN102414821B (en) | SOI wafer inspection method | |
US8952338B2 (en) | Crystalline quality evaluation apparatus for thin-film semiconductors, using μ-PCD technique | |
US9294034B2 (en) | Measurement device for texture size, manufacturing system for solar cell, and manufacturing method for solar cell | |
CN107393874B (en) | Device and method for removing bubbles from flexible substrate | |
JP2008187040A (en) | Particle monitoring system and substrate-treating device | |
US20110292373A1 (en) | Thin film monitoring device and method | |
CN111326433A (en) | Semiconductor detection device and detection method | |
KR102676683B1 (en) | Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof | |
US10467591B2 (en) | System and method for detecting substrate and manufacturing device | |
KR100893961B1 (en) | Shallow-angle interference process and apparatus for determining real-time etching rate | |
KR100395085B1 (en) | An apparatus for monitoring the thickness of an accumulation film in a reactor and a method of conducting the dry-process | |
CN107664476B (en) | Optical detection device and detection method for semiconductor equipment | |
CN111398774B (en) | Method and device for testing minority carrier lifetime of silicon wafer | |
CN111474182A (en) | Method and device for identifying laser damage of optical film based on polarization parameters | |
US20050016953A1 (en) | Method of detecting particles and a processing apparatus using the same | |
JP2006310371A (en) | Method and device for manufacturing semiconductor device | |
US20230221261A1 (en) | Apparatus and method for inspecting laser defect inside of transparent material | |
KR102180113B1 (en) | Thickness measuring device | |
US20050117165A1 (en) | Semiconductor etching process control | |
CN104180765B (en) | The method and device of substrate warpage is measured in chemical vapor depsotition equipment in real time | |
CN107703656B (en) | Display detection device and method | |
US20240136460A1 (en) | Arrangement for an antenna for generating or receiving terahertz radiation, antenna, terahertz system, and method for producing an arrangement for an antenna | |
KR102062701B1 (en) | measuring device of the carrier lifetime of semiconductor using quasi-optical millimeter and terahertz and method thereof | |
KR101670474B1 (en) | Optics mechanism and method operating the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) |