KR20190042818A - A Process Monitoring Equipment Having Calibration Lamp And Method Of Process Monitoring Method Using The Same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a process monitoring device having a calibration light source capable of calibrating an optically measured value of a spectroscope according to the pollution of a plasma chamber, and a process monitoring method using the same. According to the present invention, the process monitoring device having a calibration light source comprises: an inlet pipe connected to an exhaust pipe of a process chamber and provided with one end having an inlet and an outlet through which exhaust gas flows in and out; a plasma chamber for forming a space to have a plasma state by allowing the gas, discharged from the process chamber, to flow therein; an electrode for generating a plasma inside the plasma chamber; a spectroscope for measuring spectral distribution by receiving light coming from the plasma chamber; a calibration light source installed to irradiate light to pass through the plasma chamber and to move in a direction of a window; and a control unit for calibrating a value of the pollution of the chamber and the window by reading the irradiated light of the calibration light source, via the plasma of the plasma chamber. According to the present invention, before an individual self-plasma optical emission spectroscopy is installed, a standardization procedure is performed, so the accuracy of the measured value can be increased. Moreover, a calibration light source is used to calibrate a decrease in a measured value of optical emission spectroscopy according to the pollution of self-plasma optical emission spectroscopy (SPOES), occurring naturally during a process.

Description

보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법{A Process Monitoring Equipment Having Calibration Lamp And Method Of Process Monitoring Method Using The Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a process monitoring apparatus having a calibrated light source,

본 발명은 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 챔버의 오염도에 따라 분광기의 광 측정값을 보정할 수 있는 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process monitoring apparatus having a correction light source and a process monitoring method using the same, and more particularly, to a process monitoring apparatus having a correction light source capable of correcting optical measurement values of a spectroscope according to contamination degree of a plasma chamber, And a process monitoring method.

일반적으로 반도체 장치는 웨이퍼 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 웨이퍼 상에서 반응이 일어나도록 공정을 수행하게 된다. 예컨대 막을 형성하는 증착공정은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 방법 또는 플라즈마-강화 화학기상증착(Plasma Enhancemenat CVD, PECVD) 방법 등을 이용하여 수행하고 있다.Generally, a semiconductor device is made by selectively and repeatedly performing processes such as diffusion, deposition, photo, etching, and ion implantation on a wafer. In these manufacturing processes, the etching, diffusion, deposition, and the like are performed so that the reaction occurs on the wafer in the process chamber by injecting the process gas into the sealed process chamber in a predetermined atmosphere. For example, the deposition process for forming a film is performed using a chemical vapor deposition (CVD) method or a plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method.

이러한 반도체 공정에서 수율을 향상시키기 위하여 공정 중에 발생하는 사고를 미리 방지하고 장비의 오동작 등을 사전에 방지하기 위해 공정의 상태를 실시간으로 모니터링하여 이상 상태 발생시 공정을 중단시키는 등의 조치를 취하여 불량률을 낮춤으로써 공정을 최적화하는 것이 필요하다.In order to improve the yield in such a semiconductor process, in order to prevent accidents occurring in the process in advance and to prevent malfunctions of the equipment in advance, it is necessary to monitor the state of the process in real time, It is necessary to optimize the process by lowering it.

이를 위하여, 공정 챔버와는 별도로 공정 챔버의 배기관에 연결되는 셀프 플라즈마 챔버를 마련하고, 이에 센서부를 설치하여 플라즈마 공정을 모니터링하는 셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES, Self-Plasma Optical Emission Spectroscopy)가 사용되고 있다.To this end, a self-plasma optical emission spectroscopy (SPOES) for monitoring a plasma process is provided by providing a self-plasma chamber connected to an exhaust pipe of a process chamber separately from the process chamber.

셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)의 최대 장점은 공정 장비에 영향을 주지 않으면서 공정을 진단할 수 있고, 장비의 메인 챔버에서 플라즈마 방전이 발생하지 않는 RPS(Remote Plasma System) 등에 적용이 가능하며, 설치, 분해, 이동 및 운용이 용이하고 저렴한 가격 등 많은 장점이 있다.The greatest advantage of the self-plasma emission spectroscopy (SPOES) is that the process can be diagnosed without affecting the process equipment, and it can be applied to the RPS (Remote Plasma System) where the plasma discharge does not occur in the main chamber of the equipment. Easy to disassemble, move and operate, and have a lot of advantages such as low price.

도 1은 종래기술에 따른 셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)를 나타내는 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a prior art self-plasma emission spectroscope (SPOES). FIG.

도 1을 참조하면, 공정 챔버(1, Process Chamber)의 일측은 배기관(2)을 통하여 펌프(3, Pump)와 연결되어 있으며, 펌프(3)에 의하여 공정 챔버(1)의 배기가스는 배기관(2)을 통하여 배기되고 있다.1, one side of a process chamber 1 is connected to a pump 3 through an exhaust pipe 2, and the exhaust gas of the process chamber 1 is exhausted by a pump 3 through an exhaust pipe 3, (Not shown).

셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)는 배기관(2)의 일측에서 분기된 인입관(4)을 통하여 배기관을 경유하는 가스 성분을 인입하는 플라즈마 챔버(20), 이 배기가스를 방전시켜 플라즈마화하는 고주파(RF, Radio Frequency) 발전기(22)와, 이 플라즈마화된 배기가스의 빛을 분광기에 전달하는 윈도우(23), 및 챔버에서 나오는 빛을 광화이버나 광도파로 등의 광로를 통해 입력받아 시간과 파장에 따른 분광분포를 측정하는 분광기(30, Spectrometer), 및 분광기(30)와 인터페이스되어 분산된 빛을 분석하는 제어부(50)를 구비하고 있다.The self-plasma emission spectroscope (SPOES) has a plasma chamber 20 for introducing a gas component passing through an exhaust pipe through an inlet pipe 4 branched from one side of an exhaust pipe 2, a high-frequency RF and radio frequency) generator 22, a window 23 for transmitting the light of the plasmaized exhaust gas to the spectroscope, and light from the chamber through an optical path such as an optical fiber or an optical waveguide, And a control unit 50 interfaced with the spectroscope 30 to analyze the scattered light.

이와 같은 셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)는 CVD, PVD, 식각장비에 대하여 효율적으로 공정챔버(1)의 상태를 모니터링하여, 예상하지 못한 사고를 미연에 방지할 수 있다.Such a self-plasma emission spectroscope (SPOES) can monitor the state of the process chamber 1 efficiently for CVD, PVD, and etching equipment to prevent unexpected accidents in advance.

그런데, 종래의 셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)는 발광분광기별로 동일 공정이라도 측정값이 변하는 단점이 있다. 이는 윈도우, 광파이버, 슬릿, 그레이팅(grating), CCD(Charge Coupled Device) 어레이 등이 각각의 셀프 플라즈마 발광분광기마다 다르기 때문에 물리적인 편차가 발생하게 된다. However, the conventional self-plasma emission spectroscope (SPOES) has a disadvantage in that the measured value varies even in the same process for each emission spectroscope. This is because a physical deviation occurs because a window, an optical fiber, a slit, a grating, and a CCD (Charge Coupled Device) array are different for each self-plasma emission spectroscope.

따라서, 개별적인 셀프 플라즈마 발광분광기를 설치하기 전에 표준화하는 절차가 선행될 필요가 있다.Thus, there is a need to precede the procedure of standardizing individual self-plasma emission spectroscopy prior to installation.

또한, 종래의 셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)는 오염에 취약한 단점이 있다. 예컨대, 플라즈마 방전에 의한 부산물들인 오염 물질이 윈도우(23) 렌즈에 부착되는 경우 감도를 저하시키고, 수명을 단축시키게 된다. 이에 따라 정확한 측정값을 얻는 것이 불가능하고 실제로는 이상 상태인 때에도 오염으로 인해 정상 상태인 것으로 잘못 판단하는 경우도 발생한다. In addition, the conventional self-plasma emission spectroscope (SPOES) has a drawback that it is vulnerable to contamination. For example, when contaminants such as by-products generated by the plasma discharge adhere to the window 23 lens, the sensitivity is lowered and the life time is shortened. Accordingly, it is impossible to obtain an accurate measurement value, and even when it is actually an abnormal state, there is a case in which it is erroneously judged that it is in a normal state due to contamination.

따라서, 셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)의 오염도에 따른 발광분광기의 측정값 저하를 보정할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to correct a decrease in the measured value of the emission spectroscope due to the contamination degree of the self-plasma emission spectroscope (SPOES).

이에 더하여, 오염도에 따른 측정값 저하는 파장에 따라 그 정도가 다르다. 예컨대, 단파장은 장파장보다 그 오염도에 따른 측정값 저하가 현저할 수 있으므로, 오염에 따른 측정값 보정은 파장에 따라서도 고려해야 할 필요가 있다.In addition, the degradation of the measured value according to the degree of contamination depends on the wavelength. For example, since the short wavelength may have a markedly lower measurement value than the long wavelength depending on the contamination degree, it is necessary to consider the measurement value correction depending on the wavelength depending on the contamination.

대한민국 등록특허 제10-0891376호Korean Patent No. 10-0891376 국제공개번호 WO 2004/032177International Publication No. WO 2004/032177

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출한 것으로 그 목적은 개별적인 셀프 플라즈마 발광분광기를 설치하기 전에 표준화하는 절차가 선행되는 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a process monitoring apparatus having a corrective light source followed by a procedure for standardizing individual self-plasma emission spectroscopy before installation, and a process monitoring method using the process monitoring apparatus.

또한, 셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)의 오염도에 따른 발광분광기의 측정값 저하를 보정할 수 있는 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치 및 이를 이용한 공정 모니터링 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a process monitoring apparatus having a correction light source capable of correcting a decrease in the measured value of an emission spectroscope according to the degree of contamination of a self-plasma emission spectroscope (SPOES), and a process monitoring method using the same.

상기한 과제해결을 위한 본 발명의 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치는 공정 챔버의 배기관과 연결되고 일단에는 배기가스가 인입 및 인출되는 입출구가 형성되는 인입관; 상기 공정 챔버에서 배출된 가스를 인입시켜 플라즈마 상태로 만드는 공간을 형성하는 플라즈마 챔버; 상기 플라즈마 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 전극; 상기 플라즈마 챔버에서 나오는 빛을 입력받아 분광 분포를 측정하는 분광기; 상기 플라즈마 챔버를 통과하여 윈도우 방향을 향하게 광을 조사할 수 있도록 설치되는 보정광원; 및 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마를 경유한 보정광원의 조사된 광을 읽어서 챔버와 윈도우의 오염도의 값을 보정하는 제어부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a process monitoring apparatus having a correction light source, the process monitoring apparatus comprising: an inlet pipe connected to an exhaust pipe of a process chamber and having an inlet and an outlet through which exhaust gas is introduced; A plasma chamber for forming a space for introducing the gas discharged from the process chamber into a plasma state; An electrode for generating a plasma in the plasma chamber; A spectroscope that receives light emitted from the plasma chamber and measures a spectral distribution; A correcting light source installed to irradiate light passing through the plasma chamber toward the window direction; And a controller for correcting a value of the degree of contamination of the chamber and the window by reading the irradiated light of the correction light source via the plasma of the plasma chamber.

본 발명에 있어서, 상기 보정광원에는 광을 조사할 때만 개방될 수 있도록 셔터가 설치될 수 있다.In the present invention, the correcting light source may be provided with a shutter so that it can be opened only when irradiating light.

본 발명에 있어서, 상기 분광기에는 특정 각도의 광을 수집할 수 있도록 조절부와 회동부를 구비하여, 상기 조절부에서는 수집광의 범위와 광량을 조절할 수 있으며, 상기 회동부에서는 플라즈마 챔버에 대하여 분광기를 회전하여 기준광원의 방향의 광을 선택하여 측정할 수 있다.In the present invention, the spectroscope may include an adjusting unit and a turning unit to collect light at a specific angle, and the range and amount of collected light may be adjusted by the adjusting unit. In the rotating unit, And the light in the direction of the reference light source can be selected and measured by rotating.

본 발명에 있어서, 상기 보정광원은 상기 인입관과 고주파 발생부 사이의 플라즈마 챔버의 일측 외부에 경사지게 윈도우 방향을 향하게 설치될 수 있다.In the present invention, the correction light source may be installed such that the window direction is inclined to the outside of one side of the plasma chamber between the inlet pipe and the high frequency generating unit.

본 발명에 있어서, 상기 보정광원은 인입관과 윈도우를 연결하는 경로에 광을 조사할 수 있도록 배기관 측면 외부에 설치될 수 있다.In the present invention, the correction light source may be installed outside the side of the exhaust pipe so as to irradiate light on a path connecting the inlet pipe and the window.

상기한 다른 과제해결을 위한 본 발명의 보정광원을 갖는 공정 모니터링 방법은 셀프 플라즈마 챔버의 윈도우를 분광기와 제어부에 연결하는 단계; 상기 셀프 플라즈마 챔버 내로 보정광원을 조사하는 단계; 상기 보정광원에 대하여 분광기에서 파장 대역별로 광학 스펙트럼 분포도를 측정하는 단계; 상기 파장 대역 분포도에 따른 측정값 보정치를 산출하여 제어부에서 보정된 광원 측정값을 저장하는 단계; 및 상기 셀프 플라즈마 챔버는 실제 공정챔버에서 공정을 진행하면서 공정챔버의 상태를 모니터링하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a process monitoring method including a calibration light source, the method comprising: connecting a window of a self-plasma chamber to a spectroscope and a control unit; Irradiating a correction light source into the self-plasma chamber; Measuring an optical spectrum distribution diagram for each of the wavelength bands in the spectroscope with respect to the correction light source; Calculating a measured value correction value according to the wavelength band distribution diagram and storing the corrected light source measurement value in the controller; And the self-plasma chamber includes monitoring the state of the process chamber while processing the process in an actual process chamber.

본 발명에 있어서, 상기 보정광원은 일정 구역별로 파장이 분할된 멀티 광원일 수 있다.In the present invention, the correction light source may be a multi-light source in which wavelengths are divided into predetermined regions.

상기한 또 다른 과제해결을 위한 본 발명의 보정광원을 갖는 공정 모니터링 방법은 셀프 플라즈마 챔버 내로 인입된 가스를 플라즈마 상태로 만드는 단계; 상기 셀프 플라즈마 챔버 내로 보정광원을 통하여 광을 조사하는 단계; 상기 보정광원 및 상기 셀프 플라즈마 챔버 내의 플라즈마로부터 분광기는 광을 감지하여 파장 영역별로 방출 강도를 측정하는 단계; 상기 측정값을 파장 영역별로 챔버 및 윈도우의 오염에 따른 가중치를 산정하여 제어부는 파장 영역별로 측정값을 보정하는 단계; 및 상기 보정된 파장 영역별 측정값을 분석하여 제어부는 공정 챔버의 이상 여부를 판단하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for monitoring a process with a calibrated light source, the method comprising: converting a gas introduced into a plasma into a plasma state; Irradiating light into the self-plasma chamber through a correction light source; Measuring a emission intensity for each wavelength region by sensing light from a spectrometer from the correction light source and the plasma in the self-plasma chamber; Calculating a weight based on the contamination of the chamber and the window by the wavelength region and correcting the measured value by the wavelength region; And analyzing the corrected measured values for each wavelength region, and the controller determines whether the process chamber is abnormal.

본 발명에 있어서, 상기 보정광원은 특정 영역의 단파장 광원, 일정 구역별로 분할된 멀티 광원, 또는 전체 파장 영역의 혼합 광원일 수 있다.In the present invention, the correction light source may be a short-wavelength light source of a specific region, a multi-light source divided by a predetermined region, or a mixed light source of the entire wavelength region.

본 발명에 있어서, 상기 분광기는 특정 각도의 광을 수집할 수 있도록 조절부와 회동부를 구비하여, 상기 조절부에서는 수집광의 범위와 광량을 조절할 수 있도록 내경을 조절할 수 있으며, 상기 회동부에서는 플라즈마 챔버에 대하여 분광기를 회전하여 기준광원의 방향의 광을 선택하여 측정할 수 있다.In the present invention, the spectroscope may include an adjusting unit and a turning unit so as to collect light at a specific angle, and the adjusting unit may adjust the inner diameter so as to adjust the range and amount of collected light. In the rotating unit, The light in the direction of the reference light source can be selected and measured by rotating the spectroscope with respect to the chamber.

전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면 개별적인 셀프 플라즈마 발광분광기를 설치하기 전에 표준화하는 절차가 선행되어 측정값의 정확도를 높일 수 있다.According to the present invention having the above-described configuration, the procedure of standardizing the individual self-plasma emission spectroscope before installation can be preceded and the accuracy of the measured value can be increased.

또한, 보정광원을 사용하여 공정 진행 중에 자연스럽게 발생하는 셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)의 오염도에 따른 발광분광기의 측정값 저하를 보정할 수 있다.Further, by using the correction light source, it is possible to correct a decrease in the measured value of the emission spectroscope due to the degree of contamination of the self-plasma emission spectroscope (SPOES) that occurs naturally during the process.

도 1은 종래기술에 따른 셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보정광원을 갖는 셀프 플라즈마 발광 분광기(SPOES)를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보정광원을 갖는 셀프 플라즈마 발광 분광기(SPOES)를 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 다른 보정광원을 이용한 셀프 플라즈마 챔버의 모니터링 방법을 타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보정광원을 이용한 셀프 플라즈마 챔버의 모니터링 방법을 타내는 순서도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a prior art self-plasma emission spectroscope (SPOES). FIG.
2 is a configuration diagram showing a self-plasma emission spectroscope (SPOES) having a correction light source according to the first embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram showing a self-plasma emission spectroscope (SPOES) having a correction light source according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of monitoring a self-plasma chamber using a correction light source according to the first embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of monitoring a self-plasma chamber using a correction light source according to a second embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정 모니터링장치를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a process monitoring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보정광원을 갖는 셀프 플라즈마 발광 분광기(SPOES)를 나타내는 구성도이다.2 is a configuration diagram showing a self-plasma emission spectroscope (SPOES) having a correction light source according to the first embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 공정 챔버(101, Process Chamber)는 배기관(102, Fore-line)을 통하여 펌프(103, Pump)와 연결되어 있으며, 펌프(103)에 의하여 공정 챔버(101)의 배기가스는 배기관(102)을 통하여 배기되고 있다Referring to FIG. 2, a process chamber 101 is connected to a pump 103 through an exhaust line 102, and is connected to a pump 103 via a pump 103, Is exhausted through the exhaust pipe 102

셀프 플라즈마 발광분광기(SPOES)는 배기관(102)의 일측에서 분기된 인입관(110)을 통하여 유입된 배기가스를 수용하는 플라즈마 챔버(120), 유입된 배기가스를 방전시켜 플라즈마화하는 고주파(RF) 전극(125)과, 이 플라즈마화된 배기가스의 빛을 분광기에 전달하는 윈도우(123), 및 챔버에서 나오는 빛을 광화이버나 광도파로 등의 광로를 통해 입력받아 시간과 파장에 따른 분광분포를 측정하는 분광기(130, Spectrometer), 플라즈마 챔버(120)를 통과하여 윈도우에 광을 조사하는 보정광원(140), 및 분광기(130)와 인터페이스되어 분산된 빛을 분석하는 제어부(150)를 구비하고 있다.The self-plasma emission spectroscope (SPOES) includes a plasma chamber 120 for receiving the exhaust gas flowing through the inlet pipe 110 branched from one side of the exhaust pipe 102, a high-frequency RF ) Electrode 125, a window 123 for transmitting the light of the plasmaized exhaust gas to the spectroscope, and a light source for receiving the light from the chamber through an optical path such as an optical fiber or an optical waveguide, A correction light source 140 for passing light through a window through the plasma chamber 120 and a control unit 150 for interfacing with the spectroscope 130 and analyzing the scattered light, .

플라즈마 챔버(120)는 배기관(102)의 일측에 인입 플랜지(110)를 통해 연결되어 있으며, 배기관(102)을 경유하는 가스 성분을 인입하여 플라즈마 상태로 만드는 공간을 형성한다.The plasma chamber 120 is connected to one side of the exhaust pipe 102 through the inlet flange 110 and forms a space for introducing a gas component passing through the exhaust pipe 102 into a plasma state.

윈도우(123)는 석영(quartz) 재질로 이루어진 창으로서, 광섬유로 이루어진 케이블이 연결되어 플라즈마로부터 발생되는 빛의 스펙트럼을 분석하는 분광기(130)에 연결된다.The window 123 is made of a quartz material and is connected to a spectroscope 130 through which a cable made of an optical fiber is connected to analyze a spectrum of light generated from the plasma.

고주파 발생부(125)는 셀프 플라즈마 챔버(120) 내의 가스를 플라즈마 상태로 만들기 위한 고주파 전원을 생성하여 공급한다.The high-frequency generating unit 125 generates and supplies a high-frequency power source for converting the gas in the self-plasma chamber 120 into a plasma state.

분광기(130)는 챔버에서 나오는 빛을 광화이버나 광도파로 등의 광로를 통해 입력받아 시간과 파장에 따른 분광 분포를 측정한다. 즉, 분광기는 플라즈마 구성성분에 의한 분광 분포를 측정하는 것으로 빛의 파장에 따른 분포도를 측정한다. 다시 말하면, 분광기를 사용하여 플라즈마에서 방출되는 빛의 파장별 분포값을 측정함으로써 챔버 내부의 물리적, 화학적 상태를 실시간 모니터링하는 것이 가능하다.The spectroscope 130 receives the light emitted from the chamber through an optical path such as an optical fiber or an optical waveguide, and measures a spectral distribution according to time and wavelength. That is, the spectroscope measures the spectral distribution by the plasma component and measures the distribution according to the wavelength of light. In other words, it is possible to monitor the physical and chemical conditions inside the chamber in real time by measuring the distribution value of the wavelength of the light emitted from the plasma using the spectroscope.

분광기(130)는 측정된 스펙트럼 데이터를 제어부(150)로 송신하고, 상기 제어부(150)에서는 수신된 가스의 종류 및 농도에 관한 데이터로부터 공정이 정상적으로 진행되고 있는지 여부를 판단하게 된다. The spectroscope 130 transmits the measured spectral data to the control unit 150, and the control unit 150 determines whether the process is normally proceeding from the data on the type and concentration of the received gas.

상기 분광기(130)에는 수광제어부(131)를 구비하여 윈도우를 통하여 수집되는 광의 범위를 제어하여, 보정광원(140)을 경로를 통하여 수집되는 광만 추출하여 보정광원(140)의 보상값의 정확도를 높일 수 있다. 즉, 수광제어부(131)에는 특정 각도의 광을 수집할 수 있도록 조절부(1311)와 회동부(1322)를 구비하여, 조절부(1311)에서는 수집광의 범위와 광량을 조절할 수 있도록 내경이 조절할 수 있는 조리개를 구비할 수 있으며, 회동부(1322)에서는 플라즈마 챔버에 대하여 분광기를 회전하여 기준광원의 방향의 광을 선택하여 측정할 수 있다.The spectroscope 130 is provided with a light receiving control unit 131 to control the range of light collected through the window to extract only the light collected through the path of the correcting light source 140 to obtain the correctness of the compensation value of the correcting light source 140 . That is, the light-receiving control unit 131 is provided with the adjusting unit 1311 and the turning unit 1322 so as to collect light of a specific angle, and the adjusting unit 1311 adjusts the range of the collected light and the inner- And the rotating unit 1322 can measure the light in the direction of the reference light source by rotating the spectroscope with respect to the plasma chamber.

보정광원(140)은 인입관(110)과 고주파 발생부(125) 사이의 플라즈마 챔버(120)의 일측 외부에 경사지게 윈도우(123) 방향을 향하게 설치될 수 있다. 분광기(130)의 광섬유는 광입사각 범위가 30~40°정도로 제한되어 있으므로, 가능한 윈도우로부터 멀리 떨어진 위치의 플라즈마 챔버에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 보정광원은 플라즈마 가스에 오염될 수 있으므로, 광을 조사할 때만 개방될 수 있도록, 셔터(141)가 설치될 수 있다.The correction light source 140 may be installed to face the window 123 so as to be inclined to one side of the plasma chamber 120 between the inlet pipe 110 and the high frequency generator 125. Since the optical fiber of the spectroscope 130 has a light incident angle range of about 30 to 40 degrees, it is preferable to install the optical fiber in a plasma chamber at a position far from the window as possible. Further, since the correction light source may be contaminated with the plasma gas, a shutter 141 may be provided so that it can be opened only when irradiating light.

보정광원(140)은 100nm~850nm 사이의 특정 영역의 단파장 광원, 또는 일정 구역별로 파장이 분할된 멀티 광원, 또는 전체 파장 영역의 혼합 광원일 수 있다. 보정광원(140)은 시간이 지나면서 자연스럽게 발생하는 챔버의 환경변화 또는 윈도우의 오염도를 보정할 수 있는 기준 데이터를 제공할 수 있다.The correction light source 140 may be a short-wavelength light source of a specific region between 100 nm and 850 nm, a multi-light source whose wavelength is divided by a predetermined region, or a mixed light source of the entire wavelength region. The correction light source 140 can provide reference data that can correct the environmental change of the chamber or the contamination degree of the window that naturally occurs over time.

제어부(150)에서는 최초에 셀프 플라즈마 챔버가 실제 공정에 사용되기 전에 멀티 광원을 사용하여 파장대 별로 측정값을 모니터링한다. 측정값은 파장대별로 일정 강도를 가져야 하는데, 어떤 파장에 대해서는 측정값 강도(intensity)에 편차가 발생하는데, 이는 윈도우, 광파이버, 슬릿, 그레이팅(grating), CCD(Charge Coupled Device) 어레이 등이 각각의 셀프 플라즈마 발광분광기마다 다르기 때문에 물리적인 편차가 발생하게 된다. 제어부는 특정 파장에 대한 보상을 실제 공정에 투입되기 전에 보상을 하게 된다.The control unit 150 monitors the measurement values for each wavelength band using a multi-light source before the self-plasma chamber is used for the actual process. The measurement value must have a constant intensity for each wavelength band. For some wavelengths, there is a deviation in the intensity of the measured value. This is because the window, optical fiber, slit, grating, CCD (Charge Coupled Device) Physical deviation is generated because it differs from each self-plasma emission spectroscope. The control unit compensates for the specific wavelength before it is put into the actual process.

실제 공정 모니터링 과정에서는, 제어부(150)에는 정상적인 공정의 경우에 해당하는 가스의 종류 및 농도에 관한 데이터가 기준값으로 입력되어 있고, 측정된 데이터가 상기 기준값과 대비하여 일정 범위를 벗어나는 경우에는 비정상적인 공정으로 판단하여 에러 신호를 발생시키게 된다. 또한, 공정 라인 상에 누설(leak)가 발생한 경우에는 대기가 유입되어 OH기 또는 질소(N2) 기체가 공정라인 내부에 유입되므로, 상기 제어부(150)에서 수신된 데이터에서 OH기 또는 질소(N2) 등이 검출되면 누설이 발생했다고 판단함으로써 공정 라인 내의 누설 여부를 모니터링할 수 있다.In the actual process monitoring process, data regarding the type and concentration of the gas corresponding to the normal process is input as the reference value to the controller 150. When the measured data is out of a predetermined range as compared with the reference value, And generates an error signal. In the case where a leak occurs on the process line, since the atmosphere is introduced and OH group or nitrogen (N 2 ) gas flows into the process line, the OH group or nitrogen (N 2 ) N 2 ) or the like is detected, it is determined that leakage has occurred, so that it is possible to monitor whether leakage has occurred in the process line.

이에 더하여, 제어부(150)는 정기적으로 플라즈마 챔버에서 발생된 플라즈마를 경유한 보정광원(140)의 조사된 광을 읽어서 챔버와 윈도우의 오염도의 값을 보정할 수 있다. In addition, the control unit 150 can read the irradiated light of the correction light source 140 via the plasma generated in the plasma chamber periodically to correct the value of the contamination degree of the chamber and the window.

셀프 플라즈마 챔버는 실제 공정의 모니터링 과정에서 챔버와 윈도우 등이 오염이 되어서, 실제 측정값은 공정 진행에 따라서 작아지는 경향이 있다. 제어부는 실제 모니터링 공정에서 정기적으로 보정광원(140)에서 조사되는 최초의 단파장 또는 멀티 광원에 대한 열화도를 측정하여 실제 측정값을 보상하게 된다. 즉, 실제 모니터링 공정에서 광원 조사한 경우에 제어부에서 읽혀지는 파장별 광스펙트럼 분포값은 원래 플라즈마 스팩트럼에 멀티 광원의 스펙트럼 값이 중첩되는 스펙트럼값이 읽혀지는데, 그 강도는 중첩되는 측정값은 오염도에 따라 작아지게 되며, 이를 오염도 변수로 환산하여 실제 스펙트럼 측정값을 보정하는 것이다.In a self-plasma chamber, chamber and window are contaminated during the actual process monitoring, and the actual measured value tends to decrease with the progress of the process. The controller periodically measures the deterioration degree with respect to the first short wavelength or the multi-light source irradiated by the correction light source 140 in the actual monitoring process, and compensates the actual measured value. In other words, when the light source is irradiated in the actual monitoring process, the spectral value of the light spectrum read by the control unit is originally read in the plasma spectrum, and the spectrum value in which the spectrum value of the multi-light source is superimposed is read. And it is converted into the pollution degree variable to correct the actual spectrum measurement value.

나아가, 오염에 의한 스펙트럼 측정값은 열화되는데, 그 열화 정도가 파장대별로 다르다. 예컨대, 단파장의 경우에 장파장보다는 그 열화 정도가 큰 것으로 나타난다. 제어부(150)는 멀티 광원에 의하여 파장대별로 보정치의 변수를 다르게 하여 실제 스펙트럼 측정값을 파장대별로 다르게 보정할 수 있다.Further, the spectral measurement value due to contamination deteriorates, and the degree of deterioration differs depending on the wavelength band. For example, in the case of a short wavelength, the degree of deterioration is larger than a long wavelength. The control unit 150 can correct the actual spectrum measurement value differently for each wavelength band by changing the parameter of the correction value for each wavelength band by the multi-light source.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 보정광원을 갖는 셀프 플라즈마 발광 분광기(SPOES)를 나타내는 구성도이다. 제2 실시예의 보정 광원은 제1 실시예와 대비하여 설치위치가 다르며, 다른 구성은 동일하다.3 is a configuration diagram showing a self-plasma emission spectroscope (SPOES) having a correction light source according to a second embodiment of the present invention. The correction light source of the second embodiment differs from the first embodiment in the installation position, and the other components are the same.

도 3을 참조하면, 보정광원(145)은 인입관(110)과 윈도우(123)를 연결하는 경로에 광을 조사할 수 있도록 배기관(102) 측면 외부에 설치할 수 있다. 또한, 보정광원(145)은 플라즈마 가스에 오염될 수 있으므로, 광을 조사할 때만 개방될 수 있도록, 셔터(146)가 설치될 수 있다.3, the correction light source 145 may be installed outside the side of the exhaust pipe 102 so as to irradiate light to the path connecting the inlet pipe 110 and the window 123. [ In addition, since the correction light source 145 may be contaminated with the plasma gas, a shutter 146 may be provided so that it can be opened only when irradiating light.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 다른 보정광원을 이용한 셀프 플라즈마 챔버의 모니터링 방법을 타내는 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of monitoring a self-plasma chamber using a correction light source according to the first embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 셀프 플라즈마 챔버의 윈도우를 분광기와 제어부에 연결(S410)한다.Referring to FIG. 4, the window of the self-plasma chamber is connected to the spectroscope and the control unit (S410).

다음으로, 보정광원을 셀프 플라즈마 챔버 내로 조사(S420)한다. 이때 보정광원은 멀티 파장을 갖는 광원을 사용한다.Next, the correction light source is irradiated into the self-plasma chamber (S420). At this time, the correction light source uses a light source having a multi-wavelength.

다음으로, 파장 대역별로 광학 스펙트럼 분포도를 측정(S430)한다.Next, the optical spectrum distribution map is measured for each wavelength band (S430).

다음으로, 파장 대역 분포도에 따른 측정값 보정치를 산출하여 보정된 광원 측정값을 저장(S440)한다.Next, a measured value correction value according to the wavelength band distribution diagram is calculated, and the corrected light source measurement value is stored (S440).

다음으로, 셀프 플라즈마 챔버는 실제 공정챔버에서 공정을 진행하면서 공정챔버(1)의 상태를 모니터링(S450)한다.Next, the self-plasma chamber monitors the state of the process chamber 1 (S450) as the process proceeds in the actual process chamber.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보정광원을 이용한 셀프 플라즈마 챔버의 모니터링 방법을 타내는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of monitoring a self-plasma chamber using a correction light source according to a second embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 공정 챔버를 진공으로 유지하기 위한 배기관과 연결된 인입관을 통해 공정 챔버 내의 가스를 셀프 플라즈마 챔버 내로 인입시켜 플라즈마 상태로 만든다(S510).Referring to FIG. 5, a gas in the process chamber is drawn into a self-plasma chamber through a take-in tube connected to an exhaust pipe for maintaining the process chamber in a vacuum state, thereby forming a plasma state (S510).

보정 광원을 플라즈마 챔버에 조사(S520)한다. 보정광원은 100nm~850nm 사이의 특정 영역의 단파장 광원, 또는 일정 구역별로 분할된 멀티 광원, 또는 전체 파장 영역의 혼합 광원일 수 있다. 이때, 분광기는 특정 각도의 광을 수집할 수 있도록 조절부와 회동부를 구비하여, 조절부에서는 수집광의 입사범위와 광량을 조절할 수 있도록 내경이 조절할 수 있는 조리개를 구비할 수 있으며, 회동부에서는 플라즈마 챔버에 대하여 분광기를 회전하여 기준광원의 방향의 광을 선택하여 측정할 수 있다.And the correction light source is irradiated to the plasma chamber (S520). The correction light source may be a short-wavelength light source of a specific region between 100 nm and 850 nm, or a multi-light source divided by a certain region, or a mixed light source of the entire wavelength region. In this case, the spectroscope may include a regulating unit and a rotating unit so as to collect light of a specific angle, and the regulating unit may include a diaphragm whose inner diameter can be adjusted so as to adjust the incident range and amount of collected light. It is possible to select and measure the light in the direction of the reference light source by rotating the spectroscope with respect to the plasma chamber.

다음으로, 셀프 플라즈마 챔버 내의 플라즈마로부터의 광과 보정광원으로부터의 광의 중첩을 분광기가 감지하여 파장 영역별로 방출 감도를 측정(S530)한다.Next, the spectroscope detects the superposition of the light from the plasma in the self-plasma chamber and the light from the correction light source, and measures the emission sensitivity for each wavelength region (S530).

다음으로, 제어부는 파장 영역별로 챔버 및 윈도우의 오염에 따른 가중치를 산정하여 스펙트럼 측정값을 보정(S540)한다.Next, the controller corrects the spectral measurement value by calculating the weights according to the contamination of the chamber and the window for each wavelength region (S540).

다음으로, 상기 보정된 스펙트럼 측정값을 분석하여 플라즈마 공정 챔버의 이상 여부를 판단(S550)한다. 이상 여부의 판단은 정상 상태인 경우의 데이터와 보정된 측정 데이터와 비교하여 일치 정도에 따라 수행될 수 있다.Next, the corrected spectral measurement value is analyzed to determine whether the plasma processing chamber is abnormal (S550). The determination of the abnormality can be performed according to the degree of coincidence by comparing the data with the steady state data and the corrected measurement data.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 도면 및 상세한 설명에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. Are also included within the scope of the present invention.

1, 101: 공정챔버 2, 102: 배기관
3, 103: 펌프 4, 110: 인입관
20, 120: 플라즈마 챔버 22, 125: 고주파 발전기
23, 123: 윈도우 30, 130: 분광기
131: 수광제어부 140, 145: 보정광원
141, 146: 셔터 150: 제어부
1311: 조절부 1312: 회동부1, 101: process chamber 2, 102: exhaust pipe
3, 103: pump 4, 110: inlet pipe
20, 120: plasma chamber 22, 125: high frequency generator
23, 123: windows 30, 130: spectroscope
131: light receiving control unit 140, 145:
141, 146: Shutter 150:
1311: Adjusting portion 1312:

Claims (10)

공정 챔버의 배기관과 연결되고 일단에는 배기가스가 인입 및 인출되는 입출구가 형성되는 인입관;
상기 공정 챔버에서 배출된 가스를 인입시켜 플라즈마 상태로 만드는 공간을 형성하는 플라즈마 챔버;
상기 플라즈마 챔버 내부에 플라즈마를 발생시키는 전극;
상기 플라즈마 챔버에서 나오는 빛을 입력받아 분광 분포를 측정하는 분광기;
상기 플라즈마 챔버를 통과하여 윈도우 방향을 향하게 광을 조사할 수 있도록 설치되는 보정광원; 및
상기 플라즈마 챔버의 플라즈마를 경유한 보정광원의 조사된 광을 읽어서 챔버와 윈도우의 오염도의 값을 보정하는 제어부를 포함하는 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치.An inlet pipe connected to the exhaust pipe of the process chamber and having an inlet and an outlet through which an exhaust gas is introduced and withdrawn;
A plasma chamber for forming a space for introducing the gas discharged from the process chamber into a plasma state;
An electrode for generating a plasma in the plasma chamber;
A spectroscope that receives light emitted from the plasma chamber and measures a spectral distribution;
A correcting light source installed to irradiate light passing through the plasma chamber toward the window direction; And
And a controller for reading the irradiated light of the correction light source via the plasma of the plasma chamber to correct the value of the contamination degree of the chamber and the window. 제1항에 있어서,
상기 보정광원에는 광을 조사할 때만 개방될 수 있도록 셔터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치.The method according to claim 1,
Wherein the correcting light source is provided with a shutter so as to be opened only when the light is irradiated. 제1항에 있어서,
상기 분광기에는 특정 각도의 광을 수집할 수 있도록 조절부와 회동부를 구비하여,
상기 조절부에서는 수집광의 범위와 광량을 조절할 수 있으며,
상기 회동부에서는 플라즈마 챔버에 대하여 분광기를 회전하여 기준광원의 방향의 광을 선택하여 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치.The method according to claim 1,
The spectroscope is provided with an adjusting unit and a turning unit so as to collect light of a specific angle,
The range of the collected light and the amount of light can be adjusted by the adjusting unit,
Wherein the rotation unit rotates the spectroscope with respect to the plasma chamber to select and measure the light in the direction of the reference light source. 제1항에 있어서,
상기 보정광원은 상기 인입관과 고주파 발생부 사이의 플라즈마 챔버의 일측 외부에 경사지게 윈도우 방향을 향하게 설치되는 것을 특징으로 하는 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치.The method according to claim 1,
Wherein the correction light source is installed such that the window direction is inclined to the outside of one side of the plasma chamber between the inlet pipe and the high frequency generating unit. 제1항에 있어서,
상기 보정광원은 인입관과 윈도우를 연결하는 경로에 광을 조사할 수 있도록 배기관 측면 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 보정광원을 갖는 공정 모니터링 장치.The method according to claim 1,
Wherein the correction light source is installed outside the side of the exhaust pipe so as to irradiate light on a path connecting the inlet pipe and the window. 셀프 플라즈마 챔버의 윈도우를 분광기와 제어부에 연결하는 단계;
상기 셀프 플라즈마 챔버 내로 보정광원을 조사하는 단계;
상기 보정광원에 대하여 분광기에서 파장 대역별로 광학 스펙트럼 분포도를 측정하는 단계;
상기 파장 대역 분포도에 따른 측정값 보정치를 산출하여 제어부에서 보정된 광원 측정값을 저장하는 단계; 및
상기 셀프 플라즈마 챔버는 실제 공정챔버에서 공정을 진행하면서 공정챔버의 상태를 모니터링하는 단계를 포함하는 공정 모니터링 방법.Connecting a window of the self-plasma chamber to a spectroscope and a control unit;
Irradiating a correction light source into the self-plasma chamber;
Measuring an optical spectrum distribution diagram for each of the wavelength bands in the spectroscope with respect to the correction light source;
Calculating a measured value correction value according to the wavelength band distribution diagram and storing the corrected light source measurement value in the controller; And
Wherein the self-plasma chamber includes monitoring the state of the process chamber while performing the process in an actual process chamber. 제6항에 있어서,
상기 보정광원은 일정 구역별로 파장이 분할된 멀티 광원인 것을 특징으로 하는 공정 모니터링 방법.The method according to claim 6,
Wherein the correction light source is a multi-light source in which wavelengths are divided into a predetermined region. 셀프 플라즈마 챔버 내로 인입된 가스를 플라즈마 상태로 만드는 단계;
상기 셀프 플라즈마 챔버 내로 보정광원을 통하여 광을 조사하는 단계;
상기 보정광원 및 상기 셀프 플라즈마 챔버 내의 플라즈마로부터 분광기는 광을 감지하여 파장 영역별로 방출 강도를 측정하는 단계;
상기 측정값을 파장 영역별로 챔버 및 윈도우의 오염에 따른 가중치를 산정하여 제어부는 파장 영역별로 측정값을 보정하는 단계; 및
상기 보정된 파장 영역별 측정값을 분석하여 제어부는 공정 챔버의 이상 여부를 판단하는 단계를 포함하는 보정 광원을 이용한 공정 모니터링 방법.Bringing the gas introduced into the self-plasma chamber into a plasma state;
Irradiating light into the self-plasma chamber through a correction light source;
Measuring a emission intensity for each wavelength region by sensing light from a spectrometer from the correction light source and the plasma in the self-plasma chamber;
Calculating a weight based on the contamination of the chamber and the window by the wavelength region and correcting the measured value by the wavelength region; And
And analyzing the corrected measured values for each wavelength region to determine whether the process chamber is abnormal. 제8항에 있어서,
상기 보정광원은 특정 영역의 단파장 광원, 일정 구역별로 분할된 멀티 광원, 또는 전체 파장 영역의 혼합 광원인 것을 특징으로 하는 공정 모니터링 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the correction light source is a short-wavelength light source of a specific region, a multi-light source divided by a predetermined region, or a mixed light source of a whole wavelength region. 제8항에 있어서,
상기 분광기는 특정 각도의 광을 수집할 수 있도록 조절부와 회동부를 구비하여,
상기 조절부에서는 수집광의 범위와 광량을 조절할 수 있도록 내경을 조절할 수 있으며,
상기 회동부에서는 플라즈마 챔버에 대하여 분광기를 회전하여 기준광원의 방향의 광을 선택하여 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 공정 모니터링 방법.9. The method of claim 8,
The spectroscope may include a regulating unit and a rotating unit to collect light of a specific angle,
The adjusting unit may adjust the inner diameter of the light source to adjust the range and the amount of the collected light.
Wherein the rotation unit rotates the spectroscope with respect to the plasma chamber to select and measure the light in the direction of the reference light source.
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