KR20020001351A - monitor for detection of plasma - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Plasma monitor equipment is provided to detect easily a unstable state of plasma within a chamber by adding a photo-conductive cell to a window of the chamber. CONSTITUTION: A power portion(11), a variable resistor(12), an NPN and a PNP type bipolar transistor(13,14), a coil(15), a relay(16), and a multitude of resistor(18,19,20,21) are formed on a printed circuit board(6). The variable resistor(12) is connected with a photo-conductive cell(5) in order to change a resistance value according to sensitivity of plasma light or a process characteristic. The NPN and the PNP type bipolar transistors(13,14) control flow of current. The NPN and the PNP type bipolar transistors(13,14) are formed with a base terminal(B), an emitter terminal(E), and a collector terminal(C), respectively. The relay(16) controls an operation of a lamp(17).

Description

플라스마 모니터 장치{monitor for detection of plasma}Plasma monitor device {monitor for detection of plasma}

본 발명은 플라스마 모니터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 내의 플라스마의 불안정한 상태를 검출하는 플라스마 모니터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma monitor device, and more particularly, to a plasma monitor device for detecting an unstable state of plasma in a chamber.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 챔버 안에 기판을 놓고 기체를 주입한 후 박막을 증착하고 사진 식각으로 패터닝하는 공정을 반복적으로 실시하여야 한다. 박막을 증착하거나 식각하는 방법에는 스퍼터링(sputtering)이나 화학 기상 증착법(CVD: chemical vapor deposition) 등이 있는데, 스퍼터링이나 화학 기상 증착법 중의 일부 방법에서는 불활성 기체 또는 반응 기체를 주입하고 적당한 전압을 인가하여 발생시킨 플라스마를 이용한다.In order to fabricate a semiconductor device, a substrate is placed in a chamber, a gas is injected, a thin film is deposited, and a photolithography patterning process is repeatedly performed. The method of depositing or etching the thin film includes sputtering and chemical vapor deposition (CVD). Some methods of sputtering or chemical vapor deposition are performed by injecting an inert gas or a reactive gas and applying an appropriate voltage. Using plasma.

이때, 박막을 균일하게 증착하고 식각하기 위해서는 플라스마가 안정한 상태에서 실시하여야 한다. 플라스마 상태가 불안정하게 되는 원인으로는 여러가지가 있는데, 그 중에서 챔버 내의 상태나 기체, 압력 등의 조건이 어느 순간에 맞지 않거나 기판 제작이나 설계 상에 문제가 있어 전력이 모두 인가되지 않고 반사 전력(reflect power)이 발생하는 것을 들 수 있다.At this time, in order to uniformly deposit and etch the thin film, the plasma should be performed in a stable state. There are many causes of plasma instability. Among them, the conditions in the chamber, gas, pressure, etc. do not fit at any moment, or there is a problem in the fabrication or design of the substrate. power) can be mentioned.

이와 같이 플라스마가 불안정한 상태에서는, 박막을 증착할 때 박막이 균일하게 증착되지 않거나 막질이 좋지 않게 되며, 식각할 때 언더 에치(underetch) 또는 과도 식각(overetch)되어 소자의 결함을 유발하게 된다. 이러한 문제를 방지하기 위해 챔버 내의 플라스마 상태를 수시로 점검해야 한다. 이러한 방법 중에서 챔버 내부를 볼 수 있는 창을 통해 직접 눈으로 확인하여 점검하거나 플라스마가 불안정할 때 발생하는 반사 전력이 일정 수준 이상일 때 알람이 울리도록 하는 방법이 있다. 그러나 이러한 방법들은 사람이 직접 점검해야 하는 불편함이 있으며 반사 전력의 미세한 수치는 검출하지 못하는 한계가 있다.In this unstable plasma state, when the thin film is deposited, the thin film is not uniformly deposited or the film quality is not good, and when etching, underetching or overetching may cause device defects. To avoid this problem, the condition of the plasma in the chamber should be checked from time to time. Among these methods, there is a method to check visually through a window through which the inside of the chamber can be checked or to generate an alarm when the reflected power generated when the plasma is unstable is above a certain level. However, these methods are inconvenient to be inspected by humans, and there is a limit in detecting minute values of reflected power.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플라스마의 불안정한 상태를 쉽게 검출하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to easily detect the unstable state of the plasma.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 모니터 장치가 부착되어 있는 챔버를 개략적으로 도시한 것이고,1 schematically shows a chamber to which a plasma monitor device according to an embodiment of the present invention is attached,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 모니터 장치를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a plasma monitor device according to an embodiment of the present invention.

이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 챔버의 창에 플라스마 빛의 세기에 따라 저항이 달라지는 광도전셀을 부착한다.In order to achieve this problem, the present invention attaches a photoconductive cell whose resistance varies depending on the intensity of plasma light to the window of the chamber.

본 발명에 따르면, 챔버의 내부를 볼 수 있는 창에 챔버 내에 발생하는 플라스마 빛의 세기에 따라 저항값이 변하는 광도전셀이 부착되어 있다. 챔버에는 광도전셀에 연결되어 있는 회로 기판이 부착되어 있고 회로 기판에 램프가 연결되어 있다.According to the present invention, a photoconductive cell whose resistance value is changed in accordance with the intensity of plasma light generated in the chamber is attached to a window through which the inside of the chamber can be seen. The chamber has a circuit board connected to the photoconductive cell and a lamp connected to the circuit board.

여기서, 회로 기판은 전류의 흐름을 제어하는 바이폴라 트랜지스터와 가변 저항을 포함한다. 또한, 회로 기판은 코일을 더 포함하며, 코일에 전류가 흐를 때 코일에 형성되는 자기장에 의해 램프와 연결 여부를 결정하는 릴레이를 더 포함할 수 있다.Here, the circuit board includes a bipolar transistor and a variable resistor for controlling the flow of current. In addition, the circuit board further includes a coil, and when the current flows in the coil may further include a relay for determining whether or not connected to the lamp by a magnetic field formed in the coil.

한편, 램프 대신에 발광 다이오드와 스피커 중의 어느 하나를 포함할 수도 있다.On the other hand, instead of the lamp may include any one of a light emitting diode and a speaker.

이러한 본 발명에서는 챔버 내의 플라스마가 불안정해지면 회로와 램프의 연결이 불연속적으로 일어나 램프가 깜박이게 되어 플라스마의 불안정한 상태를 쉽게 검출하여 불완전한 공정이 진행되는 것을 방지할 수 있으며, 가변 저항을 이용하여 미세한 플라스마 변화도 검출할 수 있다.In the present invention, when the plasma in the chamber becomes unstable, the connection between the circuit and the lamp is discontinuous and the lamp is flickered so that the unstable state of the plasma can be easily detected to prevent the incomplete process from being progressed. Plasma changes can also be detected.

그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 모니터 장치에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.Next, a plasma monitor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.

먼저, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 모니터의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the structure of a plasma monitor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 2.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 모니터 장치가 부착되어 있는 챔버를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 모니터 장치를 도시한 회로도이다.1 is a schematic view showing a chamber to which a plasma monitor device according to an embodiment of the present invention is attached, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a plasma monitor device according to an embodiment of the present invention.

도 1에서와 같이, 챔버는 본체(1), 기체 유입구(2), 배기구(3), 창(4), 황화카드뮴 셀(CdS: Cadmium sulfide cell)과 같은 광도전셀(5), 회로 기판(6) 및 램프(7) 또는 LED(light emitting diode)와 같은 발광 다이오드 등으로 이루어져 있다. 여기서, 도시하지는 않았지만, 본체(1) 내부에는 기판을 올려놓을 수 있는 기판대가 있고 플라스마를 띄운 후 기판 위에 박막을 증착하거나 식각을 실시한다. 기체 유입구(2)는 플라스마를 발생시키기 위한 불활성 기체 또는 증착 또는 식각 공정을 실시하기 위한 반응 기체를 챔버 본체(1) 안으로 유입하는 기체 통로이며, 배기구(3)는 본체(1) 내부를 진공으로 만들거나 반응하고 남은 기체를 외부로 배출하는 기체 통로이다. 창(4)은 사람이 육안으로 본체(1) 내부의 플라스마 상태를 관찰할 수 있는 곳이며, 창(4)에는 광도전셀(5)이 부착되어 있다. 여기서, 광도전셀(5)은 플라스마 빛이 비춰지면 저항이 작아지고 플라스마 빛이 약해지거나 없어지면 저항이 커지는 성질을 가지고 있다. 본체(1)에는 광도전셀(5)과 전기적으로 연결되어 있는 회로 기판(6)과 램프(7)가 부착되어 있다.As shown in FIG. 1, the chamber comprises a body 1, a gas inlet 2, an exhaust 3, a window 4, a photoconductive cell 5, such as a Cadmium sulfide cell (CdS), a circuit board. And a light emitting diode such as a lamp 7 or a light emitting diode (LED). Here, although not shown, there is a substrate stage on which the substrate can be placed inside the main body 1, and after the plasma is floated, a thin film is deposited or etched on the substrate. The gas inlet 2 is a gas passage for introducing an inert gas for generating plasma or a reaction gas for performing a deposition or etching process into the chamber body 1, and the exhaust port 3 vacuums the inside of the body 1. It is a gas passage that discharges the remaining gas after making or reacting. The window 4 is a place where a person can observe the plasma state inside the main body 1 with the naked eye, and the photoconductive cell 5 is attached to the window 4. Herein, the photoconductive cell 5 has a property of decreasing resistance when the plasma light is reflected and increasing resistance when the plasma light is weak or disappeared. The main body 1 has a circuit board 6 and a lamp 7 electrically connected to the photoconductive cell 5.

그러면, 광도전셀과 회로 기판 및 램프에 관하여 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 모니터 장치를 도시한 회로도이다.Next, the photoconductive cell, the circuit board, and the lamp will be described in detail with reference to FIG. 2. 2 is a circuit diagram showing a plasma monitor device according to an embodiment of the present invention.

도 2에서와 같이, 회로 기판(6)에는 전원(11), 가변 저항(12), NPN형과 PNP형의 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)(13, 14), 코일(coil)(15), 릴레이(relay)(16), 다수의 저항(18, 19, 20, 21) 등이 있다. 가변 저항(12)은 광도전셀(5)과 연결되어 있고 플라스마 빛의 감도(sensitivity)나 공정 특성에 따라저항값을 변화시킬 수 있으며, NPN형과 PNP형의 바이폴라 트랜지스터(13, 14)는 회로 상에서 전류의 흐름을 제어한다. 여기서, NPN형과 PNP형의 바이폴라 트랜지스터(13, 14)는 각각 베이스(base) 단자(B), 에미터(emitter) 단자(E) 및 컬렉터(collector) 단자(C)로 이루어져 있다. 릴레이(16)는 회로에 전류가 흐르는지의 여부에 따라 코일(15)에 형성되는 자기장에 의해 회로와 램프(17)를 전기적으로 연결하는 스위칭 역할을 하여 램프(17)의 동작을 제어한다.As shown in FIG. 2, the circuit board 6 includes a power supply 11, a variable resistor 12, bipolar transistors 13 and 14 of the NPN and PNP types, a coil 15, and a relay. relay 16, a plurality of resistors 18, 19, 20, 21, and the like. The variable resistor 12 is connected to the photoconductive cell 5 and can change the resistance value according to the sensitivity or process characteristics of the plasma light. The NPN type and the PNP type bipolar transistors 13 and 14 are Control the flow of current on the circuit. Here, the bipolar transistors 13 and 14 of the NPN type and the PNP type have a base terminal B, an emitter terminal E, and a collector terminal C, respectively. The relay 16 controls the operation of the lamp 17 by acting as a switching for electrically connecting the circuit and the lamp 17 by a magnetic field formed in the coil 15 depending on whether a current flows in the circuit.

먼저, 본체(1) 내에 플라스마가 발생하여 창(4)을 통해 광도전셀(5)에 플라스마 빛이 비춰지면, 광도전셀(5)의 저항이 작아지고 전류가 흐르게 된다. 그러면, NPN형 바이폴라 트랜지스터(13)의 베이스 전류가 흐르게 되고 컬렉터 전류도 흐르게 된다. 다음, PNP형 바이폴라 트랜지스터(14)의 베이스 전류가 흐르게 되고 컬렉터 전류도 흐르게 된다. 그러면, 코일(15)을 통해 전류가 흐르게 되어 자기장이 형성되며 이에 따라 릴레이(16)가 동작하여 램프(17)가 회로에 연결되고 불이 들어오게 된다.First, when plasma is generated in the main body 1 and the plasma light is emitted to the photoconductive cell 5 through the window 4, the resistance of the photoconductive cell 5 becomes small and a current flows. Then, the base current of the NPN type bipolar transistor 13 flows and the collector current also flows. Next, the base current of the PNP type bipolar transistor 14 flows and the collector current also flows. Then, a current flows through the coil 15 to form a magnetic field, whereby the relay 16 operates to connect the lamp 17 to the circuit and light it.

한편, 플라스마의 빛이 약하게 되면 광도전셀(5)의 저항이 커지고 전류가 흐르지 못하게 되므로 릴레이(16)의 접속 단자가 떨어져 램프(17)가 꺼지게 된다.On the other hand, when the light of the plasma is weak, the resistance of the photoconductive cell 5 increases and the current does not flow, so that the connection terminal of the relay 16 is dropped and the lamp 17 is turned off.

따라서, 플라스마 상태가 안정하면 램프(17)에 불이 들어오게 되고, 플라스마 상태가 불안정하여 플라스마 빛이 세기가 커졌다 작아졌다를 반복하면 릴레이(16)의 접속 단자가 붙었다 떨어졌다를 반복하여 램프의 온(on)/오프(off)가 반복적으로 일어나 깜박깜박하게 된다. 이와 같이, 램프(17)의 깜박임을 보고 플라스마의 불안정한 상태를 쉽게 검출할 수 있다.Therefore, when the plasma state is stable, the lamp 17 lights up, and when the plasma state is unstable, the plasma light increases in intensity and decreases, and when the connection terminal of the relay 16 is attached and dropped, the lamp is repeatedly turned on. On / off repeatedly occurs and blinks. In this manner, the blinking of the lamp 17 makes it easy to detect an unstable state of the plasma.

이때, 플라스마의 미세한 변화를 검출하기 위해서 플라스마 빛의 감도나 공정 특성에 따라 가변 저항(12)을 이용하여 저항값을 조절할 수도 있다.In this case, the resistance value may be adjusted using the variable resistor 12 according to the sensitivity or the process characteristics of the plasma light in order to detect the small change in the plasma.

여기서, 램프나 발광 다이오드 대신에 스피커를 부착하여 플라스마가 불안정한 상태에서 불규칙한 소리를 내도록 할 수도 있다.Here, a speaker may be attached instead of a lamp or a light emitting diode to make an irregular sound when the plasma is unstable.

한편, 릴레이(16)의 동작이 앞의 경우와 반대가 되도록 하여 플라스마 빛이 비쳐지는 경우에 단자가 접속되지 않도록 하고 플라스마 빛의 세기가 약해진 경우에 단자가 접속되도록 할 수도 있다. 이때는 플라스마 빛이 안정한 상태에서는 램프(17)가 회로에 연결되지 않으므로 램프(17)의 불이 들어오지 않고, 플라스마 빛의 세기가 약해졌을 때 램프(17)가 회로에 연결되므로 램프(17)의 불이 들어오므로 플라스마 빛이 불안정한 상태에서 램프(17)의 불이 깜박이게 된다.On the other hand, the operation of the relay 16 is reversed from the previous case so that the terminal is not connected when the plasma light is shining, and the terminal is connected when the intensity of the plasma light is weakened. At this time, since the lamp 17 is not connected to the circuit when the plasma light is stable, the lamp 17 is not turned on. When the intensity of the plasma light is weakened, the lamp 17 is connected to the circuit, so the lamp 17 is not lit. Because of this, the lamp 17 flashes in a state where the plasma light is unstable.

이와 같이 본 발명에서는 챔버 내의 플라스마의 불안정한 상태를 쉽게 검출하여 불완전한 공정이 진행되는 것을 방지할 수 있으며, 미세한 플라스마 변화도 검출할 수 있다.As described above, in the present invention, an unstable state of the plasma in the chamber can be easily detected to prevent an incomplete process from proceeding, and even minute plasma changes can be detected.

Claims (5)

챔버,chamber, 상기 챔버의 내부를 볼 수 있는 창에 부착되어 있으며, 상기 챔버 내에 발생하는 플라스마 빛의 세기에 따라 저항값이 변하는 광도전셀,A photoconductive cell attached to a window for viewing the inside of the chamber, the photoconductive cell of which resistance is changed according to the intensity of plasma light generated in the chamber; 상기 광도전셀에 연결되어 있는 회로 기판,A circuit board connected to the photoconductive cell, 상기 회로 기판에 연결되어 있는 램프A lamp connected to the circuit board 를 포함하는 플라스마 모니터 장치.Plasma monitor device comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 회로 기판은 전류의 흐름을 제어하는 바이폴라 트랜지스터를 포함하는 플라스마 모니터 장치.And the circuit board comprises a bipolar transistor for controlling the flow of current. 제1항에서,In claim 1, 상기 회로 기판은 가변 저항을 더 포함하는 플라스마 모니터 장치.The circuit board further comprises a variable resistor. 제1항에서,In claim 1, 상기 회로 기판은 코일을 더 포함하며, 상기 코일에 전류가 흐를 때 상기 코일에 형성되는 자기장에 의해 상기 램프와 연결 여부를 결정하는 릴레이를 더 포함하는 플라스마 모니터 장치.The circuit board further includes a coil, the plasma monitor device further comprises a relay for determining whether or not connected to the lamp by a magnetic field formed in the coil when current flows in the coil. 제1항에서,In claim 1, 상기 램프 대신에 발광 다이오드와 스피커 중의 어느 하나를 포함하는 플라스마 모니터 장치.Plasma monitor device comprising any one of a light emitting diode and a speaker instead of the lamp.
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