KR20200022170A - apparatus for measuring status using capacity - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a state measuring apparatus for monitoring a semiconductor process and, more specifically, to a state measuring apparatus for measuring a state of plasma or gas in a chamber by calculating a capacitance. The state measuring apparatus comprises: a first metal electrode of which one end is formed on the bottom surface of a trench formed on a wafer and the other end is grounded; a second metal electrode of which one end is formed on the bottom surface of the trench to be separated from the first metal electrode by a predetermined distance; a signal generation unit for generating an excitation signal of a reference frequency for inducing a capacitance between the first metal electrode and the second metal electrode; a conversion unit for converting a discharge signal by the capacitance induced between the first metal electrode and the second metal electrode into a digital signal; a switching unit for switching to connect the other end of the second metal electrode to an output terminal of the signal generation unit at a first switching timing and to connect the other end of the second metal electrode to an input terminal of the conversion unit at a second switching timing; and a control unit for controlling the switching of the switching unit, calculating a capacitance value induced between the first metal electrode and the second metal electrode by using the digital signal outputted from the conversion unit, and calculating a change in the capacitance value.

Description

정전용량을 이용하는 상태 측정 장치{apparatus for measuring status using capacity}Apparatus for measuring status using capacity

본 발명은 반도체공정 모니터링을 위한 상태 측정 장치에 관한 것으로, 특히 정전용량을 산출하는 방식으로 챔버 내에서 플라즈마나 기체 등의 상태를 측정하는 상태 측정 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a state measuring device for monitoring a semiconductor process, and more particularly, to a state measuring device for measuring a state of plasma or gas in a chamber by calculating a capacitance.

반도체 소자를 제조하는 공정으로는 이온주입공정, 성장 및 증착공정, 노광공정, 그리고 식각공정 등이 있는데, 이러한 공정이 진행되는 동안 챔버 내부의 상태를 모니터링하는 작업은 매우 중요하다. 그에 따라 챔버 내부의 상태를 모니터링하는 기술이 계속 연구되고 있다.The semiconductor device manufacturing process includes an ion implantation process, a growth and deposition process, an exposure process, and an etching process. During this process, it is very important to monitor the state inside the chamber. Accordingly, techniques for monitoring the condition inside the chamber are continuously being studied.

특히, 최근에는 진공 상태의 챔버 내에 플라즈마를 형성하고 반응가스를 주입하여 물질막을 증착하거나 식각하는 공정에 플라즈마 장비가 널리 사용되고 있는데, 이와 같은 플라즈마를 비롯하여 챔버 내부의 물질이나 기체(가스)가 어떤 상태이고 어떤 상황에서 최적의 성능을 발휘하는지 정확하게 측정하고자 하는 요구가 많다.In particular, plasma equipment has been widely used in the process of forming a plasma in a vacuum chamber and injecting a reaction gas to deposit or etch a material film. There is a lot of demand for accurate measurement of what kind of performance is best.

랑뮈어 프로브(Langmuir probe)는 반도체 제조공정에서 이용되는 플라즈마의 전자밀도나 이온밀도를 측정하는 가장 일반적인 기술이다.Langmuir probe is the most common technique for measuring electron density or ion density of plasma used in semiconductor manufacturing process.

랑뮈어 프로브는 외부에서 챔버 내에 탐침을 삽입시키고 그 탐침에 인가되는 전원(전압)을 가변하여 플라즈마 특성을 측정하는 것으로, 탐침에 음전위가 인가되면 플라즈마의 양이온이 탐침으로 포집되어 이온에 의한 전류가 발생하며, 반대로 탐침에 양전위가 인가되면 플라즈마의 전자들이 탐침으로 포집되어 전자에 의한 전류가 발생한다. 이때, 이온 또는 전자에 의해 발생된 전류를 측정한 후에 탐침에 인가된 전압과의 상관관계를 분석하여 플라즈마 밀도를 측정할 수 있었다.The Langer Probe measures the plasma characteristics by inserting the probe into the chamber from the outside and varying the power (voltage) applied to the probe.When a negative potential is applied to the probe, the cations of the plasma are collected by the probe to generate current On the contrary, when a positive potential is applied to the probe, electrons in the plasma are collected by the probe to generate a current caused by the electron. At this time, after measuring the current generated by the ion or electron, the plasma density could be measured by analyzing the correlation with the voltage applied to the probe.

이와 같은 종래의 랑뮈어 프로브는 챔버 내에 탐침을 삽입하여 플라즈마의 밀도를 측정하기 때문에, 공정이 진행되는 동안 실시간으로 플라즈마의 밀도를 측정할 수 있다는 장점을 가진다. 그러나 측정을 위해 탐침을 챔버 내에 삽입해야 하기 때문에 증착공정 시에는 증착물질에 의해 탐침이 오염되는 문제가 있을 수 있다. 또한 식각공정 시에는 탐침이 식각되어 마모되는 문제가 발생하였다. 그에 따라 실제 양산공정에 적용하기에는 어려움이 따른다.Such conventional Lang Lang probe has the advantage that the density of the plasma can be measured in real time during the process because the probe is inserted into the chamber to measure the density of the plasma. However, since the probe must be inserted into the chamber for measurement, there may be a problem that the probe is contaminated by the deposition material during the deposition process. In addition, during the etching process, the probe was etched and worn out. As a result, it is difficult to apply to the actual production process.

그외에 플라즈마 특성을 측정하기 위한 도구들로서, 플라즈마 오실레이션 탐침이나 플라즈마 흡수 탐침 등이 개발되었지만 플라즈마 오실레이션 탐침은 높은 압력에서 열선이 견디는 동작조건에서만 측정이 가능하다는 한계가 있으며 플라즈마 흡수 탐침은 측정 전에 교정과정을 거쳐야 하는 번거로움과 복잡한 계산과정이 수반되는 단점이 있었다. 결국, 이러한 개량된 기술도 실효성이 떨어지는 문제점이 있었다.Other tools for measuring plasma characteristics have been developed such as plasma oscillation probes and plasma absorption probes, but plasma oscillation probes have a limitation that they can only be measured under high pressure operating conditions. There was a drawback of the hassle and complicated calculations that had to go through the calibration process. As a result, this improved technology also had a problem of poor effectiveness.

그에 따라, 탐침 오염이나 마모와 같은 물리적인 손실 없이 보다 간단하면서도 보다 정확하게 챔버 내의 플라즈마나 기체 상태를 측정하기 위해서는 탐침을 플라즈마나 기체에 노출시키기 않으면서 챔버 내에서 직접 상태를 측정할 수 있는 센싱 기술이 요구된다. 이러한 요구에 부합되는 기술로는 온도 센싱을 위해 개발된 SOW(Sensor On Wafer) 기술이 있다.As a result, a sensing technology that can measure the state directly in the chamber without exposing the probe to plasma or gas for simpler and more accurate measurement of plasma or gas state within the chamber without physical loss such as probe contamination or wear. Is required. One technology that meets these needs is the Sensor On Wafer (SOW) technology developed for temperature sensing.

SOW는 센싱을 위한 센서와 회로가 웨이퍼에 내장되어 있어서 SOW를 챔버 내부에 로딩하여 직접 챔버 내부에서 원하는 센싱 작업을 수행하도록 해준다. 그러나 SOW가 온도 이외에 플라즈마와 같이 고주파 전력을 인가하여 발생시키는 대상을 센싱하기 위해서는 고주파 전력이 인가될 시에 발생하는 고주파 성분으로 인해 내부 센서나 회로가 오작동하거나 파손되는 문제를 해결해야 한다.The SOW incorporates sensors and circuitry for sensing on the wafer, allowing the SOW to be loaded into the chamber to perform the desired sensing tasks directly inside the chamber. However, in order to sense an object generated by applying high frequency power such as plasma in addition to temperature, the SOW must solve a problem in which an internal sensor or a circuit malfunctions or is damaged due to the high frequency component generated when high frequency power is applied.

본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 특히 메탈전극에 정전용량을 형성하고 챔버 내에서 특정 물질의 물리량이 변화함에 따른 정전용량 값이나 그의 변화를 산출하여 챔버 내에서 플라즈마나 기체 등의 상태를 측정하도록 해주는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention has been made in view of the above points, in particular, forming a capacitance on the metal electrode, and calculates the capacitance value or the change according to the change in the physical quantity of a specific material in the chamber, plasma or gas in the chamber It is to provide a state measuring device using the capacitance to measure the state of the back.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치의 특징은, 웨이퍼에 형성된 트렌치의 저면에 일단이 형성되며 타단이 접지되는 제1메탈전극; 일단이 상기 제1메탈전극과 일정 거리 이격되게 상기 트렌치의 저면에 형성되는 제2메탈전극; 상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 정전용량을 유도하기 위한 기준주파수의 여기신호를 생성하는 신호생성부; 상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 유도된 정전용량에 의한 방전신호를 디지털신호로 변환하는 변환부; 제1스위칭타이밍에 상기 제2메탈전극의 타단이 상기 신호생성부의 출력단에 연결되도록 스위칭하고, 제2스위칭타이밍에 상기 제2메탈전극의 타단이 상기 변환부의 입력단에 연결되도록 스위칭하는 스위칭부; 그리고 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하고, 상기 변환부에서 출력되는 상기 디지털신호를 사용하여 상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 유도된 정전용량 값을 산출하고, 상기 정전용량 값의 변화를 산출하는 제어부를 포함하여 구성되는 것이다.Features of the state measurement apparatus using the capacitance according to the present invention for achieving the above object, the first metal electrode having one end is formed on the bottom of the trench formed on the wafer and the other end is grounded; A second metal electrode having one end formed on a bottom surface of the trench to be spaced apart from the first metal electrode by a predetermined distance; A signal generator configured to generate an excitation signal having a reference frequency for inducing capacitance between the first metal electrode and the second metal electrode; A converter converting a discharge signal due to capacitance induced between the first metal electrode and the second metal electrode into a digital signal; A switching unit for switching the other end of the second metal electrode to be connected to an output terminal of the signal generation unit at a first switching timing, and the other end of the second metal electrode to be connected to an input terminal of the conversion unit at a second switching timing; And controlling the switching of the switching unit, calculating the capacitance value induced between the first metal electrode and the second metal electrode by using the digital signal output from the converter, and calculating the change of the capacitance value. It is configured to include a control unit.

바람직하게, 상기 제2메탈전극의 타단과 상기 변환부의 입력단에 공통되게 연결되어 상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 유도된 정전용량 값을 조정하는 제1캐패시터와, 상기 제1캐패시터의 후단에서 상기 변환부의 입력단에 직렬로 연결되어 상기 제1캐패시터에 의해 조정된 정전용량 값의 범위를 상기 제어부에서 측정 가능한 값의 범위로 조정하는 제2캐패시터를 더 포함할 수 있다.Preferably, a first capacitor connected in common to the other end of the second metal electrode and the input terminal of the converter to adjust the capacitance value induced between the first metal electrode and the second metal electrode, and the first capacitor The second terminal may further include a second capacitor connected in series to an input terminal of the converter to adjust a range of the capacitance value adjusted by the first capacitor to a range of values measurable by the controller.

보다 바람직하게, 상기 제1캐패시터는 상기 정전용량 값에 비해 상대적으로 큰 용량 값을 가질 수 있다.More preferably, the first capacitor may have a relatively large capacitance value compared to the capacitance value.

바람직하게, 상기 제어부에서 산출된 상기 정전용량 값과 상기 정전용량 값의 변화를 외부로 송신하는 통신부를 더 구비할 수 있다.Preferably, the electronic device may further include a communication unit configured to transmit a change in the capacitance value and the capacitance value calculated by the controller to the outside.

보다 바람직하게, 상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극과 상기 스위칭부와 상기 신호생성부와 상기 변환부와 상기 제어부와 상기 통신부는 상기 웨이퍼 내부에 격리되며, 상기 트렌치의 저면에서 서로 대향하는 상기 제1메탈전극의 일단과 상기 제2메탈전극의 일단을 제외하고 상기 스위칭부와 상기 신호생성부와 상기 변환부와 상기 제어부와 상기 통신부는 상기 웨이퍼에 형성된 메탈층으로 커버될 수 있다.More preferably, the first metal electrode, the second metal electrode, the switching unit, the signal generation unit, the conversion unit, the control unit, and the communication unit are isolated inside the wafer, and face each other at the bottom of the trench. Except for one end of the first metal electrode and one end of the second metal electrode, the switching unit, the signal generation unit, the conversion unit, the control unit, and the communication unit may be covered with a metal layer formed on the wafer.

바람직하게, 상기 제어부는 상기 웨이퍼가 로딩된 챔버 내에서 특정 물질의 물리량이 변화함에 따라 상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 유도된 정전용량의 방전량 변화를 산출할 수 있다.Preferably, the controller may calculate a change in discharge amount of capacitance induced between the first metal electrode and the second metal electrode as the physical quantity of a specific material changes in the chamber loaded with the wafer.

바람직하게, 상기 제어부는 상기 물질의 종류에 따라 상기 여기신호의 기준주파수를 조절하도록 상기 신호생성부를 제어할 수 있다.Preferably, the controller may control the signal generator to adjust the reference frequency of the excitation signal according to the type of the substance.

보다 바람직하게, 상기 물질은 상기 챔버의 내부에 공급된 플라즈마 또는 기체를 포함할 수 있다.More preferably, the material may comprise a plasma or gas supplied to the interior of the chamber.

바람직하게, 상기 제어부는 외부로부터 수신된 제어신호에 따라 상기 스위칭부의 시동을 제어할 수 있다.Preferably, the controller may control the starting of the switching unit according to a control signal received from the outside.

본 발명에 따르면, 메탈전극은 물론 전체 회로를 웨이퍼에 격리되게 구성하기 때문에 탐침으로 사용되는 메탈전극의 오염이나 마모와 같은 물리적인 손실이 없다. According to the present invention, since the metal circuit as well as the entire circuit is configured to be isolated from the wafer, there is no physical loss such as contamination or wear of the metal electrode used as the probe.

또한, 메탈전극에 신호를 인가하여 한 쌍의 메탈전극에서 형성되는 정전용량의 값 또는 그의 변화 특히, 방전량의 변화를 산출한다. 그리하여 챔버 내에서의 물리량 변화(플라즈마 밀도 변화나 기체 밀도 변화나 진공 상태 변화 등)를 측정할 수 있기 때문에, 보다 간단하면서도 보다 정확한 모니터링이 가능해 진다.In addition, a signal is applied to the metal electrode to calculate the value of the capacitance formed at the pair of metal electrodes or a change thereof, in particular a change in the discharge amount. Thus, changes in physical quantities (plasma density change, gas density change, vacuum state change, etc.) in the chamber can be measured, which makes monitoring simpler and more accurate.

또한, 본 발명의 전체 구성을 챔버 내에서 직접 상태를 측정할 수 있는 SOW(Sensor On Wafer) 기술에 적용하여 웨이퍼 내부에 격리시키면서도 고주파 성분에 취약한 센서나 회로들은 메탈층으로 커버하기 때문에, 내부 센서나 회로가 오작동하거나 파손되는 문제를 해결할 수 있다.In addition, by applying the entire structure of the present invention to the SOW (Sensor On Wafer) technology that can measure the state directly in the chamber, because the sensor or circuits that are vulnerable to high frequency components while covering the inside of the wafer is covered with a metal layer, the internal sensor It can solve the problem of circuit malfunction or breakage.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치의 구성을 도시한 블록다이어그램이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치의 구성을 도시한 블록다이어그램이고,
도 3은 본 발명에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치에서 정전용량이 유도되는 메탈전극이 웨이퍼 내부에 구비되는 형상을 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치에서 다수 개의 메탈전극 쌍이 웨이퍼에 배치되는 구조를 도시한 평면도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a state measurement apparatus using the capacitance according to an embodiment of the present invention,
2 is a block diagram illustrating a configuration of a state measurement apparatus using capacitance according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a shape in which a metal electrode inducing capacitance is provided in a wafer in a state measuring device using capacitance according to the present invention;
4 is a plan view illustrating a structure in which a plurality of metal electrode pairs are disposed on a wafer in a state measurement apparatus using capacitance according to the present invention.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating the configuration and operation of the embodiment of the present invention, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it will be described by at least one embodiment, By the technical spirit of the present invention described above and its core configuration and operation is not limited.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a state measuring device using the capacitance according to the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치의 구성을 도시한 블록다이어그램이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치의 구성을 도시한 블록다이어그램이고, 도 3은 본 발명에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치에서 정전용량이 유도되는 메탈전극이 웨이퍼 내부에 구비되는 형상을 도시한 단면도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a state measuring device using the capacitance according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing a configuration of a state measuring device using the capacitance according to another embodiment of the present invention 3 is a cross-sectional view illustrating a shape in which a metal electrode in which capacitance is induced is provided inside a wafer in a state measurement apparatus using capacitance according to the present invention.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명에 따른 장치는 정전용량이 유도되는 메탈전극(30,31)과 신호생성부(40)와 변환부(50)와 제어부(60)와 통신부(70)와 스위칭부(80)를 포함하여 구성된다.1 to 3, a device according to the present invention includes a metal electrode 30, 31, a signal generator 40, a converter 50, a controller 60, a communication unit 70, It is configured to include a switching unit (80).

메탈전극(30,31)은 도 3에 도시된 바와 같이 센서탑재웨이퍼 내부에 격리되게 형성되는 것으로, 이를 위한 센서탑재웨이퍼는 제1웨이퍼(10)와 제2웨이퍼(20)가 진공 분위기에서 본딩되어 내부가 외부로부터 차폐된 상태를 형성하는 것이 바람직하다. 일예로 센서탑재웨이퍼는 내부가 차폐되어 진공 상태를 형성할 수도 있다. 센서탑재웨이퍼를 구성하는 제1웨이퍼(10)나 제2웨이퍼(20)는 절연성과 견고성과 열전도성 좋은 실리콘 계열 웨이퍼 또는 세라믹 계열 웨이퍼일 수 있다.The metal electrodes 30 and 31 are formed to be isolated inside the sensor-mounted wafer as shown in FIG. 3. The sensor-mounted wafer for this purpose is bonded to the first wafer 10 and the second wafer 20 in a vacuum atmosphere. It is preferable to form a state in which the inside is shielded from the outside. For example, the sensor-mounted wafer may be shielded inside to form a vacuum state. The first wafer 10 or the second wafer 20 constituting the sensor-mounted wafer may be a silicon-based wafer or a ceramic-based wafer having good insulation, robustness, and thermal conductivity.

특히, 센서탑재웨이퍼는 소정 깊이의 요부를 형성하는 트렌치(trench)(11)를 구비하며, 메탈전극(30,31)의 일단이 트렌치(11)의 내부에 형성된다. 특히, 트렌치(11)의 저면에 메탈전극(30,31)의 일단이 형성된다.In particular, the sensor-mounted wafer has a trench 11 forming a recess of a predetermined depth, and one end of the metal electrodes 30 and 31 is formed in the trench 11. In particular, one end of the metal electrodes 30 and 31 is formed on the bottom of the trench 11.

메탈전극(30,31)은 하나의 쌍을 이루는 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31)으로 구성된다. 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31)은 센서탑재웨이퍼를 구성하는 제1웨이퍼(10)나 제2웨이퍼(20) 중 어느 하나에 형성될 수 있으며, 제1웨이퍼(10)나 제2웨이퍼(20) 중 어느 하나에 형성된 트렌치(11)의 저면에서 일정 거리 이격되게 배치된다. The metal electrodes 30 and 31 are composed of a pair of the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31. The first metal electrode 30 and the second metal electrode 31 may be formed on any one of the first wafer 10 and the second wafer 20 constituting the sensor-mounted wafer, and the first wafer 10 B) spaced apart from the bottom of the trench 11 formed in any one of the second wafers 20 by a predetermined distance.

제1메탈전극(30)의 일단이 트렌치(11)의 저면에 형성되며, 제2메탈전극(31)의 일단이 트렌치(11)의 저면에 형성된다. 트렌치(11)의 저면에 형성되는 두 메탈전극(30,31)의 일단은 일정 거리 이격되게 상기 트렌치의 저면에 형성된다.One end of the first metal electrode 30 is formed on the bottom of the trench 11, and one end of the second metal electrode 31 is formed on the bottom of the trench 11. One end of the two metal electrodes 30 and 31 formed on the bottom of the trench 11 is formed on the bottom of the trench to be spaced a predetermined distance apart.

제1메탈전극(30)의 타단은 접지된다.The other end of the first metal electrode 30 is grounded.

메탈전극(30,31)과 센서탑재웨이퍼 사이에는 절연막(미도시)을 구비할 수 있다. 보다 상세하게, 센서탑재웨이퍼를 구성하는 웨이퍼들 중에서 상부 웨이퍼에 해당하는 제1웨이퍼(10)에 트렌치(11)를 먼저 형성한다. 그 트렌치(11)의 바닥면에 절연막(미도시)을 형성한 후에 그 절연막(미도시) 상에 서로 이격되게 메탈전극(30,31)을 형성하할 수 있다. 여기서, 절연막은 실리콘산화막(SiO2)이나 실리콘질화막(SiNx)일 수 있다. An insulating film may be provided between the metal electrodes 30 and 31 and the sensor-mounted wafer. More specifically, the trench 11 is first formed in the first wafer 10 corresponding to the upper wafer among the wafers constituting the sensor-mounted wafer. After forming an insulating film (not shown) on the bottom surface of the trench 11, the metal electrodes 30 and 31 may be formed on the insulating film (not shown) to be spaced apart from each other. Here, the insulating film may be a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film (SiNx).

메탈전극(30,31)은 트렌치(11)가 형성된 트렌치영역(300)에서 일정 거리 이격되며, 제2메탈전극(31)에 신호를 인가하면 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 이격된 영역인 트렌치영역(300)에서 정전용량(Cv)이 유도된다.The metal electrodes 30 and 31 are spaced apart from the trench region 300 where the trenches 11 are formed by a predetermined distance. When the signal is applied to the second metal electrode 31, the first metal electrode 30 and the second metal electrode ( The capacitance Cv is induced in the trench region 300, which is an area spaced between 31.

본 발명의 장치는 그 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량 값과 그 정전용량 값의 변화를 측정하여 센서탑재웨이퍼가 로딩된 챔버 내부의 상태를 모니터링한다. 특히, 본 발명의 장치는 센서탑재웨이퍼가 로딩된 챔버 내에서 특정 물질(챔버의 내부에 공급된 플라즈마 또는 기체를 포함)의 물리량이 변화함에 따라 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량 값과 그의 변화량을 측정하여 센서탑재웨이퍼가 로딩된 챔버 내부의 상태를 모니터링한다.The apparatus of the present invention monitors the state inside the chamber loaded with the sensor-mounted wafer by measuring the capacitance value induced between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31 and the change in the capacitance value. . In particular, the apparatus of the present invention is characterized in that the first metal electrode 30 and the second metal electrode (A) as the physical quantity of a specific material (including a plasma or gas supplied into the chamber) change in a chamber loaded with a sensor-mounted wafer. 31) The state inside the chamber loaded with the sensor-mounted wafer is monitored by measuring the capacitance value and the amount of change induced therebetween.

본 발명의 장치가 제2메탈전극(31)에 신호를 인가함에 따라 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량(Cv) 값과 그의 변화를 측정한다는 것은 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량의 방전량과 그 방전량 변화를 산출한다는 것과 동일하게 이해될 수 있다.As the device of the present invention applies a signal to the second metal electrode 31, it is possible to measure the capacitance Cv value induced between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31 and the change thereof. It can be understood in the same manner as calculating the discharge amount of the capacitance induced between the one metal electrode 30 and the second metal electrode 31 and the change in the discharge amount thereof.

스위칭부(80)는 제어부(60)의 제어에 따라 스위칭을 수행하며, 스위치타이밍은 신호 인가를 위한 제1스위칭타이밍과 신호 출력을 위한 제2스위칭타이밍으로 구분된다. 그에 따라, 스위칭부(80)는 제1스위칭타이밍에 제2메탈전극(31)의 타단이 신호생성부(40)의 출력단에 연결되도록 스위칭하고, 제2스위칭타이밍에 제2메탈전극(31)의 타단이 변환부(50)의 입력단에 연결되도록 스위칭한다. The switching unit 80 performs switching under the control of the control unit 60, and the switching timing is divided into a first switching timing for signal application and a second switching timing for signal output. Accordingly, the switching unit 80 switches so that the other end of the second metal electrode 31 is connected to the output terminal of the signal generator 40 at the first switching timing, and the second metal electrode 31 at the second switching timing. The other end of the switch to be connected to the input terminal of the conversion unit (50).

신호생성부(40)는 트렌치영역(300)에서 정전용량(Cv)을 형성하기 위한 구성으로, 제1스위칭타이밍에 제2메탈전극(31)의 타단으로 기준주파수의 여기신호를 생성하여 인가한다. 특히, 신호생성부(40)는 모니터링하고자 하는 물질의 종류에 따라 인가하는 여기신호의 기준주파수를 조절한다. 즉, 신호생성부(40)는 모니터링하고자 하는 물질의 종류에 따라 서로 다른 주파수의 여기신호를 제2메탈전극(31)에 인가한다. 제어부(60)는 모니터링하고자 하는 물질의 종류에 따라 여기신호의 기준주파수를 조절하도록 제어하여 신호생성부(40)가 물질의 종류에 따라 서로 다른 주파수의 여기신호를 제2메탈전극(31)에 인가하도록 제어한다. 제어부(60)는 플라즈마나 특정 기체가 반응하는 최적의 주파수로 기준주파수를 조절하는 것이다.The signal generator 40 is configured to form the capacitance Cv in the trench region 300. The signal generator 40 generates and applies an excitation signal having a reference frequency to the other end of the second metal electrode 31 for the first switching timing. . In particular, the signal generator 40 adjusts the reference frequency of the excitation signal applied according to the type of material to be monitored. That is, the signal generator 40 applies the excitation signals having different frequencies to the second metal electrode 31 according to the type of material to be monitored. The controller 60 controls to adjust the reference frequency of the excitation signal according to the type of material to be monitored so that the signal generator 40 transmits excitation signals having different frequencies to the second metal electrode 31 according to the type of material. Control to apply. The controller 60 adjusts the reference frequency to an optimal frequency at which the plasma or a specific gas reacts.

그에 따라, 제어부(60)는 센서탑재웨이퍼(100)가 챔버에 로딩될 때 어떤 공정에 사용되는지에 따라 신호생성부(40)의 기준주파수를 조절하고, 그에 따라 신호생성부(40)는 제어부(60)에 의해 조절된 주파수의 여기신호를 생성한다. 한편, 여기신호는 사인파, 구형파, 삼각파 등의 교류파형일 수 있으며, 신호생성부(40)는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 CPLD(Complex Programmable Logic Device)로 구현될 수 있다Accordingly, the controller 60 adjusts the reference frequency of the signal generator 40 according to which process the sensor-mounted wafer 100 is loaded into the chamber, and accordingly the signal generator 40 controls the controller. Generate an excitation signal at a frequency adjusted by 60. The excitation signal may be an AC waveform such as a sine wave, a square wave, and a triangular wave, and the signal generator 40 may be implemented as a field programmable gate array (FPGA) or a complex programmable logic device (CPLD).

변환부(50)는 제2스위칭타이밍에 제2메탈전극(31)의 타단에서 출력되는 방전신호를 디지털신호로 변환한다. 변환부(50)는 방전신호를 소정 비트열의 디지털신호로 변환한다.The converter 50 converts the discharge signal output from the other end of the second metal electrode 31 into a digital signal at the second switching timing. The conversion unit 50 converts the discharge signal into a digital signal of a predetermined bit string.

제어부(60)는 변환부(50)에서 출력되는 디지털신호를 사용하여 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량(Cv) 값과 그의 변화량을 산출한다. 여기서, 제어부(60)는 디지털신호로 변환된 방전정보를 사용하므로 센서탑재웨이퍼가 로딩된 챔버 내에서 특정 물질의 물리량이 변화함에 따라 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량의 방전량과 그 방전량의 변화를 산출할 수 있다.The controller 60 calculates the capacitance Cv value induced between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31 and the amount of change thereof using the digital signal output from the converter 50. Here, the control unit 60 uses the discharge information converted into a digital signal, so as to change the physical quantity of a specific material in the chamber loaded with the sensor-mounted wafer, between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31. The discharge amount of the induced capacitance and the change in the discharge amount can be calculated.

변환부(50)와 제어부(60)는 SPI(Serial Peripheral Interconnect) 버스나 I2C(Inter-Integrated Circuit) 버스로 연결될 수 있다.The converter 50 and the controller 60 may be connected to a SPI (Serial Peripheral Interconnect) bus or an I2C (Inter-Integrated Circuit) bus.

특히, 제어부(60)는 센서탑재웨이퍼(100)가 로딩된 공간(챔버 내부)에서 특정 물질의 물리량이 변화함에 따라 메탈전극(30,31) 간에 형성된 정전용량의 방전량 변화를 산출한다. 여기서, 물질은 공간(챔버 내부)에 공급된 플라즈마 또는 기체를 포함할 수 있다.In particular, the controller 60 calculates a change in the discharge amount of the capacitance formed between the metal electrodes 30 and 31 as the physical quantity of the specific material changes in the space (in the chamber) in which the sensor-mounted wafer 100 is loaded. Here, the material may comprise a plasma or gas supplied to the space (inside the chamber).

한편, 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량(Cv) 값과 그의 변화량을 산출할 시에, 정전용량(Cv) 값을 조정하고 정전용량(Cv) 값의 측정 범위를 조정하기 위한 구성이 요구된다. 이는 온도나 유전율 등의 원인으로 인해 음의 정전용량 값이 산출될 수 있고 또한 챔버 내의 물질에 따라 제어부(60)에서 산출할 수 없는 범위의 정전용량이 유도될 수 있기 때문이다.On the other hand, when calculating the capacitance Cv value induced between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31 and the amount of change thereof, the capacitance Cv value is adjusted and the capacitance Cv value is calculated. A configuration for adjusting the measurement range of is required. This is because a negative capacitance value may be calculated due to temperature, dielectric constant, or the like, and a capacitance in a range that cannot be calculated by the controller 60 may be induced according to a material in the chamber.

본 발명의 장치는 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량(Cv) 값을 조정하기 위한 제1캐패시터(Cd)와 제2캐패시터(Cr)을 더 구비할 수 있다.The apparatus of the present invention may further include a first capacitor Cd and a second capacitor Cr for adjusting the value of capacitance Cv induced between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31. Can be.

제1캐패시터(Cd)는 제2메탈전극(31)의 타단과 변환부(50)의 입력단에 공통되게 연결되어 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량(Cv) 값을 조정한다. 특히 제1캐패시터(Cd)는 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량(Cv) 값이 음의 값으로 산출되지 않도록, 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도되는 정전용량 값에 비해 상대적으로 큰 용량 값을 가질 수 있다.The first capacitor Cd is connected in common to the other end of the second metal electrode 31 and the input end of the converter 50 to induce capacitance between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31. Adjust the value of Cv). In particular, the first capacitor Cd may be formed so that the capacitance Cv induced between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31 is not calculated as a negative value. It may have a relatively large capacitance value compared to the capacitance value induced between the two metal electrodes 31.

그에 따라, 제어부(60)는 제1캐패시터(Cd)에 의해 조정된 정전용량 값을 산출하고 또한 그 조정된 정전용량 값의 변화를 산출할 수 있다.Accordingly, the controller 60 may calculate the capacitance value adjusted by the first capacitor Cd and calculate a change in the adjusted capacitance value.

제2캐패시터(Cr)는 제1캐패시터(Cd)의 후단에서 변환부(50)의 입력단에 직렬로 연결되어 제1캐패시터(Cd)에 의해 조정된 정전용량 값의 범위를 제어부(60)에서 측정 가능한 값의 범위로 조정한다. 제어부(60)는 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량(Cv) 값이 상당히 큰 값일 경우 산출이 불가능할 수 있다. 제2캐패시터(Cr)는 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31) 간에 유도된 정전용량(Cv) 값의 크기에 상관없이 제어부(60)가 정전용량을 산출하도록 해준다.The second capacitor Cr is connected in series with the input terminal of the converter 50 at the rear end of the first capacitor Cd and measures the range of the capacitance value adjusted by the first capacitor Cd in the controller 60. Adjust the range of possible values. The controller 60 may not calculate when the value of the capacitance Cv induced between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31 is quite large. The second capacitor Cr allows the controller 60 to calculate the capacitance regardless of the magnitude of the capacitance Cv value induced between the first metal electrode 30 and the second metal electrode 31.

이와 같이 제어부(60)가 정전용량 값과 그의 변화량을 산출함에 따라 챔버 내에 존재하는 물질의 물리량 변화를 검출할 수 있다.As described above, the controller 60 may detect the change in the physical quantity of the substance existing in the chamber as the capacitance value and the change amount thereof are calculated.

통신부(70)는 제어부(60)와 연동하여 제어부(60)에서 산출된 결과 즉, 제어부(60)에서 산출된 정전용량 값과 정전용량 값의 변화를 외부로 송신한다.The communication unit 70 transmits a change in the capacitance value and the capacitance value calculated by the control unit 60 in cooperation with the control unit 60 to the outside.

통신부(70)는 외부로부터 스위칭부(80)의 스위칭타이밍을 제어하기 위한 제어신호를 수신할 수 있으며, 제어부(60)는 수신된 제어신호에 따라 스위칭부(80)의 스위칭을 제어한다. 특히, 제어부(60)는 수신된 제어신호에 따라 스위칭부(80)의 스위칭타이밍을 제어한다. The communication unit 70 may receive a control signal for controlling the switching timing of the switching unit 80 from the outside, and the control unit 60 controls the switching of the switching unit 80 according to the received control signal. In particular, the controller 60 controls the switching timing of the switching unit 80 according to the received control signal.

제어부(60)는 본 발명의 장치를 탑재한 웨이퍼가 챔버에 로딩되어 상태 측정을 시작하는 시점에 스위칭부(80)가 시동하도록 제어하는 것이 바람직하며, 이는 통신부(70)로부터 제어신호를 수신하여 동작함으로써 가능해진다.The controller 60 preferably controls the switching unit 80 to start at the time when the wafer on which the device of the present invention is loaded is loaded into the chamber to start the state measurement, which receives a control signal from the communication unit 70. It becomes possible by operation.

플라즈마의 경우, 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전력이 인가됨에 따라 챔버 내에 전기장이 형성되는데, 그 전기장의 변화를 측정하면 플라즈마의 상태 변화를 측정할 수 있다. 예를 들어, 고주파 전력에 의해 일정 수준의 전기장이 챔버 내에 형성되는데, 그 상태에서 제2메탈전극(31)에 인가된 신호에 의해 트렌치영역(300)에 유도된 정전용량(Cv)은 균일한 속도로 충방전을 반복할 수 있다. 이때 충방전은 주기는 스위칭부(80)의 스위칭타이밍에 따라 조절될 수도 있다. 그러나 어떠한 원인으로 인해 챔버 내에 전기장의 변화가 발생하면 트렌치영역(300)에 유도된 정전용량(Cv)은 방전속도(방전량)가 변화한다. 전기장의 변화에 따른 방전속도(방전량)의 변화를 산출함으로써 챔버 내의 플라즈마 상태 변화를 검출할 수 있다. In the case of plasma, an electric field is formed in the chamber as a high frequency power for forming the plasma is applied. When the change in the electric field is measured, the change in the state of the plasma may be measured. For example, a high level electric field is formed in the chamber by high frequency power, and in this state, the capacitance Cv induced in the trench region 300 by a signal applied to the second metal electrode 31 is uniform. Charge and discharge can be repeated at a speed. In this case, the charge / discharge cycle may be adjusted according to the switching timing of the switching unit 80. However, when a change in the electric field occurs in the chamber due to some cause, the discharge rate (discharge amount) of the capacitance Cv induced in the trench region 300 changes. By calculating the change in the discharge rate (discharge amount) in accordance with the change in the electric field, it is possible to detect the change of the plasma state in the chamber.

한편, 본 발명의 장치를 구성하는 모든 요소들 즉, 제1메탈전극(30)과 제2메탈전극(31)과 제1캐패시터(Cd)와 제2캐패시터(Cr)와 신호생성부(40)와 변환부(50)와 제어부(60)와 통신부(60)와 스위칭부(80)는 센서탑재웨이퍼의 내부에 격리되는 것이 바람직하다.Meanwhile, all the elements constituting the apparatus of the present invention, that is, the first metal electrode 30, the second metal electrode 31, the first capacitor Cd, the second capacitor Cr and the signal generator 40 And the conversion unit 50, the control unit 60, the communication unit 60, and the switching unit 80 are preferably isolated inside the sensor-mounted wafer.

또한, 본 발명의 장치는 플라즈마의 형성을 위한 고주파 전력이 인가됨에 따라 발생하는 고주파 성분이 내부 회로에 악영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 한 쌍의 메탈전극(30,31)이 형성된 영역을 제외한 영역으로 고주파 성분이 유입되는 것을 차단하는 메탈층(15)을 더 구비할 수 있다.In addition, in the apparatus of the present invention, in order to prevent the high-frequency components generated when the high-frequency power for plasma formation is adversely affected in the internal circuit, the region except for the region where the pair of metal electrodes 30 and 31 are formed. As a result it may be further provided with a metal layer (15) to block the inflow of high frequency components.

보다 상세하게, 트렌치(11)의 저면에서 서로 대향하는 제1메탈전극(30)의 일단과 제2메탈전극(31)의 일단을 제외하고 신호생성부(40)와 변환부(50)와 제어부(60)와 통신부(70)와 스위칭부(80)는 센서탑재웨이퍼에 형성된 메탈층(15)으로 커버될 수 있다. More specifically, except for one end of the first metal electrode 30 and one end of the second metal electrode 31 which face each other on the bottom surface of the trench 11, the signal generator 40, the converter 50, and the control unit. The 60, the communication unit 70, and the switching unit 80 may be covered by the metal layer 15 formed on the sensor-mounted wafer.

고주파 성분의 유입을 차단하는 메탈층(15)은 제1웨이퍼(10)의 상면과 하면 중 적어도 하나에 형성될 수 있는데, 일예로 제1웨이퍼(10)의 하면에만 메탈층이 형성될 수도 있고, 제1웨이퍼(10)의 상면에만 메탈층이 형성될 수도 있다. 한편, 제1웨이퍼(10)의 상면에만 메탈층이 형성되는 경우에는 메탈층을 보호하기 위한 보호막(미도시)을 제1웨이퍼(10)의 전면에 형성하는 것이 바람직하다. 일예로, 보호막은 산화막 계열일 수 있다. 또한, 제1웨이퍼(10)의 하면에 메탈층이 형성될 경우에는 메탈전극(30,31)과 메탈층 사이에 절연막(16)을 구비할 수 있다. The metal layer 15 blocking the inflow of the high frequency component may be formed on at least one of the upper surface and the lower surface of the first wafer 10. For example, the metal layer may be formed only on the lower surface of the first wafer 10. The metal layer may be formed only on the upper surface of the first wafer 10. On the other hand, when the metal layer is formed only on the upper surface of the first wafer 10, it is preferable to form a protective film (not shown) on the entire surface of the first wafer 10 to protect the metal layer. For example, the passivation layer may be oxide based. In addition, when a metal layer is formed on the lower surface of the first wafer 10, an insulating film 16 may be provided between the metal electrodes 30 and 31 and the metal layer.

고주파 성분의 유입을 차단하는 메탈층(15)은 한 쌍의 메탈전극(30,31)이 이격되게 형성된 트렌치영역(300)을 제외한 영역에 형성되어, 제1웨이퍼(10)의 상면 및/또는 하면에 전면적으로 형성되는 것이 아니라 메탈전극(30,31)이 이격되게 형성된 트렌치영역(300)에서는 오픈된 구조로 형성되는 것이 바람직하다.The metal layer 15 blocking the inflow of the high frequency component is formed in a region other than the trench region 300 in which the pair of metal electrodes 30 and 31 are spaced apart from each other, so that the upper surface of the first wafer 10 and / or Instead of being formed entirely on the bottom surface, it is preferable that the trench regions 300 are formed to have the metal electrodes 30 and 31 spaced apart from each other.

도 1 내지 3에서는 한 쌍의 메탈전극(30,31)이 구비되는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명의 장치는 쌍을 이루는 다수의 메탈전극들을 센서탑재웨이퍼에 배치하여 반도체 공정 중에 챔버 내에 존재하는 물질의 물리량 변화는 물론 균일도도 모니터링할 수 있다. 1 to 3 illustrate a case where a pair of metal electrodes 30 and 31 are provided, the apparatus of the present invention arranges a plurality of pairs of metal electrodes in a sensor-mounted wafer to be present in a chamber during a semiconductor process. Uniformity can be monitored as well as changes in physical quantities of the material.

도 4는 본 발명에 따른 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치에서 다수 개의 메탈전극 쌍이 웨이퍼에 배치되는 구조를 도시한 평면도이다.4 is a plan view illustrating a structure in which a plurality of metal electrode pairs are disposed on a wafer in a state measurement apparatus using capacitance according to the present invention.

본 발명의 장치는 쌍을 이루는 다수의 메탈전극들을 센서탑재웨이퍼에 배치하여 플라즈마 상태 변화, 플라즈마 균일도, 기체 상태 변화, 기체 균일도, 진공 상태 변화 등의 공정 조건을 모니터링할 수 있다.The apparatus of the present invention may arrange a plurality of pairs of metal electrodes on a sensor-mounted wafer to monitor process conditions such as plasma state change, plasma uniformity, gas state change, gas uniformity, and vacuum state change.

예를들어, 플라즈마 균일도를 모니터링하는 경우, 도 4에서와 같이 균일한 이격거리로 배치된 트렌치영역(300,310)에 다수의 메탈전극 쌍들이 구비된다. 그 트렌치영역(300,310)에 형성된 메탈전극 쌍들에서 측정되는 플라즈마 상태 변화에서 오차가 발생하는 지의 여부로부터 균일도를 측정할 수 있다. For example, when monitoring the plasma uniformity, as shown in FIG. 4, a plurality of metal electrode pairs are provided in the trench regions 300 and 310 disposed at a uniform distance. The uniformity may be measured from whether an error occurs in the plasma state change measured in the pair of metal electrodes formed in the trench regions 300 and 310.

도 6 및 7을 참조하면, 본 발명에 따른 장치에서 쌍을 이루는 메탈전극(30,31)은 센서탑재웨이퍼(100)의 다수 영역에 배치될 수 있다. 메탈전극(30,31)의 배치에 대응되게 트렌치영역(300)이 다수 배치된다. 쌍을 이루는 메탈전극(30,31)이 형성되는 트렌치영역(300)의 배치 형태는 균일한 이격거리를 갖도록 배치되는 것이 바람직하다.6 and 7, in the device according to the present invention, paired metal electrodes 30 and 31 may be disposed in multiple regions of the sensor-mounted wafer 100. A plurality of trench regions 300 are disposed to correspond to the arrangement of the metal electrodes 30 and 31. The arrangement of the trench regions 300 in which the pair of metal electrodes 30 and 31 are formed is preferably arranged to have a uniform separation distance.

그에 따라, 제어부(60)는 다수 트렌치영역의 메탈전극에 유도된 정전용량과 그 정전용량의 방전량 변화를 각각 산출할 수 있다.Accordingly, the controller 60 may calculate the capacitance induced in the metal electrodes of the plurality of trench regions and the change in the discharge amount of the capacitance, respectively.

또한, 본 발명에서 장치는 회로에 전원을 공급하는 배터리, 배터리의 무선 충전을 위한 무선충전회로, 제어부에서 산출된 결과를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.In addition, in the present invention, the device may include a battery for supplying power to the circuit, a wireless charging circuit for wireless charging of the battery, a memory for storing the results calculated by the control unit.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, those skilled in the art may implement the present invention in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the embodiments of the present invention described herein are to be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the scope of the present invention is shown in the appended claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope are equivalent to the present invention. Should be interpreted as being included in

10: 제1웨이퍼
11: 트렌치
15: 메탈층
20: 제2웨이퍼
30,31: 메탈전극
40: 신호생성부
50: 변환부
60: 제어부
70: 통신부
80: 스위칭부
100: 센서탑재웨이퍼10: first wafer
11: trench
15: metal layer
20: second wafer
30, 31: metal electrode
40: signal generator
50: converter
60: control unit
70: communication unit
80: switching unit
100: sensor-mounted wafer

Claims (10)

웨이퍼에 형성된 트렌치의 저면에 일단이 형성되며 타단이 접지되는 제1메탈전극;
일단이 상기 제1메탈전극과 일정 거리 이격되게 상기 트렌치의 저면에 형성되는 제2메탈전극;
상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 정전용량을 유도하기 위한 기준주파수의 여기신호를 생성하는 신호생성부;
상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 유도된 정전용량에 의한 방전신호를 디지털신호로 변환하는 변환부;
제1스위칭타이밍에 상기 제2메탈전극의 타단이 상기 신호생성부의 출력단에 연결되도록 스위칭하고, 제2스위칭타이밍에 상기 제2메탈전극의 타단이 상기 변환부의 입력단에 연결되도록 스위칭하는 스위칭부; 그리고
상기 스위칭부의 스위칭을 제어하고, 상기 변환부에서 출력되는 상기 디지털신호를 사용하여 상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 유도된 정전용량 값을 산출하고, 상기 정전용량 값의 변화를 산출하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.A first metal electrode having one end formed on a bottom surface of the trench formed in the wafer and having the other end grounded;
A second metal electrode having one end formed on a bottom surface of the trench to be spaced apart from the first metal electrode by a predetermined distance;
A signal generator configured to generate an excitation signal having a reference frequency for inducing capacitance between the first metal electrode and the second metal electrode;
A converter converting a discharge signal due to capacitance induced between the first metal electrode and the second metal electrode into a digital signal;
A switching unit for switching the other end of the second metal electrode to be connected to an output terminal of the signal generation unit at a first switching timing, and the other end of the second metal electrode to be connected to an input terminal of the conversion unit at a second switching timing; And
Controlling switching of the switching unit, calculating a capacitance value induced between the first metal electrode and the second metal electrode by using the digital signal output from the converter, and calculating a change in the capacitance value State measuring device using the capacitance, characterized in that comprising a control unit. 제 1 항에 있어서,
상기 제2메탈전극의 타단과 상기 변환부의 입력단에 공통되게 연결되어 상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 유도된 정전용량 값을 조정하는 제1캐패시터와,
상기 제1캐패시터의 후단에서 상기 변환부의 입력단에 직렬로 연결되어 상기 제1캐패시터에 의해 조정된 정전용량 값의 범위를 상기 제어부에서 측정 가능한 값의 범위로 조정하는 제2캐패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.The method of claim 1,
A first capacitor connected in common to the other end of the second metal electrode and the input end of the converter to adjust the capacitance value induced between the first metal electrode and the second metal electrode;
And a second capacitor connected in series to an input terminal of the converter at a rear end of the first capacitor to adjust a range of capacitance adjusted by the first capacitor to a range of values measurable by the controller. The state measuring device using the capacitance made into. 제 2 항에 있어서,
상기 제1캐패시터는 상기 정전용량 값에 비해 상대적으로 큰 용량 값을 가지는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.The method of claim 2,
The first capacitor is a state measurement device using the capacitance, characterized in that having a relatively large capacitance value compared to the capacitance value. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부에서 산출된 상기 정전용량 값과 상기 정전용량 값의 변화를 외부로 송신하는 통신부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.The method of claim 1,
And a communication unit which transmits a change in the capacitance value and the capacitance value calculated by the control unit to the outside. 제 4 항에 있어서,
상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극과 상기 스위칭부와 상기 신호생성부와 상기 변환부와 상기 제어부와 상기 통신부는 상기 웨이퍼 내부에 격리되는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.The method of claim 4, wherein
And the first metal electrode, the second metal electrode, the switching unit, the signal generation unit, the conversion unit, the control unit, and the communication unit are isolated inside the wafer. 제 5 항에 있어서,
상기 트렌치의 저면에서 서로 대향하는 상기 제1메탈전극의 일단과 상기 제2메탈전극의 일단을 제외하고 상기 스위칭부와 상기 신호생성부와 상기 변환부와 상기 제어부와 상기 통신부는 상기 웨이퍼에 형성된 메탈층으로 커버되는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.The method of claim 5, wherein
The switching unit, the signal generation unit, the conversion unit, the control unit, and the communication unit are formed on the wafer except one end of the first metal electrode and one end of the second metal electrode which face each other on the bottom surface of the trench. Condition measuring device using the capacitance characterized in that it is covered with a layer. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 웨이퍼가 로딩된 챔버 내에서 특정 물질의 물리량이 변화함에 따라 상기 제1메탈전극과 상기 제2메탈전극 간에 유도된 정전용량의 방전량 변화를 산출하는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.The method of claim 1,
The control unit,
Device for measuring a state of capacitance using a capacitance characterized in that for calculating the change in the discharge amount of the capacitance induced between the first metal electrode and the second metal electrode as the physical quantity of the specific material in the chamber loaded with the wafer . 제 7 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 물질의 종류에 따라 상기 여기신호의 기준주파수를 조절하도록 상기 신호생성부를 제어하는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.The method of claim 7, wherein
The control unit,
And the signal generator to control the reference frequency of the excitation signal according to the type of the substance. 제 8 항에 있어서,
상기 물질은 상기 챔버의 내부에 공급된 플라즈마 또는 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.The method of claim 8,
And the material includes plasma or gas supplied to the interior of the chamber. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
외부로부터 수신된 제어신호에 따라 상기 스위칭부의 시동을 제어하는 것을 특징으로 하는 정전용량을 이용하는 상태 측정 장치.The method of claim 1,
The control unit,
And a state measurement device using capacitance, characterized in that for controlling the start-up of the switching unit according to a control signal received from the outside.
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