KR20090017855A - 원격 플라즈마 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원격 플라즈마 시스템은 원격 플라즈마를 발생하기 위한 원격 플라즈마 반응기, 상기 원격 플라즈마 반응기로부터 발생된 원격 플라즈마를 수용하여 플라즈마 처리 공정을 수행하는 공정 챔버 및, 상기 원격 플라즈마 반응기에서 발생되어 상기 공정 챔버로 공급되는 원격 플라즈마의 상태를 모니터링 하여 원격 플라즈마를 진단하는 모니터링 수단을 포함한다. 원격 플라즈마 시스템은 원격 플라즈마가 외부 원격 플라즈마 반응기에서 발생되고 공정 챔버로 공급되어 플라즈마 처리가 이루어지는 일련의 과정 동안에 원격 플라즈마를 지속적으로 모니터링하고 그 상태를 진단함으로서 원격 플라즈마 처리의 효율을 점검할 수 있고 진단 결과를 프로세스 제어 속성에 상관시켜서 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
플라즈마, 진단, 플라즈마 센서, 원격 플라즈마

Description

원격 플라즈마 시스템 및 방법{REMOTE PLASMA SYSTEM AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에서 플라즈마를 진단하는 기술에 관한 것으로, 구체적으로는 원격 플라즈마에 대한 플라즈마 진단 기능을 갖는 원격 플라즈마 시스템 및 방법에 관한 것이다.
플라즈마 방전은 이온, 자유 래디컬, 원자, 분자를 포함하는 활성 가스를 발생하기 위한 가스 여기에 사용되고 있다. 활성 가스는 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며 반도체 제조 공정 예들 들어, 식각, 증착, 세정 등 다양하게 사용되고 있다. 특히, 공정 챔버의 세정이나 포토레지스트 스트립을 위한 에싱 공정 등에서 원격 플라즈마가 유용하게 사용되고 있다.
반도체 기판과 같은 기판 또는 평판 패널 디스플레이의 제조에 사용되는 유리 패널과 같은 피처리 기판의 대형화에 따라 공정 챔버의 볼륨도 증가되고 있는데 이에 따라 대용량의 원격 플라즈마를 발생하고 효율적으로 이를 공급할 수 있는 원격 플라즈마 발생 및 공급 기술이 요구되고 있다. 원격 플라즈마가 외부 원격 플라즈마 반응기에서 발생되고 공정 챔버로 공급되어 플라즈마 처리가 이루어지는 일련의 과정은 공정 챔버에서 플라즈마 처리 공정 효율이 극대화되도록 적절히 제어 되어야 한다.
본 발명의 목적은 원격 플라즈마를 모니터링하고 그 상태를 진단하여 플라즈마 처리의 효율을 점검할 수 있고 진단 결과를 프로세스 제어 속성에 상관시켜서 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있는 원격 플라즈마 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 원격 플라즈마 진단을 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 특징에 따른 원격 플라즈마 진단을 위한 방법은: 원격 플라즈마 반응기에서 원격 플라즈마를 발생하는 단계; 상기 원격 플라즈마 반응기에서 발생된 원격 플라즈마가 공정 챔버로 공급되는 단계; 상기 공정 챔버의 내부로 유입된 원격 플라즈마에 의해서 플라즈마 처리 공정이 수행되는 단계; 및 원격 플라즈마 상태를 모니터링 하여 원격 플라즈마를 진단하는 단계를 포함한다.
일 실시예예 있어서, 상기 원격 플라즈마 상태의 모니터링은 원격 플라즈마 광의 강도를 측정하는 것이다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 광의 강도는 원격 플라즈마 반응기에서 측정하는 것이다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 광의 강도는 공정 챔버에서 측정된다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 광의 강도는 원격 플라즈마 반응기와 공정 챔버 모두에서 측정된다.
일 실시예에 있어서, 상기 원격 플라즈마의 진단 결과를 하나 이상의 프로세스 제어 속성에 상관시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 일면은 원격 플라즈마 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 다른 특징에 따른 원격 플라즈마 시스템은: 원격 플라즈마를 발생하기 위한 원격 플라즈마 반응기; 상기 원격 플라즈마 반응기로부터 발생된 원격 플라즈마를 수용하여 플라즈마 처리 공정을 수행하는 공정 챔버; 및 상기 원격 플라즈마 반응기에서 발생되어 상기 공정 챔버로 공급되는 원격 플라즈마의 상태를 모니터링 하여 원격 플라즈마를 진단하는 모니터링 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 모니터링 수단은: 원격 플라즈마 상태를 모니터링 하기 위해 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출하는 플라즈마 센서; 및 상기 플라즈마 센서를 통해서 출력되는 플라즈마 광 검출 신호에 기초하여 플라즈마 상태를 진단하는 플라즈마 분석기를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 원격 플라즈마 반응기는 반응기 몸체와 상기 반응기 몸체의 일부에 설치된 검출 윈도우를 포함하고, 상기 플라즈마 센서는 상기 검출 윈도우를 통해서 반응기 몸체의 내부에 발생된 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출한다.
일 실시예에 있어서, 상기 원격 플라즈마 발생기와 상기 공정 챔버를 연결하는 가스 도입부 및 상기 가스 도입부의 일부에 설치된 검출 윈도우를 포함하고, 상 기 플라즈마 센서는 상기 검출 윈도우를 통해서 가스 도입부를 통과하는 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공정 챔버는 챔버 하우징과 상기 챔버 하우징의 일부에 설치된 검출 윈도우를 포함하고, 상기 플라즈마 센서는 상기 검출 윈도우를 통해서 공정 챔버의 내부에 수용된 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출한다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 분석기의 플라즈마 상태 진단 결과 정보를 제공받고 진단 결과를 하나 이상의 프로세스 제어 속성에 상관시키는 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 원격 플라즈마 반응기로 플라즈마 발생을 위한 무선 주파수 전력을 공급하되 상기 원격 플라즈마 반응기와 분리된 구조를 갖는 무선 주파수 발생기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일면은 원격 플라즈마 반응기에 관하 것이다. 본 발명의 또 다른 특징에 따른 원격 플라즈마 반응기는: 원격 플라즈마를 생성하기 위한 반응기 몸체; 및 반응기 몸체에 설치되어 반응기 몸체의 내부에 발생된 플라즈마 상태를 감지하는 플라즈마 센서를 포함한다.
본 발명의 원격 플라즈마 시스템 및 방법에 의하면, 원격 플라즈마가 외부 원격 플라즈마 반응기에서 발생되고 공정 챔버로 공급되어 플라즈마 처리가 이루어지는 일련의 과정 동안에 원격 플라즈마를 지속적으로 모니터링하고 그 상태를 진단함으로서 원격 플라즈마 처리의 효율을 점검할 수 있고 진단 결과를 프로세스 제 어 속성에 상관시켜서 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원격 플라즈마 시스템의 구성을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 원격 플라즈마 시스템(200)은 공정 챔버(100)로 원격 플라즈마를 공급하는 원격 플라즈마 반응기(210)와 원격 플라즈마 반응기(210)로 무선 주파수를 공급하는 무선 주파수 발생기(220)를 구비한다. 원격 플라즈마 반응기(210)는 가스 도입부(150)를 매개로하여 공정 챔버(100)의 상부에 설치될 수 있다. 원격 플라즈마 반응기(210)는 가스 공급원(500)으로부터 공정 가스를 제공받아 원격 플라즈마를 발생하고, 발생된 원격 플라즈마는 가스 도입부(150)를 통하여 공정 챔버(100)로 공급된다.
무선 주파수 발생기(220)는 원격 플라즈마 반응기(210)와 분리된 구조를 갖 으며, 플라즈마 발생을 위한 무선 주파수를 발생하여 RF 케이블(217)을 통해서 원격 플라즈마 반응기(210)로 공급한다. 원격 플라즈마 반응기(210)와 무선 주파수 발생기(220)의 분리된 구조는 설치의 용이함과 유지 보수의 용이함과 같은 여러 가지 이점을 제공할 수 있다.
공정 챔버(100)는 원격 플라즈마를 수용하는 챔버 하우징(110)과 챔버 하우징의 내부에 위치하여 피처리 기판(120)을 지지하는 기판 지지대(130)를 구비한다. 피처리 기판(130)은 예들 들어, 반도체 기판이나 평판 패널 디스플레이의 제조에 사용되는 유리 패널일 수 있다. 그리고 챔버 하우징의 내부에는 기판 지지대(130)의 상부로 가스 분배판(140)이 구비된다. 원격 플라즈마 반응기(210)로부터 제공되는 원격 플라즈마는 가스 분배판(140)을 통하여 챔버 하우징(110)의 내부로 고르게 확산된다. 도면에서 참조부호 P는 원격 플라즈마를 표시하는 것이다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 챔버 하우징(110)은 내부의 압력을 일정하게 유지하고, 플라즈마 처리 후의 가스들을 배기하기 위한 진공 펌프(미도시)에 연결된 가스 출구(미도시)를 구비한다.
기판 지지대는 바이어스 공급부(400)로부터 바이어스 전원을 공급 받아 바이어스 될 수 있다. 바이어스 공급부(400)는 임피던스 정합기(430)를 통하여 기판 지지대(130)로 바이어스 전원을 공급하는 하나 이상의 바이어스 전원 공급원(410, 420)을 구비한다. 바이어스 공급부(400)에 두 개 이상의 바이어스 전원 공급원(410, 420)이 구비되는 경우에 각각의 바이어스 전원 공급원(410), 420)은 각기 서로 다른 주파수의 무선 주파수를 발생한다.
공정 챔버(100)는 원격 플라즈마 반응기(210)를 통하여 원격 플라즈마를 받아들여서 소정의 플라즈마 처리를 수행한다. 여기서 플라즈마 처리는 예를 들어, 공정 챔버(100)의 내부 오염을 제거하는 세정 공정을 위한 플라즈마 처리 또는 기판의 포토레지스트 막을 제거하는 에싱 공정을 위한 플라즈마 처리와 같은 원격 플라즈마를 이용하는 반도체 제조 공정의 여러 공정들 중 어느 하나이다.
본 발명의 원격 플라즈마 시스템(200)은 원격 플라즈마가 외부의 원격 플라즈마 반응기(210)에서 발생되고 공정 챔버(100)로 공급되어 플라즈마 처리가 이루어지는 일련의 과정 동안 모니터링 수단을 통하여 원격 플라즈마의 진단을 위한 모니터링을 수행한다. 모니터링 수단은 원격 플라즈마 반응기(210)에서 발생되어 상기 공정 챔버(100)로 공급되는 원격 플라즈마의 상태를 모니터링 하여 원격 플라즈마의 진단을 수행한다. 모니터링 수단은 플라즈마 센서(216) 및 플라즈마 분석기(230)를 포함하여 구성된다. 플라즈마 센서(216)는 예를 들어, 플라즈마 광의 강도를 검출하는 플라즈마 광센서로 구성되며 원격 플라즈마 상태를 모니터링 하기 위해 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출한다. 플라즈마 분석기(230)는 플라즈마 센서(216)를 통해서 출력되는 플라즈마 광 검출 신호에 기초하여 플라즈마 상태를 진단한다.
원격 플라즈마의 진단 결과로부터 원격 플라즈마에 의한 프로세스 효율을 진단할 수 있으며, 그 진단 결과 정보는 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있도록 하나 이상의 프로세스 제어 속성에 상관되어 질 수 있다. 프로세스 제어 속성이란 원격 플라즈마에 의한 플라즈마 처리와 관련된 제어 파라미터들로서 예를 들어, 가 스 공급원(500)으로부터 원격 플라즈마 반응기(210)로 제공되는 가스 공급의 제어, 무선 주파수 발생기(220)의 제어, 공정 압력의 제어, 바이어스 전력의 제어 등을 포함한다.
플라즈마 분석기(230)로부터 출력되는 원격 플라즈마의 진단 결과 정보는 원격 플라즈마 제어부(240)로 제공된다. 원격 플라즈마 제어부(240)는 이 정보에 기초하여 무선 주파수 발생기(220)를 제어하여 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 또한 플라즈마 분석기(230)로부터 출력되는 원격 플라즈마의 진단 결과 정보는 시스템 제어부(300)로 제공된다. 시스템 제어부(300)는 이 정보에 기초하여 가스 공급원(500), 바이어스 공급부(400), 진공 펌프(미도시)와 같은 프로세스 제어 속성에 관련된 하나 이상의 장치들을 제어하여 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 원격 플라즈마의 진단 결과 정보에 기초하여 그 진단 결과를 하나 이상의 프로세스 제어 속성에 상관시키는 수단은 원격 플라즈마 제어부(240)나 시스템 제어부(300) 각각으로 또는 모두에 의해 구성이 가능하다.
도 2는 플라즈마 센서가 장착된 원격 플라즈마 반응기 및 플라즈마 분석기의 구성을 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하여, 원격 플라즈마 반응기(210)는 환형의 반응기 몸체(211)와 반응기 몸체(211)에 장착된 환형 페라이트 코어(214) 그리고 페라이트 코어(214)에 설치된 일차 권선(215)을 포함하여 구성된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 일차 권선(215)은 무선 주파수 케이블(217)을 통하여 무선 주파수 발생기(220)와 전기적으로 연결된다. 반응기 몸체(211)는 가스 공급원(500)에 연결된 가스 입구(212)와 가스 도입부(150)에 연결되는 가스 출구(219)를 구비한다. 반응기 몸체(211)는 전도성 금속으로 구성되는 경우 하나 이상의 절연 영역(213)을 포함할 수 있다. 그러나 반응기 몸체(211)가 전체적으로 비도전성 물질로 구성되는 경우에는 절연 영역(213)은 불필요하다.
무선 주파수가 공급되어 일차 권선(215)이 구동되면 반응기 몸체(211)의 내부에는 환형의 원격 플라즈마(P)가 발생된다. 원격 플라즈마(P)는 가스 출구(219)와 가스 도입부(150)를 통하여 공정 챔버(100)의 상부에 형성된 개구부(112)를 통하여 공정 챔버(100)로 공급된다. 원격 플라즈마가 공정 챔버(100)로 제공되는 동안 플라즈마 센서(216)는 원격 플라즈마 진단을 위해 반응기 몸체(211)의 내부에서 발생된 플라즈마 광의 강도를 검출하여 그에 대응된 전기적 신호를 플라즈마 분석기(230)로 입력한다. 반응기 몸체(211)의 내부에서 발생되는 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출하기 위하여 반응기 몸체(211)의 일부에 광 투과성 검출 윈도우(218)가 구비된다. 플라즈마 센서(216)는 검출 윈도우(218)에 근접하도록 원격 플라즈마 반응기(210)에 설치된다.
플라즈마 분석기(230)는 신호 처리부(231), 메모리(232) 및, 비교부(233)를 포함하여 구성된다. 신호 처리부(233)는 플라즈마 센서(216)로부터 광 검출 신호를 입력받아 잡음을 제거하고 필요한 신호를 추출하여 비교부(233)로 입력한다. 비교부(233)는 광 검출 신호와 메모리(232)에 저장된 기준 값을 비교하여 그 결과를 원격 플라즈마 진단 결과 정보로 출력한다. 기준 값은 예를 들어, 원격 플라즈마가 정상적으로 발생하고 있을 때의 플라즈마 광의 강도에 해당되는 값이다. 기준 값은 현재 진행되는 공정 챔버(100)에서의 플라즈마 처리와 관련하여 가변된 값 을 가질 수 있다. 예를 들어, 공정의 시작, 공정의 진행, 공정의 종료 시점에서 각각 다른 값을 가질 수 있다. 또한, 공정 챔버(100)에서 진행되는 공정의 종류에 따라 그에 해당되는 값을 가질 수 있다. 첨부 도면 도 3에 원격 플라즈마가 정상 상태 일 때와 비정상 상태 일 때의 플라즈마 광의 강도의 변화를 비교하여 보여주는 그래프가 도시되어 있다. 검출된 원격 플라즈마 광의 강도가 비정상일 경우에는 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있도록 진단 결과 정보는 하나 이상의 프로세스 제어 속성에 상관되어 질 수 있다.
원격 플라즈마 제어부(240)는 플라즈마 분석기(230)로부터 제공된 원격 플라즈마 진단 결과 정보에 기초하여 원격 플라즈마 제어 신호를 발생한다. 원격 플라즈마 제어 신호는 무선 주파수 발생기(220)로 입력되어 무선 주파수 출력과 관련된 제어가 이루어진다. 시스템 제어부(300)는 플라즈마 분석기(230)로부터 제공된 원격 플라즈마 진단 결과 정보에 기초하여 시스템 제어 신호를 발생한다. 시스템 제어 신호는 가스 공급원(500), 바이어스 공급부(400), 진공 펌프(미도시)와 같은 프로세스 제어 속성에 관련된 하나 이상의 장치들로 입력되어 그와 관련된 제어가 이루어진다. 원격 플라즈마 제어부(240)는 상태 표시부(242)를 포함할 수 있다. 상태 표시부(242)에는 원격 플라즈마 진단 결과 정보가 표시된다. 이러한 상태 표시부(240)는 시스템 제어부(300)에도 구성될 수 있을 것이다. 원격 플라즈마 제어부(240)와 시스템 제어부(300)를 독립된 구성을 도시하였으나, 원격 플라즈마 제어부(240)는 시스템 제어부(300)의 하나의 구성을 포함될 수도 있다.
도 4는 원격 플라즈마를 이용한 공정의 일예로서 공정 챔버의 세정 프로세스 를 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하여, 단계 S100에서 세정 프로세스가 개시된다. 단계 S110에서는 원격 플라즈마 반응기(210)로 플라즈마 반응기(300)로 점화 가스(예를 들어, Ar)가 공급되면서 점화 기압(예를 들어 1Torr)까지 기본 펌핑이 이루어진다. 이어 단계 S120에서 무선 주파수 발생기(220)로부터 무선 주파수가 원격 플라즈마 반응기(210)로 공급되어 플라즈마 점화가 이루어진다. 단계 S130에서는 정상적으로 플라즈마 점화가 되었는가를 판단하고, 정상적으로 점화가 되지 않은 경우에는 원격 플라즈마 제어부(240)는 단계 S140에서 시스템 제어부(300)로 에러 메시지를 전송한다.
정상적으로 점화가 이루어지면, 단계 S150에서 원격 플라즈마 반응기(210)로 세정 가스(예를 들어 NF3나 SF6+O2 등)가 공급된다. 세정 가스는 원격 플라즈마 반응기(210)에서 활성 가스로 분해되어 공정 챔버(100)로 공급된다. 단계 S160에서는 활성 가스에 의해서 공정 챔버(100)의 세정이 이루어진다. 공정 챔버(100)의 세정이 정상적으로 완료되면 단계 S180에서는 원격 플라즈마 반응기(210)의 동작이 오프 되고, 가스 공급원(500)으로부터의 가스 공급이 중단된다. 그리고 단계 S190에서 세정 프로세스는 종료된다.
이와 같은 공정 챔버(100)의 세정 프로세스에서 원격 플라즈마가 안정적으로 유지되는 것은 매우 중요하다. 그럼으로 원격 플라즈마가 공급되면서 공정 챔버(100)의 세정이 이루어지는 것과 더불어 단계 S170에서는 원격 플라즈마 진단이 이루어진다.
도 5는 세정 프로세스 동안 이루어는 원격 플라즈마 진단 프로세스를 보여주 는 흐름도이다. 도 5를 참조하여, 단계 S171에서 원격 플라즈마 진단 프로세스가 시작된다. 단계 S172에서는 플라즈마 센서(216)에 의해 원격 플라즈마 광의 검출이 이루어진다. 단계 S173에서 플라즈마 분석기(230)는 플라즈마 센서(216)에 의해 검출된 플라즈마 광 검출 신호에 대한 신호 처리를 수행하고, 이어 단계 S174에서 신호 처리 결과 값(원격 플라즈마 광의 강도)과 기준 값을 비교한다. 그리고 단계 S175에서는 정상 상태 여부의 판단이 이루어진다. 정상 상태 여부의 판단은 원격 플라즈마 제어부(240)와 시스템 제어부(300)에서 진행될 수 있다.
비정상 상태로 판단되는 경우에는 단계 S176으로 진행하여 오류 발생에 따른 처리가 수행된다. 오류 발생에 따른 처리는 예를 들어, 공정 진행이 불가한 경우에는 공정 챔버(100)의 세정 프로세스가 중단된다. 그러나 하나 이상의 프로세스 제어 속성에 진단 결과를 상관시키는 것으로 공정 진행을 계속할 수 있을 경우에는 관련된 장치들을 적절히 제어하여 원격 플라즈마 처리 효율이 정상 상태를 유지할 수 있도록 한다. 이러한 원격 플라즈마 진단 프로세스는 세정 프로세스가 진행되는 동안 지속적으로 이루어지며 상태 표시부(242)를 통하여 그 결과가 표시된다.
이와 같이 본 발명의 원격 플라즈마 시스템 및 방법에 의하면, 원격 플라즈마가 외부 원격 플라즈마 반응기에서 발생되고 공정 챔버로 공급되어 플라즈마 처리가 이루어지는 일련의 과정 동안에 원격 플라즈마를 지속적으로 모니터링하고 그 상태를 진단함으로서 원격 플라즈마 처리의 효율을 점검할 수 있고 진단 결과를 프로세스 제어 속성에 상관시켜서 플라즈마 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
플라즈마 센서(216)가 원격 플라즈마의 광의 세기를 검출하는 위치는 여러 형태의 변형이 가능하다. 도 2에 도시된 바와 같이, 원격 플라즈마 반응기(210)의 반응기 몸체(211) 상부 일 측에 검출 윈도우(218)를 설치하고 그에 근접하여 플라즈마 센서(216)를 설치할 수 있다. 그러나 도 6에 도시된 바와 같이, 반응기 몸체(211)의 하부 일 측에 검출 윈도우(218)를 설치하고 그에 근접하여 플라즈마 센서(216)를 설치할 수도 있다. 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 가스 도입부(150)에 검출 윈도우(218)를 설치하고 그에 근접하여 플라즈마 센서(216)를 설치하는 변형도 가능하다. 이와 같이, 반응기 몸체(211)의 상부 영역에서 또는 하부 영역에서 반응기 몸체(211)의 내부에서 발생된 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출할 수 있으며, 또는 가스 도입부(150)를 통과하는 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출할 수도 있다.
또 다른 변형예로, 공정 챔버(100)의 챔버 하우징(110)의 일부에 검출 윈도우(218)를 설치하고 이에 근접하여 플라즈마 센서(216)를 설치할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 가스 분배판(140)과 기판 지지대(130)의 사이 영역에 해당되는 챔버 하우징(110)의 일 측에 검출 윈도우(218)를 설치하고 이에 근접하여 플라즈마 센서(216)를 설치할 수 있다. 또는, 도 9에 도시된 바와 같이, 가스 분배판(140)과 챔버 하우징의 천정 사이 영역에 해당되는 챔버 하우징(110)의 일 측에 검출 윈도우(218)를 설치하고 이에 근접하여 플라즈마 센서(216)를 설치할 수 있다. 이와 같은 경우 플라즈마 센서(216)는 공정 챔버(100)의 내부에 수용된 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출한다.
이와 같이 플라즈마 센서(216)는 원격 플라즈마 반응기(210) 또는 공정 챔 버(100)에 설치할 수 있으나, 필요에 따라 복수개의 플라즈마 센서(216)를 원격 플라즈마 반응기(210)와 공정 챔버(100)에 모두 설치할 수도 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 원격 플라즈마 시스템 및 방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이상과 같은 본 발명의 원격 플라즈마 시스템 및 방법은 원격 플라즈마를 이용한 플라즈마 처리 공정에 매우 유용하게 이용될 수 있다. 특히, 원격 플라즈마를 이용한 공정 챔버의 세정 공정, 포토레지스트 박막을 제거하는 에싱 공정 등과 같은 반도체 제조 공정에 매우 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원격 플라즈마 시스템의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 플라즈마 센서가 설치된 원격 플라즈마 반응기 및 플라즈마 분석기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 정상 상태와 비정상 상태의 플라즈마 광의 강도의 변화를 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 4는 원격 플라즈마를 이용한 공정의 일예로서 공정 챔버의 세정 프로세스를 보여주는 흐름도이다.
도 5는 세정 프로세스 동안 이루어는 원격 플라즈마 진단 프로세스를 보여주는 흐름도이다.
도 6 및 도 7은 플라즈마 센서의 설치 위치를 변형한 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 및 도 9는 공정 챔버의 서로 다른 위치에 플라즈마 센서를 설치한 변형 실시예를 보여주는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 공정 챔버 110: 챔버 하우징
120: 피처리 기판 130: 기판 지지대
140: 가스 분배판 150: 가스 도입부
200: 원격 플라즈마 시스템 210: 원격 플라즈마 반응기
211: 반응기 몸체 212: 가스 입구
213: 절연부재 214: 페라이트 코어
216: 플라즈마 센서 217: RF 케이블
218: 검출 윈도우 219: 가스 출구
220: RF 발생기 230: 플라즈마 분석기
231: 신호처리부 232: 기준 값
233: 비교부 240: 원격 플라즈마 제어부
242: 상태 표시부 300: 시스템 제어부
400: 바이어스 공급부 410, 420: 바이어스 전원
500: 가스 공급원

Claims (14)

  1. 원격 플라즈마 반응기에서 원격 플라즈마를 발생하는 단계;
    상기 원격 플라즈마 반응기에서 발생된 원격 플라즈마가 공정 챔버로 공급되는 단계;
    상기 공정 챔버의 내부로 유입된 원격 플라즈마에 의해서 플라즈마 처리 공정이 수행되는 단계; 및
    원격 플라즈마 상태를 모니터링 하여 원격 플라즈마를 진단하는 단계를 포함하는 원격 플라즈마 진단을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 상태의 모니터링은 원격 플라즈마 광의 강도를 측정하는 것인 원격 플라즈마 진단을 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 광의 강도는 원격 플라즈마 반응기에서 측정되는 원격 플라즈마 진단을 위한 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 광의 강도는 공정 챔버에서 측정되는 원격 플라즈마 진단을 위한 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 광의 강도는 원격 플라즈마 반응기와 공정 챔버 모두에서 측정되는 원격 플라즈마 진단을 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마의 진단 결과를 하나 이상의 프로세스 제어 속성에 상관시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 진단을 위한 방법.
  7. 원격 플라즈마를 발생하기 위한 원격 플라즈마 반응기;
    상기 원격 플라즈마 반응기로부터 발생된 원격 플라즈마를 수용하여 플라즈마 처리 공정을 수행하는 공정 챔버; 및
    상기 원격 플라즈마 반응기에서 발생되어 상기 공정 챔버로 공급되는 원격 플라즈마의 상태를 모니터링 하여 원격 플라즈마를 진단하는 모니터링 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 플라즈마 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모니터링 수단은:
    원격 플라즈마 상태를 모니터링 하기 위해 원격 플라즈마의 광의 강도를 검 출하는 플라즈마 센서; 및
    상기 플라즈마 센서를 통해서 출력되는 플라즈마 광 검출 신호에 기초하여 플라즈마 상태를 진단하는 플라즈마 분석기를 포함하는 하는 원격 플라즈마 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 반응기는 반응기 몸체와 상기 반응기 몸체의 일부에 설치된 검출 윈도우를 포함하고,
    상기 플라즈마 센서는 상기 검출 윈도우를 통해서 반응기 몸체의 내부에 발생된 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출하는 원격 플라즈마 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 발생기와 상기 공정 챔버를 연결하는 가스 도입부 및 상기 가스 도입부의 일부에 설치된 검출 윈도우를 포함하고,
    상기 플라즈마 센서는 상기 검출 윈도우를 통해서 가스 도입부를 통과하는 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출하는 원격 플라즈마 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 공정 챔버는 챔버 하우징과 상기 챔버 하우징의 일부에 설치된 검출 윈도우를 포함하고,
    상기 플라즈마 센서는 상기 검출 윈도우를 통해서 공정 챔버의 내부에 수용된 원격 플라즈마의 광의 강도를 검출하는 원격 플라즈마 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 플라즈마 분석기의 플라즈마 상태 진단 결과 정보를 제공받고 진단 결과를 하나 이상의 프로세스 제어 속성에 상관시키는 수단을 포함하는 원격 플라즈마 처리 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 원격 플라즈마 반응기로 플라즈마 발생을 위한 무선 주파수 전력을 공급하되 상기 원격 플라즈마 반응기와 분리된 구조를 갖는 무선 주파수 발생기를 포함하는 원격 플라즈마 시스템.
  14. 원격 플라즈마를 생성하기 위한 반응기 몸체; 및
    반응기 몸체에 설치되어 반응기 몸체의 내부에 발생된 플라즈마 상태를 감지하는 플라즈마 센서를 포함하는 원격 플라즈마 반응기.
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