KR20140125585A

KR20140125585A - 플라즈마용 V-I Probe 감시 장치

Info

Publication number: KR20140125585A
Application number: KR20130043552A
Authority: KR
Inventors: 최종운
Original assignee: 최종운
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-10-29

Abstract

본 발명은 V-I 플라즈마 감시장치에 관한 것이다. 그러한 V-I 플라즈마 감시장치는 RF 파워공급부와, 매처(Matcher)에 연결되며, 전단 및 후단에 구비되어 상기 매처로부터 인가된 RF신호가 흐르는 컨넥터와; RF신호에 커플링되어 전류가 흐르는 동축선(Coaxial line)과; 동축선 사이에 배치되는 커패시터(Capacitor)와; 그리고 동축선에 연결되어 전류값을 측정할 수 있는 유도 분류기(Inductive shunt)를 포함한다.

Description

플라즈마용 V-I Probe 감시 장치{Apparatus for monitering plasma V-I Probe}

본 발명은 플라즈마용 감시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 V-I 푸루브를 이용하여 반도체 검사장치의 플라즈마를 보다 효율적으로 모니터링할 수 있는 플라즈마용 감시장치에 관한 것이다.

현재 생산되는 반도체가 고집적화, 대용량화됨에 따라 반도체 공정의 안정화가 큰 문제로 대두되고 있는 실정이다.

반도체 공정의 안정화는 반도체 생산 수율에 직접적인 영향을 미치는 중요한 인자이기 때문에 각 반도체 장비 및 소자제조 회사는 다각적인 방법으로 반도체 공정의 안정화에 주력하고 있다.

이러한 반도체 공정의 안정화를 이루는 조건으로는 챔버의 특성 분석에 의해 이룰 수 있는데, 현재 장비/소자 회사, 관련 연구소들은 챔버의 특성, 구체적으로는 플라즈마의 분석을 위하여 다양한 측정 기기를 사용하여 챔버의 특성 파악에 주력하고 있다.

이와 같이 플라즈마의 특성파악이 필요한 이유는 기본적인 설비의 파라메터 모니터링(parameter monitoring) 만으로는 실제 플라즈마 상태를 알기가 어렵고, 산포 개선, 이상 감지, 프로세스 드리프트(process drift) 등을 위해 플라즈마의 실제 상태를 모니터링 할 필요가 있다.

특히, 웨이퍼(Wafer) 공정을 진행함에 따라 샤워헤드(Shower head)에 부산물이 누적되고 이로 인하여 포텐셜(Potential)이 변화하여 프로세스 드리프트가 발생하므로 모니터링이 필요하다.

이러한 반도체 챔버의 특성 분석 및 매처의 성능평가는 반도체 제조 공정 중 발생할 수 있는 오류 등을 분석, 해결하는 데 매우 중요하다.

그러나, 종래의 감시장치는 플라즈마를 정밀하게 측정하는데 한계가 있는 문제점이 있다.

특허출원 제 10-2007-0056103호(명칭: 플라즈마 이상 감지장치와 플라즈마 이상 감지방법)

본 발명은 상기한바 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 V-I푸루브를 적용함으로써 플라즈마 챔버의 플라즈마를 비접촉방식에 의하여 모니터링할 수 있는 플라즈마 감시장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예는 RF 파워공급부와, 매처(Matcher)에 연결된 V-I 플라즈마 감시장치로서,

전단 및 후단에 구비되어 상기 매처로부터 인가된 RF신호가 흐르는 컨넥터와;

RF신호에 커플링되어 전류가 흐르는 동축선(Coaxial line)과;

동축선 사이에 배치되는 커패시터(Capacitor)와; 그리고

동축선에 연결되어 전류값을 측정할 수 있는 유도 분류기(Inductive shunt)를 포함하는 V-I 플라즈마 감시장치를 제공한다.

본 발명에 따른 플라즈마용 V-I Probe 감시 장치는 V-I 탐침에 의하여 플라즈마를 감시함으로써 비접촉방식에 의하여 모니터링이 가능하고, 측정오차의 정밀도가 개선된 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 V-I 탐침방식의 플라즈마 감시 시스템 전체를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 V-I 탐침방식의 플라즈마 감시장치의 외관 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 플라즈마 감시장치의 센서부 회로를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 센서부의 블럭 다이아그램을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 플라즈마 감시장치의 전단에 연결된 매처의 구조를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 V-I 플라즈마 감시장치를 첨부된 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 V-I 플라즈마 감시장치(1)는 챔버(7)의 전압, 전류를 실시간으로 측정해주는 장비이다.

이러한 V-I 플라즈마 감시장치(1)를 살펴보면, V-I 플라즈마 감시장치(1)의 앞단에는 RF 파워공급부(3) 및 매처(Matcher;5)가 배치되며, 챔버(7)로 인가되는 RF신호를 모니터링한다.

상기 RF 파워 공급부(3)는 고주파의 전원을 인가함으로써 플라즈마를 발생시킨다.

그리고, 매처(5)는 RF 파워 공급부(3)와 V-I 플라즈마 감지장치(1)의 사이에 배치됨으로써, V-I 플라즈마 감시장치(1)의 임피던스를 측정하여 이를 적절히 조절함으로써 RF손실을 최소화한다.

이러한 매처(5)는 도 5에 도시된 바와 같이, 코일(21)과, 커패시터(23)와, 제어회로(25)와, V-I 플라즈마 감시장치(1)와 연결되는 컨넥터(27)를 포함한다. 이때, 제어회로(25)에서는 커패시터값을 조정함으로써 임피던스를 매칭시킨다.

그리고, V-I 플라즈마 감시장치(1)에서 임피던스를 측정하여 제어회로(25)에 신호를 전달하고, 커패시터값을 조정하여 RF신호라인의 임피던스를 조절함으로써 RF손실을 최소화할 수 있다.

상기 V-I 플라즈마 감시장치(1)는 비접촉 방식으로서 메인 라인 데이터를 커플링해서(Coupling) 위상, 전압, 전류, 임피던스값을 얻어냄으로써 플라즈마를 모니터링 할 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, V-I 플라즈마 감시장치(1)의 전단 및 후단에는 RF신호가 흐르는 컨넥터(9,11)가 연결된다. 이때, 컨넥터(9,11)를 통하여 흐르는 신호의 최대 세기는 10KW, 13.56Mhz이다. 물론, 신호의 세기가 이 값에 한정되는 것은 아니고 설계사양에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

이러한 V-I 플라즈마 감시장치(1)의 회로가 도 3 및 도 4에 도시된다. 도시된 바와 같이, 회로는 공조기(Resonator;19)와, 동축선(Coaxial line;L1,L2)과, 커패시터(Capacitor;C)와, 유도 분류기(Inductive shunt;20)로 구성된다.

이러한 회로에 있어서, 타측 동축선(L2)에서는 용량성 픽업(capacitive pickup)이 이루어진다. 즉, 일측 동축선(L1)상에 전류가 흐를 때, 전류가 전압보다 위상이 앞서는 경우 공진점을 경계로 하여 용량성과 유도성이 반전한다.

그리고, 상기 유도분류기(20)는 회로에 유도성을 갖게 한 것으로, 전류를 측정한다. 즉, 전류가 흐르는 전선의 중간에 저항을 직렬로 넣고 저항에서 발생하는 전압을 측정함으로써 전류값을 측정할 수 있다.

상기한 V-I 플라즈마 감시장치(1)에 의하여 아날로그 데이터(Analog data)를 모니터링 할 수 있다.

즉, 상기 커플링 회로에 의하여 RF신호와 커플링(coipling)함으로써 파워(power)와, 실효치(Vrms)와, 정격전류(Arms)와, 위상(Phase)과, 임피던스(Impedance)와, IMD(Internal Modulation Distortion), 하모닉(harmonic)등을 모니터링 할 수 있다.

이때, 커플링된 신호는 주파수 1Mhz-100Mhz 범위, 위상은 -180∼+180 범위가 바람직하다.

이와 같이 본 발명의 V-I 플라즈마 감시장치(1)는 비접촉식 센서로서 coupling방식에 의하여 원RF신호에서 데이터를 추출함으로써 모니터링이 가능하다.

1: V-I 플라즈마 감시장치
3: RF파워 공급부
5: 매처
7: 플라즈마 챔버

Claims

RF 파워공급부와, 매처(Matcher)에 연결된 V-I 플라즈마 감시장치로서,
전단 및 후단에 구비되어 상기 매처로부터 인가된 RF신호가 흐르는 컨넥터와;
RF신호에 커플링되어 전류가 흐르는 동축선(Coaxial line)과;
동축선 사이에 배치되는 커패시터(Capacitor)와; 그리고
동축선에 연결되어 전류값을 측정할 수 있는 유도 분류기(Inductive shunt)를 포함하는 V-I 플라즈마 감시장치.
제1항에 있어서,
상기 컨넥터를 통하여 흐르는 신호는 10KW, 13.56Mhz이고, 커플링된 신호는 주파수 1Mhz-100Mhz 범위, 위상은 -180∼+180 범위인 것을 특징으로 하는 V-I 플라즈마 감시장치.