KR20070048832A - Method of monitoring a process - Google Patents

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KR20070048832A KR1020050105820A KR20050105820A KR20070048832A KR 20070048832 A KR20070048832 A KR 20070048832A KR 1020050105820 A KR1020050105820 A KR 1020050105820A KR 20050105820 A KR20050105820 A KR 20050105820A KR 20070048832 A KR20070048832 A KR 20070048832A
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김용진
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Abstract

플라즈마를 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 플라즈마 식각 공정을 모니터링 방법에 있어서, 우선, 기준 데이터들로써, 공정 변수들에 따른 광학 방출 스펙트럼들의 변화량으로부터 통계적 주요인 분석 방법으로 가중치 데이터들과, 상기 가중치 데이터들과 다수의 광학 방출 스펙트럼들의 내적으로 공정 상태 지수 변화 함수를 구한다. 이어서, 식각 공정을 수행하여 기 설정된 공정 변수에 따른 광학 방출 스펙트럼을 획득하고, 상기 획득된 광학 방출 스펙트럼을 상기 가중치 데이터와 내적하여 공정 상태 지수를 구한다. 상기 공정 상태 지수를 상기 공정 상태 지수 변화 함수에 대입하여 식각 공정의 이상 유무를 확인한다. 이로써, 실시간으로 보다 용이하게 공정 상태 이상 유무를 확인할 수 있다.A method for monitoring a plasma etching process for forming a fine pattern on a substrate using a plasma, the method comprising: firstly, as reference data, weight data and a statistically significant analysis method from the amount of change in optical emission spectra according to process variables; The process state index change function is obtained internally of the weighted data and the multiple optical emission spectra. Subsequently, an etching process is performed to obtain an optical emission spectrum according to a predetermined process variable, and the process state index is obtained by internalizing the obtained optical emission spectrum with the weight data. The process state index is substituted into the process state index change function to determine whether an etching process is abnormal. As a result, it is possible to check whether there is an abnormal state of the process more easily in real time.

Description

공정 모니터링 방법{Method of monitoring a process}Method of monitoring a process

도 1은 플라즈마 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining a plasma etching apparatus.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공정 모니터링 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.2 is a schematic flowchart illustrating a process monitoring method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 도 1에 도시된 공정 챔버 내로 주입되는 산소 유량에 따른 광학 방출 스펙트럼들을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 3 is a graph for explaining optical emission spectra according to the oxygen flow rate injected into the process chamber shown in FIG. 1.

도 4는 도 3에 도시된 광학 방출 스펙트럼으로부터 획득된 가중치 데이터들을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 4 is a graph for explaining weight data obtained from the optical emission spectrum shown in FIG. 3.

도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 데이터들로부터 산출된 공정 상태 지수 변화 함수를 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 5 is a graph for explaining a process state index change function calculated from the data illustrated in FIGS. 3 and 4.

도 6은 도 5에 도시된 데이터들로부터 획득된 공정 상태 지수 및 미세 패턴의 선폭 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 6 is a graph for explaining a relationship between a process state index obtained from data shown in FIG. 5 and a line width of a fine pattern.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 플라즈마 식각 장치 100 : 공정 챔버10: plasma etching apparatus 100: process chamber

110 : 스테이지 120 : 가스 제공부110: stage 120: gas providing unit

130 : 샤워 헤드 140 : 고주파 전원130: shower head 140: high frequency power

150 : 진공 제공부150: vacuum providing unit

본 발명은 공정 모니터링 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 플라즈마를 이용하는 건식 식각 공정을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process monitoring method. More particularly, the present invention relates to a method for monitoring a dry etching process using plasma.

일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(fabrication; FAB) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a fabrication (FAB) process for forming an electrical circuit on a silicon wafer used as a semiconductor substrate, and an electrical die sorting (EDS) for inspecting electrical characteristics of the semiconductor devices formed in the fab process. And a package assembly process for encapsulating and individualizing the semiconductor devices with epoxy resin, respectively.

상기 팹 공정은 다양한 단위 공정들을 포함하며, 상기 단위 공정들은 반도체 기판 상에 전기적 소자를 형성하기 위해 반복적으로 수행된다. 상기 단위 공정들은 증착 공저, 화학적 기계적 연마 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정, 세정 공정 등을 포함한다.The fab process includes various unit processes, and the unit processes are repeatedly performed to form an electrical device on a semiconductor substrate. The unit processes include a deposition process, a chemical mechanical polishing process, an etching process, an ion implantation process, a cleaning process, and the like.

상기 식각 공정에는 습식 식각과 건식 식각으로 나눌 수 있으며, 습식 식각 공정은 반도체 기판 상에 형성된 막을 식각액을 이용하여 제거하는 등방성 식각 공정이며, 건식 식각 공정은 반도체 기판 상에 형성된 막을 플라즈마 상태로 여기된 공정 가스를 이용하여 제거하는 이방성 식각 공정이다. 특히 건식 식각은 이방성 식각 공정으로 미세한 패턴을 가공하는데 적합하다.The etching process may be divided into wet etching and dry etching, and the wet etching process is an isotropic etching process for removing a film formed on a semiconductor substrate using an etching solution, and the dry etching process is performed by exciting a film formed on a semiconductor substrate in a plasma state. It is an anisotropic etching process removed using a process gas. Dry etching is particularly suitable for processing fine patterns in anisotropic etching processes.

상기 플라즈마를 이용하여 반도체 기판을 식각하여 미세 패턴을 형성하는 동 안, 상기 공정 변수들이 상기 미세 패턴의 선폭 및 미세 패턴의 측벽 경사에 영향을 미친다. 특히, 플라즈마를 형성하기 위하여 인가되는 파워, 플라즈마가 형성된 공정 챔버 내부의 압력 및 식각 가스의 유량 등에 의해 상기 미세 패턴의 선폭 및 측벽 경사가 변할 수 있다.While the semiconductor substrate is etched using the plasma to form a fine pattern, the process variables affect the line width of the fine pattern and the sidewall inclination of the fine pattern. In particular, the line width and the sidewall inclination of the fine pattern may be changed by the power applied to form the plasma, the pressure inside the process chamber in which the plasma is formed, and the flow rate of the etching gas.

보다 상세하게 설명하면, 기 설정된 공정 변수들로 상기 플라즈마 공정 조건을 형성하는데 있어서, 식각 장치의 이상 또는 다수 회 사용함으로써 발생하는 오차 등으로 플라즈마 공정 조건이 상기 시 설정된 공정 변수들과는 다를 수 있다. 이와 같이 실제로 사용된 공정 변수들과 기 설정된 공정 변수들의 차이로 인하여 목적하는 선폭을 갖는 미세 패턴이 형성되지 않을 수 있다.In more detail, in forming the plasma process condition using predetermined process variables, the plasma process condition may be different from the process variables set at this time due to an error caused by an abnormality or multiple times of use of an etching apparatus. As such, a fine pattern having a desired line width may not be formed due to the difference between the process variables actually used and the predetermined process variables.

따라서, 상기 식각 공정을 수행하는 동안 실시간으로 상기 공정 변수의 변화를 분석하는 모니터링 방법의 발명이 시급하다.Therefore, it is urgent to invent a monitoring method for analyzing the change of the process variable in real time during the etching process.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 공정 변수에 따라 변화하는 공정을 실시간으로 보다 용이하게 모니터링하는 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method for more easily monitoring in real time the process changes according to the process variable.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 플라즈마를 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 플라즈마 식각 공정을 모니터링하는 방법에 있어서, 공정 변수에 따른 플라즈마의 광학 방출 스펙트럼(optical emission spectrum; OES)들의 변화량으로부터 통계적인 주요인 분석(principal component analysis; PCA) 방법을 이용하여 가중치 데이터를 산출한다. 상기 가중치 데이터와 상기 광학 방출 스펙트럼들의 내적(scalar product)을 취하여 상기 공정 변수의 변화에 따른 공정 상태 지수(process status index; PSI) 데이터를 획득한다. 공정 챔버 내에서 상기 기판에 대한 플라즈마 식각을 위하여 기 설정된 공정 변수에 따라 플라즈마 식각 분위기를 형성한다. 상기 공정 챔버 내부에서 형성된 플라즈마로부터 광학 방출 스펙트럼을 획득한다. 상기 획득된 광학 방출 스펙트럼과 상기 가중치 데이터를 이용하여 공정 상태 지수 및 상기 공정 상태 지수 데이터를 이용하여 상기 공정 상태 지수와 대응하는 실제 공정 변수를 산출한다. 상기 실제 공정 변수 및 상기 기 설정된 공정 변수 사이의 차이값이 허용 범위를 벗어나는 경우 이상 발생 신호를 발생시킨다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a method for monitoring a plasma etching process for forming a fine pattern on a substrate using a plasma, the method comprising: an optical emission spectrum of the plasma according to the process variable (optical emission spectrum; Weighted data is calculated using a statistical principal component analysis (PCA) method from the variation of OES). A scale product of the weight data and the optical emission spectra is taken to obtain process status index (PSI) data according to the change of the process variable. In the process chamber, a plasma etching atmosphere is formed according to a predetermined process variable for plasma etching of the substrate. An optical emission spectrum is obtained from the plasma formed inside the process chamber. The process state index and the process state index data are used to calculate the actual process variable corresponding to the process state index using the obtained optical emission spectrum and the weight data. When the difference between the actual process variable and the preset process variable is out of an allowable range, an abnormal signal is generated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공정 변수는 상기 공정 챔버로 유입되는 식각 가스의 유량, 상기 공정 챔버 내의 압력, 온도 및 플라즈마를 형성하기 위하여 인가되는 파워로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the process variable may be at least one selected from the group consisting of a flow rate of an etching gas flowing into the process chamber, a pressure in the process chamber, a temperature, and a power applied to form a plasma. .

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 공정 모니터링 방법에 있어서, 상기 차이값에 따라 상기 실제 공정 변수를 보정할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in the process monitoring method, the actual process variable may be corrected according to the difference value.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 공정을 수행함에 있어서, 기 설정된 공정 변수와 실제 공정 변수의 차이값을 공정 상태 지수로 비교함으로써 식각 공정 중 이상을 보다 빠르고 용이하게 확인할 수 있다.According to the present invention as described above, by performing the process, by comparing the difference between the predetermined process variable and the actual process variable in the process state index it can be confirmed more quickly and easily during the etching process.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 공정 모니터링 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a process monitoring method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 플라즈마 식각 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining a plasma etching apparatus.

도 1을 참조하면, 플라즈마 식각 장치(10)는, 식각 공정이 수행되는 공간을 제공하기 위한 공정 챔버(100), 상기 공정 챔버(100) 내에 구비되어 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 스테이지(110), 상기 공정 챔버(100)로 식각 가스 및 분위기 가스를 주입하기 위한 가스 제공부(120)와, 상기 스테이지(110)와 마주 보도록 구비되고 상기 가스 제공부(120)로부터 제공받은 가스를 상기 스테이지(110) 상에 지지된 반도체 기판(W)으로 고르게 제공하기 위한 샤워 헤드(130) 및 상기 샤워 헤드(130)와 연결되어 가스를 플라즈마 상태로 활성시키기 위한 고주파 전원(140)을 포함한다. 또한, 상기 공정 챔버(100) 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 진공 제공부(150)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the plasma etching apparatus 10 may include a process chamber 100 for providing a space in which an etching process is performed, and a stage provided in the process chamber 100 to support a semiconductor substrate W. 110, a gas providing unit 120 for injecting etching gas and atmospheric gas into the process chamber 100, and a gas provided to face the stage 110 and provided from the gas providing unit 120. A shower head 130 for evenly providing the semiconductor substrate W supported on the stage 110 and a high frequency power supply 140 connected to the shower head 130 to activate a gas in a plasma state. In addition, the process chamber 100 may further include a vacuum providing unit 150 for maintaining the interior of the vacuum.

이때, 상기 플라즈마를 형성하기 위한 분위기 가스로는 아르곤 가스(Ar)와 같은 불활성 가스를 사용하며, 식각 가스로는 본 실시예에서 산소 가스(O2)를 사용한다.In this case, an inert gas such as argon gas (Ar) is used as an atmosphere gas for forming the plasma, and oxygen gas (O 2 ) is used as an etching gas in this embodiment.

상기 식각 장치(10)를 이용하여 반도체 기판(W) 또는 반도체 기판(W) 상에 형성된 피 식각막을 식각하여 소정의 선폭을 갖는 패턴으로 형성한다. 이때, 상기 식각 가스의 유량, 상기 공정 챔버(100) 내의 압력 및 상기 플라즈마 상태를 형성하기 위하여 인가되는 파워의 미세한 변화에 의해 상기 패턴의 선폭이 변화하게 된다.The etching apparatus 10 is etched using the etching apparatus 10 to form an etched film formed on the semiconductor substrate W to form a pattern having a predetermined line width. At this time, the line width of the pattern is changed by the minute change of the flow rate of the etching gas, the pressure in the process chamber 100 and the power applied to form the plasma state.

특히, 동일한 식각 조건 하에서 식각 공정을 수행하더라도, 상기 식각 장치(10)의 이상 또는 사용 횟수에 따라 상기 식각 조건이 미세하게 변화할 수 있다. 예컨대, 상기 공정 챔버(100)로 산소를 기 설정된 유량으로 주입하더라도, 상기 공정 챔버(100) 또는 식각 가스 제공부(120)의 이상 또는 다수 회 사용함으로써 형성된 이물질에 의해 상기 산소의 유량이 덜 주입되거나 더 주입될 수 있다. 상기 주입된 산소가 상기 기 설정된 유량에 비해 미세하게 주입되면, 상기 식각되는 패턴의 선폭이 다르게 되어 목적하는 선폭을 갖는 패턴을 획득하지 못한다.In particular, even if the etching process is performed under the same etching conditions, the etching conditions may be slightly changed according to the abnormality or the number of times of use of the etching apparatus 10. For example, even when oxygen is injected into the process chamber 100 at a predetermined flow rate, the flow rate of the oxygen is less injected by foreign matter formed by using the process chamber 100 or the etching gas providing unit 120 more than or a plurality of times. Or further infusion. When the injected oxygen is finely injected compared to the preset flow rate, the line width of the etched pattern is different to obtain a pattern having a desired line width.

따라서, 본 발명은 상기 식각 조건을 공정이 수행되는 동안 실시간으로 분석하고, 상기 선폭을 실시간으로 예측할 수 있는 공정 모니터링 방법을 설명하고자 한다.Accordingly, the present invention will be described a process monitoring method that can analyze the etching conditions in real time while the process is performed, and can predict the line width in real time.

또한, 본 실시예에서, 전술한 바와 같이 식각 가스의 유량, 공정 챔버(100) 내의 압력 및 플라즈마 상태를 형성하기 위하여 인가되는 파워 등과 같은 다수의 공정 조건 중, 상기 식각 가스의 유량 변화에 따른 공정 모니터링 방법을 설명하기로 한다.In addition, in the present embodiment, as described above, the process according to the flow rate change of the etching gas, among a plurality of process conditions such as the flow rate of the etching gas, the pressure in the process chamber 100 and the power applied to form the plasma state, etc. The monitoring method will be described.

그러나, 본 발명에서 상기 식각 공정을 수행함에 있어서 변화할 수 있는 공정 조건들을 모두 모니터링할 수 있는 공정 모니터링 방법을 포함한다.However, the present invention includes a process monitoring method capable of monitoring all the process conditions that can be changed in performing the etching process.

이하, 상기와 같은 구성 요소들을 포함하는 식각 장치(10)를 사용하여 목적하는 선폭을 갖는 패턴을 형성하는데 있어서, 공정 모니터링 방법을 설명한다.Hereinafter, a process monitoring method will be described in forming a pattern having a desired line width by using the etching apparatus 10 including the above components.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공정 모니터링 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.2 is a schematic flowchart illustrating a process monitoring method according to an exemplary embodiment of the present invention.

우선, 식각 가스, 즉 산소의 유량에 따른 플라즈마의 광학 방출 스펙트럼들의 변화량을 측정한다.(S100)First, the amount of change in the optical emission spectra of the plasma according to the flow rate of the etching gas, that is, oxygen is measured.

보다 상세하게 설명하면, 플라즈마는 이온화 현상, 활성화 상태의 여기 및 이완 현상, 분리 현상으로 이온 입자, 전자, 중성 입자들을 포함한다. 여기서, 플라즈마 방전 시, 상기 여기 및 이완 현상이 지속적으로 발생하게 되고, 이로 인하여 플라즈마는 광을 방출하게 된다. 상기 방출되는 광의 강도 및 파장은 식각 가스의 유량과 연관을 갖고 있는데, 이를 검출하기 위하여 광학 방출 분석 방법(optical emission spectroscopy : OES)을 이용한다.More specifically, the plasma may include ion particles, electrons, and neutral particles as ionization phenomenon, excitation and relaxation phenomenon in an activated state, and separation phenomenon. Here, during the plasma discharge, the excitation and relaxation phenomenon is continuously generated, thereby causing the plasma to emit light. The intensity and wavelength of the emitted light are related to the flow rate of the etching gas, and optical emission spectroscopy (OES) is used to detect this.

상기 산소의 유량을 변화시키면서, 상기 산소 유량에 따른 상기 광학 방출 분석으로 상기 플라즈마 방전 시 발생되는 광의 스펙트럼들을 획득한다.While varying the flow rate of the oxygen, the optical emission analysis according to the flow rate of oxygen to obtain the spectra of the light generated during the plasma discharge.

도 3은 도 1에 도시된 공정 챔버 내로 주입되는 산소 유량에 따른 광학 방출 스펙트럼들을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 3 is a graph for explaining optical emission spectra according to the oxygen flow rate injected into the process chamber shown in FIG. 1.

도 3을 참조하면, 산소의 유량이 15, 16 및 17sccm으로 증가함에 따라 광학 방출 스펙트럼들의 일부 변화함을 볼 수 있다. 특히, 250 내지 500nm파장에서 상기 스펙트럼들은 소정 폭의 차이를 가지며 변화한다.Referring to FIG. 3, it can be seen that some of the optical emission spectra change as the flow rate of oxygen increases to 15, 16 and 17 sccm. In particular, at 250-500 nm wavelength, the spectra vary with a predetermined width difference.

상기 광의 강도가 변화하는 250 내지 500nm파장에서의 광학 방출 스펙트럼들을 통계적인 방법 중 하나인 다 변량 주요인 분석(multiple principal component analysis) 방법으로 가중치 데이터(weighting data)를 산출한다.(S110)The optical emission spectra at the 250 to 500 nm wavelength at which the intensity of the light varies is calculated by weighting data using a multiple principal component analysis method (S110).

보다 상세하게 설명하면, 상기 주요인 분석은 전체 데이터의 변화를 통계적으로 분석하여, 주요 변화에 해당되는 주요인을 계산하는 방법이다.In more detail, the main factor analysis is a method of calculating the main factor corresponding to the main change by statistically analyzing the change of the entire data.

도 4는 도 3에 도시된 광학 방출 스펙트럼으로부터 획득된 가중치 데이터들을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 4 is a graph for explaining weight data obtained from the optical emission spectrum shown in FIG. 3.

도 4를 참조하면, 상기 주요인 분석에 의하여, 산소 유량에 따른 전체적인 광학 방출 스펙트럼들을 상기 산소 유량에 따른 변화량이 큰 피크(peak)들에 대하여 가중치 데이터들을 산출할 수 있다.Referring to FIG. 4, by the main analysis, the weighted data may be calculated for the peaks having a large amount of change according to the oxygen flow rate.

상기 가중치 데이터들과, 산소 유량에 따른 광학 방출 스펙트럼 파장의 내적을 취하여 상기 산소량에 따른 공정 상태 지수(process status index) 변화 함수를 구한다.(S120)The weight data and the dot product of the wavelength of the optical emission spectrum according to the oxygen flow rate are taken to obtain a process status index change function according to the amount of oxygen (S120).

도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 데이터들로부터 산출된 공정 상태 지수 변화 함수를 설명하기 위한 그래프이고, 도 6은 도 5에 도시된 데이터들로부터 획득된 공정 상태 지수 및 미세 패턴의 선폭 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a process state index change function calculated from the data shown in FIGS. 3 and 4, and FIG. 6 is a graph illustrating a process state index obtained from the data shown in FIG. 5 and a line width of a fine pattern. A graph to illustrate the relationship between

도 5를 살펴보면, 상기 산소 유량과 공정 상태 지수는 선형적인 관계를 갖는 것을 확인할 수 있다.Looking at Figure 5, it can be seen that the oxygen flow rate and the process state index has a linear relationship.

또한, 상기 공정 상태 지수 변화 함수를 이용하여 상기 공정 상태 지수와 미세 패턴의 선폭과의 관계를 구할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 상기 미세 패턴의 선폭과 상기 공정 상태 지수도 선형적인 상관 관계를 갖는 것을 볼 수 있다. 특히, 상기 함수에서 상관 계수 R2가 0.90으로써 강한 상관 관계를 가짐을 확인할 수 있다. 여기서 상관 계수가 1에 근접할수록 변수들 사이에 강한 상관 관계를 가지며, 0.7 이상일 경우, 상기 변수들은 상관 관계가 있다고 판단한다.In addition, the relationship between the process state index and the line width of the fine pattern may be obtained using the process state index change function. As shown in FIG. 6, it can be seen that the line width of the fine pattern and the process state index also have a linear correlation. In particular, it can be seen that the correlation coefficient R 2 in the function has a strong correlation as 0.90. In this case, the closer the correlation coefficient is to 1, the stronger the correlation between the variables is.

이상, 식각 공정을 수행하기 이전에 가중치 데이터, 공정 상태 지수 등과 같은 기준 데이터들을 형성하는 단계를 설명했다. 이때, 상기 기준 데이터로, 산소 유량에 따른 패턴의 선폭 등을 더 포함할 수 있다.The steps of forming reference data such as weight data, process state index, and the like before performing the etching process have been described. In this case, the reference data may further include a line width of the pattern according to the oxygen flow rate.

이하, 상기 기준 데이터들과, 식각 공정을 수행하는 동안 발생되는 데이터들을 비교함으로써 실시간으로 상기 식각 공정을 모니터링하는 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of monitoring the etching process in real time by comparing the reference data with data generated during the etching process will be described.

피식각막이 형성된 기판(W) 또는 반도체 기판(W)을 식각 공정이 수행되는 공정 챔버(100) 내로 위치시킨다. 보다 상세하게는 샤워 헤드(130)와 마주하는 스테이지(110) 상에 로딩시킨다.(S130)The substrate W or the semiconductor substrate W on which the etched film is formed is positioned in the process chamber 100 where the etching process is performed. In more detail, it is loaded on the stage 110 facing the shower head 130 (S130).

이어서, 상기 피식각막 또는 반도체 기판(W)에 미세 패턴을 형성하기 위하여 상기 공정 챔버(100) 내에서 기 설정된 공정 조건에 따라 플라즈마 식각 분위기를 형성한다. 예컨대, 기 설정된 산소의 유량을 상기 공정 챔버(100) 내로 주입한다.(S140)Subsequently, in order to form a fine pattern on the etched film or the semiconductor substrate W, a plasma etching atmosphere is formed according to a predetermined process condition in the process chamber 100. For example, a predetermined flow rate of oxygen is injected into the process chamber 100 (S140).

상기 플라즈마 식각 공정이 수행되는 동안 상기 공정 챔버(100) 내부에서 형성된 플라즈마로부터 광학 방출 스펙트럼을 획득한다.(S150)During the plasma etching process, an optical emission spectrum is obtained from a plasma formed in the process chamber 100 (S150).

상기 획득된 광학 방출 스펙트럼과 상기 기준 데이터인 가중치 데이터를 내적하여 공정 상태 지수를 산출한다.(S160)The process state index is calculated by internalizing the obtained optical emission spectrum and the weight data which is the reference data.

상기 산출된 공정 상태 지수를 상기 기준 데이터인 공정 상태 지수 변화 함수에 대입하여 상기 기 설정된 산소 유량이 상기 공정 시 실제 주입된 산소의 유량과 동일한지 비교한다.(S170)The calculated process state index is substituted into the process state index change function, which is the reference data, to compare whether the preset oxygen flow rate is the same as the flow rate of oxygen actually injected in the process (S170).

이때, 상기 기 설정된 유량의 산소를 상기 공정 챔버(100)로 주입했어도, 상기 공정 챔버(100) 내에서 실제로 사용되는 산소의 유량은 상기 기 설정된 유량보 다 작거나 많을 수 있다. 이는 상기 식각 가스 제공부(120) 또는 공정 챔버(100)의 이상이나, 상기 가스 제공부(120) 또는 공정 챔버(100)의 다수 회 사용으로 인하여 내부에 공정 조건이 달라져 발생할 수 있다.At this time, even if the oxygen of the predetermined flow rate is injected into the process chamber 100, the flow rate of oxygen actually used in the process chamber 100 may be smaller or greater than the predetermined flow rate. This may occur due to an abnormality of the etching gas providing unit 120 or the process chamber 100 or due to different process conditions therein due to the multiple use of the gas providing unit 120 or the process chamber 100.

따라서, 상기 기 설정된 산소의 유량 및 실제 식각 공정에 사용된 산소의 유량 사이의 차이값이 허용 범위를 벗어나는 경우, 상기 공정은 공정 상태 이상으로 판단되어 외부로 이상 발생 신호를 발생시킨다.(S180, S190)Therefore, when the difference value between the preset flow rate of oxygen and the flow rate of oxygen used in the actual etching process is out of an allowable range, the process is determined to be in an abnormal state and generates an abnormal signal to the outside (S180, S190)

또한, 상기 공정 상태 이상으로 판단되어지는 경우, 상기 차이값에 따라 상기 실제 공정 변수를 보정하여 공정을 지속적으로 진행할 수 있다.(S200)In addition, when it is determined that the process state is abnormal, the process may be continued by correcting the actual process variable according to the difference value.

상기와 같이 기준 데이터들을 산출하고, 공정을 수행하면서 획득되는 데이터들을 상기 기준 데이터들과 실시간으로 비교함으로써, 보다 용이하게 공정을 모니터링할 수 있다. 특히, 공정 상태 지수 함수를 구하여 공정을 수행하면서 획득되는 공정 상태 지수를 대입함으로써 보다 빠르게 공정을 모니터링할 수 있다.As described above, the process may be more easily monitored by calculating reference data and comparing the data obtained while performing the process with the reference data in real time. In particular, the process can be monitored more quickly by obtaining the process state index function and substituting the process state index obtained while performing the process.

또한, 상세하게 도시되거나 설명되지 않았으나, 상기 산소의 유량뿐만 아니라 상기 식각 공정의 상태 즉, 공정 챔버(100) 내의 압력 및 온도와, 공정 챔버(100)로 인가되는 파워와 같은 공정 변수들도 상기 설명된 방법을 통하여 제어할 수 있다.In addition, although not shown or described in detail, not only the flow rate of the oxygen but also the process variables such as the state of the etching process, that is, the pressure and temperature in the process chamber 100, and the power applied to the process chamber 100 may be described. It can be controlled through the described method.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 가중치 데이터 및 공정 상태 지수 변화 함수와 같은 기준 데이터를 산출하고, 상기 기준 데이터들을 공정 중 획득되는 데이터들과 비교함으로써 공정을 실시간으로 보다 용이하게 모니 터링할 수 있다.As described above, according to a preferred embodiment of the present invention, by calculating reference data such as weight data and process state index change function, and comparing the reference data with data obtained during the process, the process is more easily performed in real time. Can be monitored.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

Claims (3)

플라즈마를 이용하여 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 플라즈마 식각 공정을 모니터링하는 방법에 있어서,In the method for monitoring a plasma etching process of forming a fine pattern on a substrate using a plasma, 공정 변수에 따른 플라즈마의 광학 방출 스펙트럼(optical emission spectrum; OES)들의 변화량으로부터 통계적인 주요인 분석(principal component analysis; PCA) 방법을 이용하여 가중치 데이터를 산출하는 단계;Calculating weighted data using a statistical component analysis (PCA) method from a variation of optical emission spectra (OES) of the plasma according to the process variable; 상기 가중치 데이터와 상기 광학 방출 스펙트럼들의 내적(scalar product)을 취하여 상기 공정 변수의 변화에 따른 공정 상태 지수(process status index; PSI) 데이터를 획득하는 단계;Taking process products of the weight data and the optical emission spectra to obtain process status index (PSI) data according to the change of the process variable; 공정 챔버 내에서 상기 기판에 대한 플라즈마 식각을 위하여 기 설정된 공정 변수에 따라 플라즈마 식각 분위기를 형성하는 단계;Forming a plasma etching atmosphere in accordance with a predetermined process parameter for plasma etching the substrate in the process chamber; 상기 공정 챔버 내부에서 형성된 플라즈마로부터 광학 방출 스펙트럼을 획득하는 단계;Acquiring an optical emission spectrum from a plasma formed inside the process chamber; 상기 획득된 광학 방출 스펙트럼과 상기 가중치 데이터를 이용하여 공정 상태 지수 및 상기 공정 상태 지수 데이터를 이용하여 상기 공정 상태 지수와 대응하는 실제 공정 변수를 산출하는 단계; 및Calculating an actual process variable corresponding to the process state index using the process state index and the process state index data using the obtained optical emission spectrum and the weight data; And 상기 실제 공정 변수 및 상기 기 설정된 공정 변수 사이의 차이값이 허용 범위를 벗어나는 경우 이상 발생 신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 모니터링 방법.And generating an abnormal signal when the difference between the actual process variable and the preset process variable is out of an allowable range. 제1항에 있어서, 상기 공정 변수는 상기 공정 챔버로 유입되는 식각 가스의 유량, 상기 공정 챔버 내의 압력, 온도 및 플라즈마를 형성하기 위하여 인가되는 파워로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 공정 모니터링 방법.The process as claimed in claim 1, wherein the process variable is at least one selected from the group consisting of a flow rate of an etching gas flowing into the process chamber, a pressure in the process chamber, a temperature, and a power applied to form a plasma. Monitoring method. 제1항에 있어서, 상기 차이값에 따라 상기 실제 공정 변수를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 모니터링 방법.The process monitoring method of claim 1, further comprising correcting the actual process variable in accordance with the difference value.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010088421A2 (en) * 2009-01-29 2010-08-05 Applied Materials, Inc. Method and system for estimating context offsets for run-to-run control in a semiconductor fabrication facility
US8741164B2 (en) 2011-08-31 2014-06-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods for optimizing a plasma process
US9299542B2 (en) 2013-01-29 2016-03-29 Samsung Display Co., Ltd. Method of monitoring a manufacturing-process and manufacturing-process monitoring device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010088421A2 (en) * 2009-01-29 2010-08-05 Applied Materials, Inc. Method and system for estimating context offsets for run-to-run control in a semiconductor fabrication facility
WO2010088421A3 (en) * 2009-01-29 2010-12-02 Applied Materials, Inc. Method and system for estimating context offsets for run-to-run control in a semiconductor fabrication facility
US8355810B2 (en) 2009-01-29 2013-01-15 Applied Materials, Inc. Method and system for estimating context offsets for run-to-run control in a semiconductor fabrication facility
US8741164B2 (en) 2011-08-31 2014-06-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods for optimizing a plasma process
US9299542B2 (en) 2013-01-29 2016-03-29 Samsung Display Co., Ltd. Method of monitoring a manufacturing-process and manufacturing-process monitoring device

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