KR20150015600A - 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치 및 이를 이용한 진단방법 - Google Patents

다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치 및 이를 이용한 진단방법 Download PDF

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Abstract

다수의 발광분광기 센서를 통하여 식각종료점 검출 시그널을 생성하는 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치 및 이를 이용한 진단방법이 개시된다. 본 발명의 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치는 플라즈마를 이용하여 공정이 진행되는 공정챔버; 상기 공정챔버 내에서 방출되는 빛을 외부로 전달하는 다수의 뷰 포트; 상기 다수의 뷰 포트에 각각 광케이블로 접속되어 전송된 빛을 특정 파장에 해당하는 전기적 신호로 전환하는 다수의 OES 센서들; 및 상기 다수의 OES 센서들로부터의 다수의 전기적 신호를 내장된 알고리즘에 의하여 분석하여 제어 신호를 생성하여 플라즈마 공정을 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 두 개 또는 그 이상의 광학 센서로부터 데이터를 취득하고, 또한 취득된 데이터를 개별 또는 상호 연동하여 새로운 제3의 시그널을 통해서 식각 종말 시점을 잡을 수 있다.

Description

다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치 및 이를 이용한 진단방법{Plasma Process Diagnosing Apparatus Having Multi-OES Sensor And Detecting Method Of Using The Same}
본 발명은 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치 및 이를이용한 진단방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 발광분광기 센서를 통하여 식각종료점 검출 시그널을 생성하는 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치 및 이를 이용한 진단방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치 또는 평판디스플레이 장치는 기판 상에 확산, 증착, 사진, 식각, 이온주입 등의 공정을 선택적이고도 반복적으로 수행하게 됨으로써 이루어진다. 이들 제조공정 중에서 식각, 확산, 증착 공정 등은 밀폐된 공정챔버 내에 소정의 분위기에서 공정가스를 투입함으로써 공정챔버 내의 기판 상에서 반응이 일어나도록 공정을 수행하게 된다.
식각 공정은 통상적으로 마스크층을 사용하여 웨이퍼의 특정지역을 패터닝하여 마스크로 덮여지지 않는 부분을 선택적으로 제거하는 공정이다. 식각 공정은 습식 식각과 건식 식각으로 구분되며, 건식 식각은 공정챔버에서 플라즈마를 발생시켜 가속되는 이온의 충격에 의하여 웨이퍼의 특정 영역을 식각하는 방법이다.
그런데, 기판 상에 형성된 식각해야 할 박막의 두께는 단차 등으로 인해 기판 전반에 걸쳐 항상 일정한 것은 아니며, 식각 작용도 기판 전반에 걸쳐 고르게만 이루어지는 것은 아니다. 따라서, 원하는 부분에서 원하는 박막을 완전히 식각하기 위해서는 충분한 시간을 공정에 할애해야 한다. 그러나, 식각이 오래 진행되면 식각하려는 박막만 식각하는 것이 아니라 원하지 않는 하부막까지 식각하게 된다.
따라서, 이러한 문제점을 완화하기 위해 플라즈마 식각에서는 일정 시간 동안 공정을 진행시키는 방법 외에 공정의 특정 시점을 찾아 식각 조건을 바꾸는 방법을 많이 사용하고 있다. 즉, 특정 시점 전에는 식각 속도를 빠르게 할 수 있는 조건을 선택하여 공정을 진행시키고, 특정 시점 후에는 식각 속도는 느려도 하부막과의 선택비가 높은 조건을 선택하여 공정을 진행시키는 방법을 사용하게 된다. 이때, 공정의 특정 시점은 식각할 박막 하부의 막질이 드러나는 시점을 의미하여, 식각종료점이라고도 한다. 그리고 이 시점 전까지의 공정을 주식각(main etch), 이 시점 후의 식각공정을 과도시각(over etch)이라 한다.
이러한 식각 방법에서는 그 식각종료점을 검출하는 EPD(End Point Detection) 방법이 중요한 역할을 한다. EPD 방법에는 여러 가지가 있으나, 공정 챔버의 플라즈마에서 발생하는 빛을 관찰하여 특정 물질에 고유한 파장이 피크(peak) 형태로 검출되는지를 알아보는 방법이 많이 사용된다.
도 1은 종래기술에 따른 플라즈마 공정챔버의 종단면도 및 EPD 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판(10)이 식각되는 챔버(15) 내에는 기판(10)이 안착되도록 척(20)이 설치되어 있으며, 챔버(15)의 일측에는 식각에 필요한 반응가스가 유입되는 가스 유입관(25)이 설치되어 있다.
챔버(15)에는 챔버(15)와 챔버(15) 외부를 격리시키면서 빛이 입사되는 지점인 뷰 포트(40, view port)와, 뷰 포트(40)로 들어온 빛을 OES 센서(70)로 전송하는 광 케이블(50)로 이루어진 EPD 시스템이 연결된다. OES 센서(70)에서는 간섭 필터를 통해 빛을 필터링한 후 이를 증폭하여 특정 파장을 검출하여 식각 종료를 위한 신호를 출력한다.
OES 센서(70)는 특정 파장의 세기를 검출하여 전기적인 신호로 변환하여 제어부(80)로 전송하고, 상기 제어부(80)는 상기 파장 신호의 기울기에 따라 식각 공정을 제어한다.
종래의 양산에서 사용중인 EPD 시스템은 하나의 광학 센서에서 데이터를 취득하고 이를 EPD 시스템으로 운용하고 있다. 또는, 동일 지점에서 두 가지 이상의 식각 대상물의 플라즈마광을 분석하기 위하여 다수의 이종 센서를 사용하는 경우도 있다. 이는 기판과 챔버의 크기가 작은 경우에는 효율적일 수 있다.
그런데, 평판 디스플레이(Flat Panel Display, FPD)의 경우에는 대면적 챔버를 운용할 수 있는데, 대면적 공정챔버 내의 플라즈마가 균일하지 못한 경우에는, 공정에서 균일성(uniformity) 분산 편차가 크고, 뷰 포인트(view point) 위치에 따른 EPD 시그널의 패턴이 다르게 발생할 수 있다. 즉, 어느 한 지점에서의 플라즈마 공정 진단을 하여 식각종료점을 검출한 경우에, 다른 지점에서는 언에치(unetch) 또는 과도식각이 발생할 수 있다는 것을 의미한다.
대한민국 공개특허 제10-2007-0016736호 대한민국 공개특허 제10-2011-0135309호
본 발명은 상술한 종래 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 대면 적 공정챔버에서 플라즈마 공정이 진행할 때, 서로 다른 지점에서의 플라즈마 상태를 진단할 수 있는 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치 및 이를 이용한 진단방법을 제공한다.
또한, 대면적 공정챔버에서 플라즈마 공정이 진행할 때, 서로 다른 지점에서의 플라즈마 상태에 의하여 식각종료점의 판단 기준을 다르게 할 수 있는 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치 및 이를 이용한 진단방법을 제공한다.
또한, 대면적 공정챔버에서 플라즈마 공정이 진행할 때, 서로 다른 지점에서의 공정 산포를 줄여 최적의 공정을 진행할 수 있는 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치 및 이를 이용한 진단방법을 제공한다.
상기한 과제해결을 위한 본 발명의 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치는 플라즈마를 이용하여 공정이 진행되는 공정챔버; 상기 공정챔버 내에서 방출되는 빛을 외부로 전달하는 다수의 뷰 포트; 상기 다수의 뷰 포트에 각각 광케이블로 접속되어 전송된 빛을 특정 파장에 해당하는 전기적 신호로 전환하는 다수의 OES 센서들; 및 상기 다수의 OES 센서들로부터의 다수의 전기적 신호를 내장된 알고리즘에 의하여 분석하여 제어 신호를 생성하여 플라즈마 공정을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 OES 센서들로부터 취득한 파장의 세기가 변환된 전기적 신호를 저장하는 신호 저장부; 상기 신호 저장부의 각각의 OES 센서의 데이터를 취합하여 정해진 알고리즘으로 처리하는 신호 처리부; 및 상기 신호처리부에서 생성된 제어신호에 의하여 공정챔버를 제어하는 공정 제어부를 포함할 수 있다. 상기 신호 처리부의 알고리즘은 파장의 세기가 내장된 기울기 값으로 변하는 시점의 제1 OES 센서를 이용하여 제1차 식각 종말점을 검출하고, 이후에 차례대로 그 파장의 세기의 변화의 폭이 완화되는 방향 도는 강화되는 방향으로 식각 종말점을 검출하여, 최종 식각 종말점을 취득할 수 있다.
상기한 다른 과제해결을 위한 본 발명의 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단방법은 플라즈마 공정 챔버에 기판을 인입하고, 공정챔버 내부의 진공도를 유지 단계; 상기 공정챔버로 식각 가스가 공급되고, 상기 식각 가스는 플라즈마 상태로 형성되며, 상기 플라즈마는 기판 상에 형성된 막과 반응하여 막을 식각하는 단계; 상기 식각 도중에 발생되는 반응 부산물들에서 발생되는 빛의 파장들은 다수의 뷰 포트를 통해 다수의 OES 센서로 전달되는 단계; 상기 다수의 OES 센서는 특정 파장의 세기를 전기적 신호로 변화하여 동일한 제어부로 전송하는 단계; 및 상기 제어부는 상기 다수의 OES 센서로부터의 다수의 전기적 신호를 내장된 알고리즘에 의하여 분석하여 식각 제어 신호를 생성하여 식각 공정을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 알고리즘은 파장의 세기가 내장된 기울기 값으로 변하는 시점의 제1 OES 센서를 이용하여 제1차 식각 종말점을 검출하고, 이후에 차례대로 그 파장의 세기의 변화의 폭이 완화되는 방향 또는 강화되는 방향으로 식각 종말점을 검출하여, 최종 식각 종말점을 취득할 수 있다. 또는, 상기 제1 OES 센서가 감지한 제1 식각 종말점으로부터 임계시간을 설정하여, 임계 시간이 도과한 경우에는 다른 OES 센서의 식각 종말점의 감지 여부에 상관없이 최종 식각 종말점이 확정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 두 개 또는 그 이상의 광학 센서로부터 데이터를 취득하고, 또한 취득된 데이터를 개별 또는 상호 연동하여 새로운 제3의 시그널을 통해서 식각 종말 시점을 잡을 수 있다.
특히, 평판 디스플레이(Flat panel display, FPD)의 경우에는 대면적 챔버를 운용할 수 있는데, 대면적 챔버 내의 플라즈마가 균일하지 못하므로, 공정에서 균일성(uniformity) 분산 편차가 크고, 뷰 포인트(view point) 위치에 따른 EPD 시그널의 패턴이 다른 문제점을 다수의 광학 센서를 장착하여 각각의 위치에서의 EPD 시그널의 조합 또는 연동을 의한 새로운 알고리즘을 통하여 공정 종말점을 검출할 수 있다. 이에 따르면, EPD 적용 공정의 실제 공정 결과의 산포를 줄여 최적의 공정 운용이 가능할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 플라즈마 공정챔버의 종단면도 및 EPD 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 공정챔버와 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 공정 진단장치의 제어부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다수의 OES 센서를 이용한 플라즈마 식각공정을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다수의 OES 센서를 이용한 식각종말점 검출방법을 나타내는 순서도이다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 공정챔버와 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판(110)에 플라즈마 공정을 진행하는 공정챔버(115) 내에는 기판(110)이 안착되도록 척(120)이 설치되어 있으며, 공정챔버(115)의 일측에는 식각에 필요한 반응가스가 유입되는 가스 유입관(125)이 설치되어 있다.
또한, 플라즈마 공정 진단 장치로서, 공정챔버(115) 내에서 방출되는 빛을 외부로 전달하는 다수의 뷰 포트(140), 상기 뷰 포트(140)에 광케이블(150)로 접속되어 광케이블로 전송된 특정 파장의 세기를 검출하여 전기적인 신호로 변환하여 제어부(180)로 전송하는 다수의 OES 센서(170), 및 상기 다수의 OES 센서(170)들의 파장 신호을 분석하여 식각 공정을 제어하는 제어부(180)로 구성된다.
공정챔버(115)는 기판(110)에 대한 공정이 수행되기 위한 공간을 갖는다. 여기의 공정챔버(115)는 평판 디스플레이(Flat Panel Display, FPD)의 플라즈마 건식 식각 공정 또는 플라즈마 증착 공정이 진행될 수 있는 대면적 플라즈마 공정 챔버이다.
뷰 포트(140)는 건식 식각이나 증착 공정이 수행되는 대면적 공정챔버(115)의 내부 상태에 대한 확인하기 위하여 소정 간격을 가지고 다수 형성되는데, 건식 식각이나 증착의 수행을 위한 플라즈마가 제대로 형성되는 지에 확인이나, 공정 진행 중인 기판이 안정된 상태를 유지하는지에 관한 확인을 위해 외부에서 공정 챔버의 내부를 관찰할 수 있도록 하는 투시창이 마련되도록 설치된다.
가스 공급부(130)는 가스 공급관(125)을 통하여 공정챔버(1150 내부와 연결되어, 공정챔버(115) 내로 플라즈마를 형성하기 위한 공정가스를 공급한다. 공정 가스에는 아르곤(Ar), 질소(N2) 등의 비활성 가스가 포함될 수 있다.
공정챔버(115)의 내부에는 플라즈마 형성 유닛(미도시)이 구비되어 고주파(RF) 전극을 포함할 수 있다. 또한, 기판(110)이 수용되는 척(120, chuck)이 구비되는데, 척(120)은 접지되거나 전력이 인가되며, 기판(110)을 지지할 수 있으며, 플라즈마 형성 유닛과 대향되게 배치된다.
공정챔버(115)의 내부는 진공 유닛(145)이 연결되며, 공정챔버(115) 내부를 진공으로 형성하기 위한 진공 펌프와 압력을 조절하기 위한 컨트롤 밸브를 포함할 수 있다.
다수의 OES 센서(170)는 뷰 포트(140)와 광케이블(150)을 통하여 연결되며, 모노크로미터 센서, CCD-OES(Charge Coupled Device - Optical Emission Spectroscopy) 센서 또는 SCM-OES(Sensor Cluster Manager - Optical Emission Spectroscopy)일 수 있다.
모노크로미터 센서는 뷰 포트(140)를 통하여 받아들인 빛 중에서 특정 파장의 빛만을 선택적으로 통과시키고 증폭하여 특정 파장에 해당하는 전기적 신호로 전환한다.
CCD-OES 센서는 공정챔버(115) 내에서 발생된 플라즈마 광을 서로 다른 파장을 가지는 복수의 광신호로 분해하는 회절격자와, 분해된 서로 다른 복수의 광신호를 수신하여 전기적 신호로 변환시키는 CCD(Charge Coupled Device)와, 복수의 전기적 신호를 데이터로 변환하여 연산하는 신호연산장치로 구성될 수 있다.
SCM-OES 센서는 플라즈마 공정에 관련된 공정값을 검출하기 위하여 플라즈마 공정 장비에 설치되는 센서를 이용한 것으로서, 센서는 플라즈마 공정 장비 내의 화학적 요소를 감지하는 센서, 파워를 감지하는 센서, 압력을 감지하는 센서 등 서로 다른 다양한 센서로 구성될 수 있다.
제어부(180)는 다수의 OES(Optical Emission Spectroscopy) 센서를 통하여 생성된 다수의 EPD 시그널를 취합하여 운용할 수 있다. 다수 개의 뷰 포트(140)에 각각 OES 센서(170)를 장착하고, 동일한 제어부(180)로 각각의 OES 센서의 파장을 전부 취득하여, 각각의 EPD 시그널의 통합 또는 조합을 통하여 최종 EPD 시그널을 생성하여 식각 공정 종말점을 검출한다.
디스플레이부(190)는 제어부(180)에서 연산한 특정 파장의 세기를 시간에 대하여 그래프로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 공정 진단장치의 제어부를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부(180)는 각각의 OES 센서(170)로부터 취득한 데이터를 저장하는 신호 저장부(181), 상기 신호 저장부의 각각의 OES 센서의 데이터를 취합하여 정해진 알고리즘으로 처리하여 제어신호를 생성하는 신호처리부(182), 및 신호처리부(182)에서 생성된 제어신호에 의하여 공정챔버를 제어하는 공정제어부(183)로 구성될 수 있다.
신호 저장부(181)는 각각의 OES 센서(170)로부터 취득한 파장의 세기가 변환된 전기적 신호를 포함한다. 각각의 OES 센서(170)로부터 취득한 파장의 세기를 모니터링하여 챔버 내부의 특정 지점의 플라즈마 상태를 모니터링할 수 있다.
신호 처리부(182)는 신호 저장부의 각각의 OES 센서의 데이터를 취합하여 정해진 알고리즘으로 처리하며, 이에 더하여 미리 설정된 기준값과 비교를 통하여 플라즈마 공정을 진단하여 식각 종료 신호를 생성할 수 있다. 이를 위하여, 신호 처리부(182)는 다수의 OES 센서로 수신한 데이터의 정량적 분석을 위한 분석 프로그램을 포함할 수 있다.
공정 제어부(183)는 공정챔버(115)를 제어하는데, 이는 플라즈마 공정의 중단 또는 레시피(recipe)를 변경하는 것일 수 있다. 플라즈마 공정의 레시피는 공정 시간, 가스 종류, 가스 유량, 압력, 온도 등을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치의 사용방법에 대하여 살펴본다. 구체적으로 다수의 OES 센서를 이용하여 식각종말점을 찾는다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다수의 OES 센서를 이용한 플라즈마 식각공정을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 기판(110)이 공정챔버(115) 내로 이송되어 척(120)에 안착되면 진공 유닛(145)의 작동에 의해 공정챔버(115) 내부가 진공으로 형성되고, 압력 조절 밸브에 의해 공정챔버(115) 내부의 진공도가 유지된다.(S210)
가스 공급부(130)로부터 공정챔버(115)로 식각 가스가 공급되고, 하부 전극에 고주파 전극이 인가되면 식각 가스는 플라즈마 상태로 형성된다. 플라즈마는 기판(110) 상에 형성된 막과 반응하여 막을 식각한다. 식각 도중에 발생되는 미반응 가스와 반응 부산물들은 펌프의 작동에 의해 배출된다.(S220)
상기 반응 부산물들에서 발생되는 빛의 파장들은 뷰포트(140)를 통해 다수의 OES 센서(170)로 전달된다.(S230)
다수의 OES 센서(170)는 특정 파장의 세기를 전기적 신호로 변화하여 동일한 제어부(180)로 전송한다. (S240)
제어부(240)는 다수의 OES 센서(170)로부터의 다수의 전기적 신호를 내장된 알고리즘에 의하여 분석하여 식각 제어 신호를 생성하여 식각 공정을 제어한다. (S250)
제어부(240)에 의하여 식각 가스의 공급이 중단되고, 고주파 전력의 공급이 중단되어 식각공정이 종료된다. 펌핑에 의해 공정챔버(115) 내부의 미반응 가스와 반응 부산물이 배출되고, 기판(110)은 후속 공정을 위한 장치로 이송된다.
이하, 제어부에서 다수의 OES 센서(170)로부터의 다수의 전기적 신호를 분석하여 식각 제어 신호를 생성하여 식각 공정을 제어하는 알고리즘의 일실시예에 대하여 살펴본다. 다수의 OES 센서로부터 취합한 데이터를 이용하여 식각 제어 신호를 발생시키는 알고리즘은 다양하게 설정할 수 있으며, 아래는 그 일실시예이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 다수의 OES 센서를 이용한 식각종말점 검출방법을 나타내는 순서도이다. 식각공정이 수행되는 동안 연속적으로 특정 파장 그래프의 기울기를 측정하고, 특정 파장의 세기가 급격히 감소할 때 나타나는 특정 파장의 변곡점을 검출하여 식각종말점을 검출한다.
도 5를 참조하면, 제어부에서 그 파장의 세기가 가장 급격하게 변화되는 시점의 제1 OES-센서를 이용한 제1차 식각 종말점을 검출(S510)한다. 예컨대, 1차 식각 종말점은 파장의 세기가 5초 내에 20% 감소한 시점을 1차 식각 종말점으로 정한다. 여기에서, 제1 OES 센서는 구비된 다수의 OES-센서 중의 어느 것이라도 될 수 있다. 즉, 제1 OES 센서는 구비된 다수의 OES-센서 중에서 가장 빠르게 식각 종말점을 인식한 센서를 의미한다.
다음으로, 제2 OES 센서를 이용하여 2차 식각 종말점과 차례대로 제 n-1 OES 센서를 이용하여 n-1 차 식각종말점을 검출(S520)한다. 이 경우에는 1차 식각 종말점의 검출 시점보다 완화된 시점으로 2차 식각 종말점으로 취한다. 예컨대, 2차 식각 종말점은 파장의 세기가 5초 내에 19% 감소한 시점을 2차 식각 종말점으로 정한다. 계속하여, n-1차 식각 종말점을 검출한다. 이 경우에 n-2차 식각 종말점의 검출 시점보다 완화된 시점으로 n-1차 식각 종말점을 취한다. 예컨대, n-1차 식각 종말점은 파장의 세기가 5초 내로 16% 감소한 시점을 n-1 차 식각 종말점으로 정한다.
다음으로, 제n OES-센서를 이용하여 n차의 최종 식각 종말점을 검출하여 제어신호를 생성(530)한다. 이 경우에 n-1차 식각 종말점의 검출 시점보다 완화된 시점으로 n차 최종 식각 종말점을 취한다. 예컨대, n차 최종 식각 종말점은 파장의 세기가 5초 내로 15% 감소한 시점을 n차 최종 식각 종말점으로 정한다. 이 최종 식각 종말점이 궁극적으로 식각 종말점으로 취하여 제어부에서 제어신호를 생성하여 공정챔버를 제어하게 된다.
여기에서, 식각 종말점의 검출 시점이 완화되는 방향으로 최종 식각 종말점을 정하도록 하였는데, 이와는 달리 식각 종말점의 검출 시점이 강화되는 방향으로 최종 식각 종말점을 정할 수도 있다. 예컨대, 1차 식각 종말점은 파장의 세기가 5초 내에 20% 감소한 시점을 1차 식각 종말점으로 정한다면, 2차 식각 종말점은 파장의 세기가 5초 내에 22% 감소한 시점을 2차 식각 종말점으로 정할 수 있다. 검출 시점 조건이 완화되는 방향은 최종 식각 종말점까지 시간이 상대적으로 짧게 걸릴 것이며, 강화되는 방향은 최종 식각 종말점까지 시간이 상대적으로 길게 걸릴 것이다. 이는 식각되는 막질의 식각 속도에 따라서 변화의 폭과 조건 완화 또는 조건 강화를 정할 수 있다.
이와 같이 n개의 OES-센서를 사용하는 경우에, n차 식각 종말점을 최종 식각 종말점으로 설정할 수 있다.
그런데, n차 식각 종말점까지 너무 오랜 시간이 걸린다면, 제1 OES 센서가 감지하는 부위의 막질은 지나치게 오버에치(over-etch) 될 수가 있다. 따라서, 제1 OES 센서가 감지한 제1 식각 종말점으로부터 임계시간을 설정하여, 임계 시간이 도과한 경우에는 다른 OES 센서의 식각 종말점의 감지 여부에 상관없이 최종 식각 종말점을 확정할 수 있다.
다수의 OES 센서를 이용하여 최종 식각 종말점을 정하는 알고리즘은 다양하게 설정할 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이다. 예컨대, 다수의 OES 센서의 평균값을 기저장된 기준값과 비교할 수도 있다.
10, 110: 웨이퍼 15, 115: 공정챔버
20, 120: 척(chuck) 25, 125: 가스유입관
130: 가스 공급부 40, 140: 뷰 포트
50, 150: 광케이블 70, 170: OES 센서
80, 180: 제어부 190: 디스플레이부

Claims (8)

  1. 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단장치로서,
    플라즈마를 이용하여 공정이 진행되는 공정챔버;
    상기 공정챔버 내에서 방출되는 빛을 외부로 전달하는 다수의 뷰 포트;
    상기 다수의 뷰 포트에 각각 광케이블로 접속되어 전송된 빛을 특정 파장에 해당하는 전기적 신호로 전환하는 다수의 OES 센서들; 및
    상기 다수의 OES 센서들로부터의 다수의 전기적 신호를 내장된 알고리즘에 의하여 분석하여 제어 신호를 생성하여 플라즈마 공정을 제어하는 제어부를 포함하는 플라즈마 공정 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 OES 센서들로부터 취득한 파장의 세기가 변환된 전기적 신호를 저장하는 신호 저장부;
    상기 신호 저장부의 각각의 OES 센서의 데이터를 취합하여 정해진 알고리즘으로 처리하는 신호 처리부; 및
    상기 신호처리부에서 생성된 제어신호에 의하여 공정챔버를 제어하는 공정 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 진단장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신호 처리부의 알고리즘은 파장의 세기가 내장된 기울기 값으로 변하는 시점의 제1 OES 센서를 이용하여 제1차 식각 종말점을 검출하고, 이후에 차례대로 그 파장의 세기의 변화의 폭이 완화되는 방향으로 식각 종말점을 검출하여, 최종 식각 종말점을 취득하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 진단장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 신호 처리부의 알고리즘은 파장의 세기가 내장된 기울기 값으로 변하는 시점의 제1 OES 센서를 이용하여 제1차 식각 종말점을 검출하고, 이후에 차례대로 그 파장의 세기의 변화의 폭이 강화되는 방향으로 식각 종말점을 검출하여, 최종 식각 종말점을 취득하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 진단장치.
  5. 다수의 발광분광기 센서를 갖는 플라즈마 공정 진단방법으로서,
    플라즈마 공정 챔버에 기판을 인입하고, 공정챔버 내부의 진공도를 유지 단계;
    상기 공정챔버로 식각 가스가 공급되고, 상기 식각 가스는 플라즈마 상태로 형성되며, 상기 플라즈마는 기판 상에 형성된 막과 반응하여 막을 식각하는 단계;
    상기 식각 도중에 발생되는 반응 부산물들에서 발생되는 빛의 파장들은 다수의 뷰 포트를 통해 다수의 OES 센서로 전달되는 단계;
    상기 다수의 OES 센서는 특정 파장의 세기를 전기적 신호로 변화하여 동일한 제어부로 전송하는 단계; 및
    상기 제어부는 상기 다수의 OES 센서로부터의 다수의 전기적 신호를 내장된 알고리즘에 의하여 분석하여 식각 제어 신호를 생성하여 식각 공정을 제어하는 단계를 포함하는 플라즈마 공정 진단방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 알고리즘은 파장의 세기가 내장된 기울기 값으로 변하는 시점의 제1 OES 센서를 이용하여 제1차 식각 종말점을 검출하고, 이후에 차례대로 그 파장의 세기의 변화의 폭이 완화되는 방향으로 식각 종말점을 검출하여, 최종 식각 종말점을 취득하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 진단방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 신호 처리부의 알고리즘은 파장의 세기가 내장된 기울기 값으로 변하는 시점의 제1 OES 센서를 이용하여 제1차 식각 종말점을 검출하고, 이후에 차례대로 그 파장의 세기의 변화의 폭이 강화되는 방향으로 식각 종말점을 검출하여, 최종 식각 종말점을 취득하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 진단방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 OES 센서가 감지한 제1 식각 종말점으로부터 임계시간을 설정하여, 임계 시간이 도과한 경우에는 다른 OES 센서의 식각 종말점의 감지 여부에 상관없이 최종 식각 종말점이 확정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 진단방법.
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