KR20230062310A - Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof - Google Patents

Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20230062310A
KR20230062310A KR1020210181471A KR20210181471A KR20230062310A KR 20230062310 A KR20230062310 A KR 20230062310A KR 1020210181471 A KR1020210181471 A KR 1020210181471A KR 20210181471 A KR20210181471 A KR 20210181471A KR 20230062310 A KR20230062310 A KR 20230062310A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
plasma
emitter
optical system
detector
Prior art date
Application number
KR1020210181471A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102676683B1 (en
Inventor
김학성
박동운
김헌수
김상일
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to PCT/KR2022/016322 priority Critical patent/WO2023075349A1/en
Publication of KR20230062310A publication Critical patent/KR20230062310A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102676683B1 publication Critical patent/KR102676683B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/32935Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32972Spectral analysis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

Provided is a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves. The plasma process monitoring apparatus using terahertz waves comprises: a first monitoring module disposed in a direction parallel to the width direction of a wafer on the outside of a plasma chamber in which the wafer is introduced and monitoring plasma formed inside the plasma chamber during a plasma process for forming a film on the wafer by using terahertz waves; and a second monitoring module disposed outside the plasma chamber in the thickness direction of the wafer so as to face the wafer and monitoring the wafer on which a film is formed on a surface through the plasma process by using the terahertz waves. The present invention can improve the etching and deposition quality of the film formed on the wafer.

Description

테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법{Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof}Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof

본 발명은 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법에 관련된 것으로 보다 구체적으로는, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정 시 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마의 상태와, 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼의 상태를 동시에 모니터링할 수 있는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a plasma process monitoring device using terahertz waves and a method for monitoring the same, and more specifically, to a plasma process state and , It relates to a plasma process monitoring device using terahertz waves and a method for monitoring the same, which can simultaneously monitor the state of a wafer on which a film is formed on a surface through a plasma process.

일반적으로, 반도체, 태양전지 셀, 이차전지 막 등의 제조 시, 웨이퍼 위에 다양한 물질로 이루어진 박막층을 형성하는 공정이 필수적으로 사용된다. 예를 들어, 상기 박막층을 형성하는 공정에는 플라즈마 증착 공정과 플라즈마 식각 공정 있다.In general, when manufacturing semiconductors, solar cells, secondary battery films, etc., a process of forming a thin film layer made of various materials on a wafer is essentially used. For example, the process of forming the thin film layer includes a plasma deposition process and a plasma etching process.

종래에는 예를 들어, 반도체 제조 시, 플라즈마 공정에 따른 박막의 증착 및 식각 상태에 대하여 모니터링하였다.Conventionally, for example, during semiconductor manufacturing, the deposition and etching state of a thin film according to a plasma process was monitored.

이때, 플라즈마 특성 정보에 대한 파악은 제품, 즉, 반도체 품질에 직결되는 문제이나, 플라즈마의 특성 상 모니터링이 어렵다는 단점이 있다. 이에 따라, 종래의 경우, 플라즈마 공정 중 문제 발생 시 원인 규명이 쉽지 않은 문제가 있었다.At this time, the identification of plasma characteristic information is a problem directly related to the quality of a product, that is, a semiconductor, but has a disadvantage in that monitoring is difficult due to the characteristics of plasma. Accordingly, in the conventional case, when a problem occurs during a plasma process, it is not easy to identify the cause.

이에, 플라즈마 공정 중, 박막의 증착 및 식각 상태는 물론, 플라즈마의 상태까지 동시에 혹은 한꺼번에 모니터링할 수 있는 장치의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a device capable of simultaneously or collectively monitoring not only the deposition and etching state of a thin film, but also the state of plasma during a plasma process.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정 시 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마의 상태와, 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼의 상태를 동시에 모니터링할 수 있는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법을 제공하는데 있다.One technical problem to be solved by the present invention is a state of plasma formed inside a plasma chamber into which a wafer is introduced during a plasma process using terahertz waves, and a state of the wafer in which a film is formed on the surface through a plasma process. It is to provide a plasma process monitoring device using terahertz waves and a monitoring method thereof capable of simultaneously monitoring.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 웨이퍼의 각 픽셀 별로, 형성되는 막에 대한 식각 및 증착의 균일도 및 식각 및 증착 공정에 이용되는 플라즈마의 균일도를 확인할 수 있는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법을 제공하는데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is a plasma process using terahertz waves, which can check the uniformity of etching and deposition for each pixel of the wafer and the uniformity of plasma used in the etching and deposition process for the formed film. It is to provide a monitoring device and its monitoring method.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a plasma process monitoring device using terahertz waves.

일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치는, 내부에 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 폭 방향과 평행한 방향으로 배치되며, 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 제1 모니터링 모듈; 및 상기 웨이퍼를 향하도록 상기 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 배치되며, 상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 제2 모니터링 모듈을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the plasma process monitoring device using terahertz waves is disposed outside of a plasma chamber into which a wafer is inserted in a direction parallel to the width direction of the wafer, and uses terahertz waves, a first monitoring module for monitoring plasma formed inside the plasma chamber during a plasma process for forming a film on the wafer; and a second monitoring module disposed outside the plasma chamber in a thickness direction of the wafer to face the wafer and monitoring the wafer having a film formed thereon through the plasma process using the terahertz waves. can do.

일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공될 수 있다.According to an embodiment, the terahertz waves may be provided in a pulsed type.

일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마 챔버의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우 및 제2 투과 윈도우가 각각 마련되며, 상기 제1 모니터링 모듈은, 상기 제1 투과 윈도우와 마주하게 배치되며, 상기 제1 투과 윈도우 방향으로 테라헤르츠파를 발생시키는 제1 에미터; 상기 제2 투과 윈도우와 마주하게 배치되어 상기 제1 에미터와 일 방향으로 정렬되며, 상기 제1 에미터로부터 발생되어 상기 플라즈마 챔버 내부에 형성된 플라즈마를 통과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제1 디텍터; 및 상기 제1 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 플라즈마의 상태를 분석하는 제1 연산부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, a first transmission window and a second transmission window are provided on one side and the other side of the plasma chamber in the circumferential direction facing each other, and the first monitoring module is disposed facing the first transmission window, , a first emitter generating terahertz waves in a direction of the first transmission window; A first detector disposed facing the second transmission window, aligned in one direction with the first emitter, and detecting the terahertz wave generated from the first emitter and passing through the plasma formed inside the plasma chamber. ; and a first calculation unit analyzing a state of the plasma based on the signal detected by the first detector.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 모니터링 모듈은 제1 광학계 및 제2 광학계를 더 포함하되, 상기 제1 광학계는 상기 제1 에미터와 제1 투과 윈도우 사이에 마련되고, 상기 제2 광학계는 상기 제2 투과 윈도우와 상기 제1 디텍터 사이에 마련되며, 상기 제1 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제1 광학계를 통하여 상기 플라즈마에 조사된 후 상기 제2 광학계에 의해 상기 제1 디텍터로 가이드될 수 있다.According to an embodiment, the first monitoring module further includes a first optical system and a second optical system, the first optical system is provided between the first emitter and the first transmission window, and the second optical system is It is provided between a second transmission window and the first detector, and the terahertz wave generated from the first emitter is irradiated to the plasma through the first optical system and then guided to the first detector by the second optical system. It can be.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 에미터는 상기 제1 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제1 디텍터는 상기 제1 에미터의 이동에 연동되어 상기 제2 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.According to an embodiment, the first emitter generates the terahertz waves while moving in a width direction of the first transmission window, and the first detector is interlocked with the movement of the first emitter to generate the second transmission window. The terahertz wave may be detected while moving in the width direction of .

일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마 챔버의 상측에는 제3 투과 윈도우가 마련되며, 상기 제2 모니터링 모듈은 투과 모드로 상기 웨이퍼를 모니터링하되, 상기 제3 윈도우와 마주하게 배치되며, 상기 제3 투과 윈도우 방향으로 테라헤르츠파를 발생시키는 제2 에미터; 상기 웨이퍼의 하측에 배치되어 상기 제2 에미터와 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼를 투과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제2 디텍터; 및 상기 제2 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제2 연산부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, a third transmission window is provided above the plasma chamber, and the second monitoring module monitors the wafer in a transmission mode, but is disposed to face the third window, and the third transmission window a second emitter generating terahertz waves in a direction; a second detector disposed below the wafer, aligned with the second emitter in a thickness direction of the wafer, and configured to detect the terahertz wave generated from the second emitter and transmitted through the wafer; and a second calculation unit analyzing the state of the wafer based on the signal detected by the second detector.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모니터링 모듈은 제3 광학계 및 제4 광학계를 더 포함하되, 상기 제3 광학계는 상기 제2 에미터와 제3 투과 윈도우 사이에 마련되고, 상기 제4 광학계는 상기 웨이퍼와 상기 제2 디텍터 사이에 마련되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제3 광학계를 통하여 상기 웨이퍼에 조사되어 상기 웨이퍼를 투과한 후 상기 제4 광학계에 의해 상기 제2 디텍터로 가이드될 수 있다.According to an embodiment, the second monitoring module further includes a third optical system and a fourth optical system, the third optical system is provided between the second emitter and the third transmission window, and the fourth optical system is It is provided between a wafer and the second detector, and the terahertz wave generated from the second emitter is irradiated to the wafer through the third optical system, passes through the wafer, and is then transmitted to the second detector by the fourth optical system. can be guided by

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모니터링 모듈은 상기 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 상기 웨이퍼를 더 모니터링하되, 상기 제2 에미터의 일측에 배치되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제3 디텍터; 및 상기 제3 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제3 연산부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the second monitoring module further monitors the wafer by switching the transmission mode to a reflection mode, is disposed on one side of the second emitter, and generates light from the second emitter to the wafer. a third detector for detecting the terahertz waves reflected from the wafer after irradiation; and a third calculation unit analyzing a state of the wafer based on the signal detected by the third detector.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모니터링 모듈은 제5 광학계를 더 포함하되, 상기 제5 광학계는 상기 제3 광학계와 제3 디텍터 사이에 마련되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제3 광학계를 통하여 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되고 상기 제3 광학계에 의해 집속되어 상기 제5 광학계 측으로 조사된 후 상기 제5 광학계에 의해 상기 제3 디텍터로 가이드될 수 있다.According to an embodiment, the second monitoring module further includes a fifth optical system, the fifth optical system is provided between the third optical system and a third detector, and the terahertz waves generated from the second emitter After being irradiated onto the wafer through the third optical system, the light is reflected from the wafer, focused by the third optical system, irradiated toward the fifth optical system, and guided to the third detector by the fifth optical system.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 에미터는 상기 제3 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제2 디텍터는 상기 제2 에미터의 이동에 연동되어 상기 웨이퍼의 폭 방향으로 이동하면서 상기 웨이퍼를 투과하는 상기 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.According to an embodiment, the second emitter generates the terahertz waves while moving in the width direction of the third transmission window, and the second detector is interlocked with the movement of the second emitter in the width direction of the wafer. It is possible to detect the terahertz wave passing through the wafer while moving.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 모니터링 모듈은 상기 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 상기 웨이퍼를 모니터링하되, 상기 제2 에미터의 일측에 배치되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제3 디텍터; 상기 제3 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제3 연산부; 및 상기 웨이퍼와 제3 디텍터 사이에 마련되는 제6 광학계를 더 포함하며, 상기 제2 에미터는 상기 제3 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제6 광학계는 상기 제2 에미터의 이동에 연동되면서 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 상기 제3 디텍터로 가이드할 수 있다.According to an embodiment, the second monitoring module monitors the wafer by switching the transmission mode to a reflection mode, is disposed on one side of the second emitter, and irradiates light generated from the second emitter to the wafer a third detector for detecting the terahertz waves that are reflected from the wafer; a third calculation unit analyzing a state of the wafer based on the signal detected by the third detector; and a sixth optical system provided between the wafer and a third detector, wherein the second emitter generates the terahertz waves while moving in a width direction of the third transmission window, and the sixth optical system 2 The terahertz wave reflected from the wafer may be guided to the third detector while interlocking with the movement of the emitter.

일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마 챔버의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우 및 제2 투과 윈도우가 각각 마련되고, 상측에는 제3 투과 윈도우가 마련되되, 상기 제1 투과 윈도우 내지 제3 투과 윈도우는 상기 테라헤르츠파를 투과시킬 수 있는 Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX 및 쿼츠(SiO2)를 포함하는 후보 물질군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.According to an embodiment, a first transmission window and a second transmission window are provided on one side and the other side of the plasma chamber in the circumferential direction facing each other, and a third transmission window is provided on the upper side, and the first transmission window to the second transmission window are provided. The three transmission windows may be formed of any one material selected from a candidate material group including Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX, and quartz (SiO 2 ) capable of transmitting the terahertz wave.

한편, 본 발명은, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법을 제공한다.Meanwhile, the present invention provides a plasma process monitoring method using terahertz waves.

일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법은, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 챔버의 내부에 인입되어 있는 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 단계; 및 상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 단계를 포함하되, 상기 플라즈마를 모니터링하는 단계와 상기 웨이퍼를 모니터링하는 단계는 동시 진행 가능하며, 상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공될 수 있다.According to an embodiment, the plasma process monitoring method using terahertz waves is formed inside the plasma chamber during a plasma process for forming a film on a wafer drawn into the inside of the plasma chamber using terahertz waves. monitoring the plasma; and monitoring the wafer having a film formed thereon through the plasma process using the terahertz wave, wherein the monitoring of the plasma and the monitoring of the wafer may be performed simultaneously, and the terahertz wave may be performed at the same time. Hertz waves may be provided in a pulsed type.

일 실시 예에 따르면, 상기 플라즈마를 모니터링하는 단계는 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 통과하는 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 상기 플라즈마의 상태를 분석하고, 상기 웨이퍼를 모니터링하는 단계는 상기 웨이퍼를 투과하는 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하거나 상기 웨이퍼로부터 반사되는 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.According to an embodiment, the monitoring of the plasma may include analyzing a state of the plasma based on a signal obtained by detecting a terahertz wave passing through the plasma formed inside the plasma chamber, and monitoring the wafer. The state of the wafer may be analyzed based on the detected signal of the terahertz wave passing through the wafer, or the state of the wafer may be analyzed based on the detected signal of the terahertz wave reflected from the wafer.

본 발명의 실시 예에 따르면, 내부에 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 폭 방향과 평행한 방향으로 배치되며, 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 제1 모니터링 모듈; 및 상기 웨이퍼를 향하도록 상기 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 배치되며, 상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 제2 모니터링 모듈을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a plasma process for forming a film on a wafer by using terahertz waves is disposed outside a plasma chamber into which a wafer is inserted in a direction parallel to the width direction of the wafer. a first monitoring module for monitoring the plasma formed inside the plasma chamber; and a second monitoring module disposed outside the plasma chamber in a thickness direction of the wafer to face the wafer and monitoring the wafer having a film formed thereon through the plasma process using the terahertz waves. can do.

이에 따라, 플라즈마 공정 시 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마의 상태와, 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼의 상태를 동시에 모니터링할 수 있는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법이 제공될 수 있다.Accordingly, plasma process monitoring using terahertz waves can simultaneously monitor the state of plasma formed inside the plasma chamber into which the wafer is introduced during the plasma process and the state of the wafer where a film is formed on the surface through the plasma process. An apparatus and a monitoring method thereof may be provided.

이와 같이, 플라즈마의 양과 웨이퍼 상에 행해지는 식각 및 증착 공정을 서로 연계하여 모니터링할 수 있으므로, 웨이퍼 상에 형성되는 막에 대한 식각 및 증착 품질 향상에 도움을 줄 수 있다.In this way, since the amount of plasma and the etching and deposition processes performed on the wafer can be monitored in association with each other, it is possible to help improve the etching and deposition quality of the film formed on the wafer.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기판의 웨이퍼의 각 픽셀 별로, 형성되는 막에 대한 식각 및 증착의 균일도 및 식각 및 증착 공정에 이용되는 플라즈마의 균일도를 확인할 수 있으며, 이에 따라, 웨이퍼에 식각이나 증착 불균일이 발생된 경우, 플라즈마가 원인인지 여부를 확인할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to check the uniformity of etching and deposition for each pixel of the wafer of the substrate and the uniformity of the plasma used in the etching and deposition process for the film to be formed. Accordingly, the wafer is etched However, if deposition non-uniformity occurs, it can be confirmed whether plasma is the cause.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에 적용되는 테라헤르츠파의 유형을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈에 구비되는 광학계를 설명하기 위한 참고도들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 투과 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 반사 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 투과 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 반사 모드를 설명하기 위한 모식도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 투과 모드를 통하여 SiN의 증착 두께를 모니터링한 결과를 나타낸 그래프들이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 반사 모드를 통하여 SiN 두께를 예측하기 위한 그래프들이다.
도 18 내지 도 20은 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 물질에 따른 테라헤르츠파의 굴절률, 흡광 계수 및 굴절률과 흡광 계수의 관계로 구분한 그래프들이다.
도 21은 펄스형 테라헤르츠 장비의 투과 모드를 통해 수집된 파형을 나타낸 그래프이다.
도 22 내지 도 24는 본 발명의 투과 모드를 이용한 플라즈마 공정 조건 별 테라헤르츠파, 이의 세기 변화 및 위상 변화를 나타낸 그래프들이다.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법을 나타낸 흐름도이다.
1 is a conceptual diagram for explaining a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining types of terahertz waves applied to a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram for explaining a first monitoring module of a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are reference views for explaining an optical system provided in a first monitoring module of a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram illustrating a transmission mode of a second monitoring module in a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram illustrating a reflection mode of a second monitoring module in a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
9 is a block diagram illustrating a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to another embodiment of the present invention.
10 is a schematic diagram for explaining a first monitoring module of a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to another embodiment of the present invention.
11 is a schematic diagram for explaining a transmission mode of a second monitoring module in a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to another embodiment of the present invention.
12 is a schematic diagram for explaining a reflection mode of a second monitoring module in a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to another embodiment of the present invention.
13 to 15 are graphs showing the results of monitoring the deposition thickness of SiN through the transmission mode of the present invention.
16 and 17 are graphs for predicting SiN thickness through the reflection mode of the present invention.
18 to 20 are graphs classified into a refractive index, an extinction coefficient, and a relationship between a refractive index and an extinction coefficient of terahertz waves according to materials deposited on a silicon wafer.
21 is a graph showing waveforms collected through transmission mode of pulsed terahertz equipment.
22 to 24 are graphs showing terahertz waves, their intensity change, and phase change for each plasma process condition using the transmission mode of the present invention.
25 is a flowchart illustrating a plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete, and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3 의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be directly formed on the other element or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, shapes and sizes are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, although terms such as first, second, and third are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Therefore, what is referred to as a first element in one embodiment may be referred to as a second element in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiments. In addition, in this specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, expressions in the singular number include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, the terms "comprise" or "having" are intended to designate that the features, numbers, steps, components, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features, numbers, steps, or components. It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in this specification, "connection" is used to mean both indirectly and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에 적용되는 테라헤르츠파의 유형을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈을 설명하기 위한 모식도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈에 구비되는 광학계를 설명하기 위한 참고도들이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 투과 모드를 설명하기 위한 모식도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 반사 모드를 설명하기 위한 모식도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram applied to a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention. 3 is a block diagram illustrating a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining types of terahertz waves. 5 and 6 are schematic diagrams for explaining a first monitoring module of a plasma process monitoring device using hertz waves, and FIGS. 5 and 6 are provided in the first monitoring module of a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention 7 is a schematic diagram for explaining a transmission mode of a second monitoring module in a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a schematic diagram for explaining the reflection mode of the second monitoring module in the plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(도 3의 100)는 테라헤르츠파(THz 파)를 이용하여, 플라즈마 공정 시 웨이퍼(wafer)가 인입되어 있는 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마(plasma)와, 플라즈마 공정, 예를 들어, 플라즈마 식각 공정 및 플라즈마 증착 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 동시에 모니터링할 수 있는 장치이다.As shown in FIG. 1, the plasma process monitoring apparatus (100 in FIG. 3) according to an embodiment of the present invention uses terahertz waves (THz waves) to plasma into which a wafer is drawn during a plasma process. It is a device capable of simultaneously monitoring plasma formed inside the chamber 10 and a wafer on which a film is formed on a surface through a plasma process, for example, a plasma etching process and a plasma deposition process.

이때, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하기 위하여, 플라즈마 챔버(10)의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우(11) 및 제2 투과 윈도우(12)가 각각 마련될 수 있다.At this time, in order to monitor the plasma formed inside the plasma chamber 10 by using terahertz waves, first transmission windows 11 and second transmission windows 11 are provided on one side and the other side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction facing each other. Transmission windows 12 may be provided respectively.

또한, 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정을 통해 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 모니터링하기 위하여, 플라즈마 챔버(10)의 상측에는 제3 투과 윈도우(13)가 마련될 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼에 대한 모니터링은 투과 모드 및 반사 모드 중 어느 하나의 측정 모드를 통하여 이루어질 수 있는데, 이에 대해서는 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.In addition, a third transmission window 13 may be provided above the plasma chamber 10 to monitor a wafer on which a film is formed on a surface through a plasma process using terahertz waves. In this case, the monitoring of the wafer may be performed through any one of the transmission mode and the reflection mode, which will be described in more detail below.

상기 제1 투과 윈도우(11), 제2 투과 윈도우(12) 및 제3 투과 윈도우(13)는 테라헤르츠파가 투과할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 투과 윈도우(11), 제2 투과 윈도우(12) 및 제3 투과 윈도우(13)는 상기 테라헤르츠파에 대한 투과율이 높은, Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX 및 쿼츠(SiO2)를 포함하는 후보 물질군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다.The first transmission window 11, the second transmission window 12, and the third transmission window 13 may be made of a material through which terahertz waves can be transmitted. For example, the first transmission window 11, the second transmission window 12, and the third transmission window 13 have high transmittance to the terahertz wave, Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX. And it may be made of any one material selected from a candidate material group including quartz (SiO 2 ).

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공될 수 있다. 펄스형 테라헤르츠파 발생을 위한 펌프광으로 기능하는 펨토세컨드 레이저가 후술되는 제1 에미터(emitter)(도 4의 111)에 조사됨으로써, 제1 에미터(111)에서 펄스형 테라헤르츠파가 발생될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2 , according to an embodiment of the present invention, the terahertz waves may be provided in a pulsed type. A femtosecond laser functioning as a pump light for generating pulsed terahertz waves is irradiated to a first emitter (111 in FIG. 4 ) to be described later, and pulsed terahertz waves are generated in the first emitter 111 It can be.

이러한 펄스형 테라헤르츠파는 수 많은 주파수가 담겨 있기 때문에 한번에 디텍팅이 가능한 장점이 있다. 반면, 이와 대비되는 CW형(continuous wave type) 테라헤르츠파는 하나의 주파수만을 사용하기 때문에 주파수 변동에 시간이 소요되어, 스캐닝에 분리한 문제가 있다. 이에, 본 발명에서는 펄스형 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마와 웨이퍼를 동시에 모니터링한다.Because these pulsed terahertz waves contain numerous frequencies, they have the advantage of being able to be detected at once. On the other hand, since a continuous wave type (CW) terahertz wave, which is in contrast thereto, uses only one frequency, it takes time to change the frequency, so there is a problem in that the scanning is separated. Accordingly, in the present invention, the plasma and the wafer are simultaneously monitored using pulsed terahertz waves.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 제1 모니터링 모듈(110) 및 제2 모니터링 모듈(120)을 포함하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3 , a plasma process monitoring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may include a first monitoring module 110 and a second monitoring module 120 .

도 4를 더 참조하면, 상기 제1 모니터링 모듈(110)은 내부에 웨이퍼(wafer)가 인입되어 있는 플라즈마 챔버(10)의 외측에 배치될 수 있다. 이때, 제1 모니터링 모듈(110)은 플라즈마 챔버(10)의 외측에 웨이퍼의 폭 방향과 평행한 방향으로 배치될 수 있다.Referring further to FIG. 4 , the first monitoring module 110 may be disposed outside the plasma chamber 10 into which a wafer is inserted. In this case, the first monitoring module 110 may be disposed outside the plasma chamber 10 in a direction parallel to the width direction of the wafer.

이러한 제1 모니터링 모듈(110)은 테라헤르츠파를 이용하여, 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마(plasma)를 모니터링할 수 있다.The first monitoring module 110 may use terahertz waves to monitor plasma formed inside the plasma chamber 10 during a plasma process for forming a film on a wafer.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 모니터링 모듈(110)은 제1 에미터(111), 제1 디텍터(112) 및 제1 연산부(113)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first monitoring module 110 may include a first emitter 111 , a first detector 112 and a first calculation unit 113 .

상기 제1 에미터(emitter)(111)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 외측에 배치될 수 있다. 상기 제1 에미터(111)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 일측에 마련되는 제1 투과 윈도우(11)와 마주하게 배치될 수 있다.The first emitter 111 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first emitter 111 may be disposed facing the first transmission window 11 provided at one side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction.

이러한 제1 에미터(111)는 제1 투과 윈도우(11) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.The first emitter 111 may generate pulsed terahertz waves in the direction of the first transmission window 11 .

상기 제1 디텍터(detector)(112)는 제1 에미터(111)와 마찬가지로, 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 외측에 배치될 수 있다. 상기 제1 디텍터(112)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 타측에 마련되는 제2 투과 윈도우(12)와 마주하게 배치될 수 있다.Like the first emitter 111, the first detector 112 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first detector 112 may be disposed to face the second transmission window 12 provided on the other side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction.

이러한 제1 디텍터(112)는 제1 에미터(111)로부터 발생되어 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성된 플라즈마를 통과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.The first detector 112 may detect pulsed terahertz waves generated from the first emitter 111 and passing through plasma formed inside the plasma chamber 10 .

즉, 제1 에미터(111)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제1 투과 윈도우(11), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마 및 제2 투과 윈도우(12)를 차례로 통과하여 제1 디텍터(112)에 의해 검출될 수 있다.That is, the pulsed terahertz waves generated from the first emitter 111 sequentially pass through the first transmission window 11, the plasma formed inside the plasma chamber 10, and the second transmission window 12 to reach the first detector. (112).

상기 제1 연산부(113)는 제1 디텍터(112)에서 검출된 신호에 기반하여 플라즈마의 상태를 분석할 수 있다. 예를 들어, 제1 연산부(113)는 제1 디텍터(112)에서 검출된 펄스형 테라헤르츠파의 피크 위치를 통하여 플라즈마 환경에 따른 테라헤르츠파의 위상(time) 및 세기(amplitude) 변화를 연산할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 연산부(113)를 통하여, 플라즈마 환경에 따른 테라헤르츠파의 위상 및 세기 변화를 연산함으로써, 플라즈마의 상태를 모니터링할 수 있다.The first calculator 113 may analyze the state of plasma based on the signal detected by the first detector 112 . For example, the first calculator 113 calculates the phase (time) and intensity (amplitude) change of the terahertz wave according to the plasma environment through the peak position of the pulsed terahertz wave detected by the first detector 112. can do. As such, according to an embodiment of the present invention, the state of plasma can be monitored by calculating the phase and intensity change of the terahertz wave according to the plasma environment through the first calculator 113 .

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제1 모니터링 모듈(110)은 제1 에미터(111)로부터 발생되어 제1 투과 윈도우(11), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마 및 제2 투과 윈도우(12)를 차례로 통과하여 제1 디텍터(112)에 의해 검출되는 테라헤르츠파의 감도를 극대화하기 위하여, 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, according to an embodiment of the present invention, the first monitoring module 110 is generated from the first emitter 111 to the first transmission window 11, the plasma formed inside the plasma chamber 10, and the second A first optical system 114 and a second optical system 115 may be further included in order to maximize the sensitivity of the terahertz waves detected by the first detector 112 passing through the transmission window 12 sequentially.

상기 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)는 플라즈마 챔버(10)의 외측에 배치될 수 있다. 그리고 상기 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 일측에 배치되는 제1 에미터(111)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파의 전파 경로 상에 배치될 수 있다.The first optical system 114 and the second optical system 115 may be disposed outside the plasma chamber 10 . The first optical system 114 and the second optical system 115 are disposed on a propagation path of pulsed terahertz waves generated from the first emitter 111 disposed on one side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction. can

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 광학계(114)는 제1 에미터(111)와 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 일측에 형성되는 제1 투과 윈도우(11) 사이에 마련될 수 있다. 또한, 상기 제2 광학계(115)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 타측에 형성되는 제2 투과 윈도우(12)와 제1 디텍터(112) 사이에 마련될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first optical system 114 may be provided between the first emitter 111 and the first transmission window 11 formed on one side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction. . In addition, the second optical system 115 may be provided between the second transmission window 12 formed on the other side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction and the first detector 112 .

상기 제1 에미터(111)와 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)와 제1 디텍터(112)는 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성된 플라즈마를 사이에 두고 일 방향으로 정렬될 수 있다.The first emitter 111, the first optical system 114, the second optical system 115, and the first detector 112 may be aligned in one direction with the plasma formed inside the plasma chamber 10 interposed therebetween. .

상기 제1 에미터(111)로부터 발생되는 테라헤르츠파는 제1 광학계(114)를 통하여 플라즈마에 조사된 후 제2 광학계(115)에 의해 제1 디텍터(112)로 가이드될 수 있다.The terahertz wave generated from the first emitter 111 may be irradiated with plasma through the first optical system 114 and then guided to the first detector 112 by the second optical system 115 .

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 제1 광학계(114)와 제2 광학계(115)는 렌즈 형태로 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of a lens.

도 5를 참조하면, 제1 광학계(114)와 제2 광학계(115)는 예를 들어, 볼록 렌즈 형태로 구비될 수 있다. 이때, 제1 투과 윈도우(11)와 제2 투과 윈도우(12)는 평면 렌즈 역할을 할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of, for example, a convex lens. At this time, the first transmission window 11 and the second transmission window 12 may serve as a flat lens.

또한, 도 6을 참조하면, 제1 광학계(114)와 제2 광학계(115)는 예를 들어, F-THETA 렌즈 형태로 구비될 수 있다. 이때, 제1 투과 윈도우(11)와 제2 투과 윈도우(12)는 마찬가지로 평면 렌즈 역할을 할 수 있다.Also, referring to FIG. 6 , the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of F-THETA lenses, for example. At this time, the first transmission window 11 and the second transmission window 12 may similarly serve as flat lenses.

하지만, 이 외에도 제1 광학계(114)와 제2 광학계(115)는 비구면 렌즈, Telecentric 렌즈, meniscus 렌즈, Axicon 렌즈 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로도 이루어질 수 있다.However, in addition to this, the first optical system 114 and the second optical system 115 may be formed of any one or a combination of an aspherical lens, a telecentric lens, a meniscus lens, and an Axicon lens.

상기 제2 모니터링 모듈(120)은 플라즈마 챔버(10)의 외측에 웨이퍼를 향하도록 배치될 수 있다. 이때, 제2 모니터링 모듈(120)은 웨이퍼의 두께 방향으로 배치될 수 있다.The second monitoring module 120 may be disposed outside the plasma chamber 10 to face the wafer. In this case, the second monitoring module 120 may be disposed in the thickness direction of the wafer.

이러한 제2 모니터링 모듈(120)은 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정을 통해 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.The second monitoring module 120 may use terahertz waves to monitor a wafer on which a film is formed on a surface through a plasma process.

이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 모니터링 모듈(120)은 투과 모드 및 반사 모드 중 어느 하나의 측정 모드를 통하여 상기 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the second monitoring module 120 may monitor the wafer through any one of the transmission mode and the reflection mode.

도 7을 참조하면, 상기 제2 모니터링 모듈(120)은 제2 에미터(121), 제2 디텍터(122) 및 제2 연산부(123)를 포함할 수 있으며, 이들을 통하여 투과 모드로 상기 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the second monitoring module 120 may include a second emitter 121, a second detector 122, and a second calculation unit 123, through which the wafer is inspected in a transmission mode. can be monitored.

상기 제2 에미터(121)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제2 에미터(121)는 플라즈마 챔버(10)의 상단에 마련되는 제3 투과 윈도우(13)와 마주하게 배치될 수 있다.The second emitter 121 may be disposed above the plasma chamber 10 . The second emitter 121 may be disposed to face the third transmission window 13 provided at the top of the plasma chamber 10 .

이러한 제2 에미터(121)는 제3 투과 윈도우(13) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.The second emitter 121 may generate pulsed terahertz waves in the direction of the third transmission window 13 .

상기 제2 디텍터(122)는 웨이퍼의 하측에 배치될 수 있다. 제2 디텍터(122)는 플라즈마 챔버(10)의 하측에 배치될 수 있다. 제2 디텍터(122)는 제2 에미터(121)와 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬될 수 있다.The second detector 122 may be disposed on the lower side of the wafer. The second detector 122 may be disposed below the plasma chamber 10 . The second detector 122 may be aligned with the second emitter 121 in the thickness direction of the wafer.

이러한 제2 디텍터(122)는 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.The second detector 122 may detect pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121 and transmitted through the wafer.

즉, 제2 에미터(121)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제3 투과 윈도우(13), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마, 플라즈마 챔버(10)의 바닥면에 안착되어 있는 웨이퍼 및 플라즈마 챔버(10)의 바닥면을 차례로 투과한 후 제2 디텍터(122)에 의해 검출될 수 있다.That is, the pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121 are transmitted through the third transmission window 13, the plasma formed inside the plasma chamber 10, the wafer seated on the bottom surface of the plasma chamber 10, and It may be detected by the second detector 122 after sequentially passing through the bottom surface of the plasma chamber 10 .

상기 제2 연산부(123)는 제2 디텍터(122)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다. 제2 연산부(123)는 제2 디텍터(122)에서 검출된 테라헤르츠파의 위상, 세기, 굴절률 및 흡광 계수 변화를 통하여, 플라즈마 공정 시 웨이퍼의 상태, 예를 들어, 웨이퍼 상에 막으로 형성되는 SiN의 증착 두께를 모니터링할 수 있다.The second calculator 123 may analyze the state of the wafer based on the signal detected by the second detector 122 . The second arithmetic unit 123 determines the state of the wafer during the plasma process, for example, a film formed on the wafer, through changes in the phase, intensity, refractive index, and extinction coefficient of the terahertz wave detected by the second detector 122. The deposition thickness of SiN can be monitored.

이때, 제2 모니터링 모듈(120)은 제2 에미터(121) 및 제2 디텍터(122)를 통하여 웨이퍼 상에 구획되어 있는 픽셀들 중 단일 픽셀을 타겟으로 모니터링할 수 있으며, 동시에 다수의 픽셀에 대해서도 모니터링할 수 있다. 이때, 동시에 다수의 픽셀에 대한 모니터링은 단일 픽셀을 타겟으로 모니터링하는 제2 에미터(121)와 제2 디텍터(122)로 다수의 픽셀을 스캐닝하는 방식으로 이루어질 수 있다.At this time, the second monitoring module 120 may monitor a single pixel among the pixels partitioned on the wafer as a target through the second emitter 121 and the second detector 122, and simultaneously monitor a plurality of pixels. can also be monitored. In this case, simultaneous monitoring of a plurality of pixels may be performed by scanning a plurality of pixels with the second emitter 121 and the second detector 122 monitoring a single pixel as a target.

한편, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 제2 모니터링 모듈(120)은 제2 에미터(121)로부터 발생되어 제3 투과 윈도우(13), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마, 플라즈마 챔버(10)의 바닥면에 안착되어 있는 웨이퍼 및 플라즈마 챔버(10)의 바닥면을 차례로 투과하여 제2 디텍터(122)에 의해 검출되는 테라헤르츠파의 감도를 극대화하기 위하여, 제3 광학계(124) 및 제4 광학계(125)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the second monitoring module 120 generates plasma from the second emitter 121 and is formed inside the third transmission window 13 and the plasma chamber 10, the plasma chamber In order to maximize the sensitivity of the terahertz wave detected by the second detector 122 by sequentially passing through the wafer seated on the bottom surface of 10 and the bottom surface of the plasma chamber 10, the third optical system 124 And a fourth optical system 125 may be further included.

상기 제3 광학계(124)와 제4 광학계(125)는 플라즈마 챔버(10)의 외측에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제3 광학계(124)와 제4 광학계(125)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치되는 제2 에미터(121)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파의 전파 경로 상에 배치될 수 있다.The third optical system 124 and the fourth optical system 125 may be disposed outside the plasma chamber 10 . In addition, the third optical system 124 and the fourth optical system 125 may be disposed on a propagation path of pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121 disposed above the plasma chamber 10. there is.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 광학계(124)는 제2 에미터(121)와 플라즈마 챔버(10)의 상측에 형성되는 제3 투과 윈도우(13) 사이에 마련될 수 있다. 또한, 상기 제4 광학계(125)는 웨이퍼와 제2 디텍터(122) 사이, 보다 상세하게는 플라즈마 챔버(10)의 바닥면과 제2 디텍터(122) 사이에 마련될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the third optical system 124 may be provided between the second emitter 121 and the third transmission window 13 formed above the plasma chamber 10 . In addition, the fourth optical system 125 may be provided between the wafer and the second detector 122 , more specifically, between the bottom surface of the plasma chamber 10 and the second detector 122 .

상기 제2 에미터(121)와 제3 광학계(124) 및 제4 광학계(125)와 제2 디텍터(122)는 플라즈마 챔버(10) 내부에 안착되어 있는 웨이퍼를 사이에 두고 일 방향, 즉, 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬될 수 있다.The second emitter 121, the third optical system 124, the fourth optical system 125, and the second detector 122 interpose the wafer seated inside the plasma chamber 10 in one direction, that is, It may be aligned in the thickness direction of the wafer.

상기 제2 에미터(121)로부터 발생되는 테라헤르츠파는 제3 광학계(124)를 통하여 웨이퍼에 조사되고, 상기 웨이퍼를 투과한 후 상기 제4 광학계(125)에 의해 제2 디텍터(122)로 가이드될 수 있다.Terahertz waves generated from the second emitter 121 are irradiated onto the wafer through the third optical system 124, and are guided to the second detector 122 by the fourth optical system 125 after passing through the wafer. It can be.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 제3 광학계(124) 및 제4 광학계(125)는 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)와 마찬가지로 렌즈 형태로 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the third optical system 124 and the fourth optical system 125 may be provided in the form of lenses like the first optical system 114 and the second optical system 115 .

제3 광학계(124) 및 제4 광학계(125)는 예를 들어, 볼록 렌즈, F-THETA 렌즈, 평면 렌즈, 비구면 렌즈, Telecentric 렌즈, meniscus 렌즈, Axicon 렌즈 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.The third optical system 124 and the fourth optical system 125 may be formed of, for example, any one of a convex lens, an F-THETA lens, a flat lens, an aspheric lens, a telecentric lens, a meniscus lens, and an Axicon lens, or a combination thereof. there is.

한편, 도 8을 참조하면, 상기 제2 모니터링 모듈(120)은 제3 디텍터(126), 제3 연산부(127) 및 제5 광학계(128)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 제2 모니터링 모듈(120)은 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 반사 모드로 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 8 , the second monitoring module 120 may further include a third detector 126, a third calculation unit 127, and a fifth optical system 128. Through this, the second monitoring module 120 may switch the transmission mode to the reflection mode and monitor the wafer in the reflection mode.

상기 제3 디텍터(126)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제3 디텍터(126)는 제2 에미터(121)의 일측에 배치될 수 있다. 이때, 제3 디텍터(126)는 제2 에미터(121)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파의 전파 경로와 다른 경로를 향하도록 배치될 수 있다.The third detector 126 may be disposed above the plasma chamber 10 . The third detector 126 may be disposed on one side of the second emitter 121 . In this case, the third detector 126 may be disposed to face a path different from the propagation path of the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 121 .

이러한 제3 디텍터(126)는 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.The third detector 126 may detect pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121, irradiated onto the wafer, and then reflected from the wafer.

상기 제3 연산부(127)는 제3 디텍터(126)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다. 예를 들어, 제3 연산부(127)는 테라헤르츠파의 굴절률과, 웨이퍼 상에 형성되는 SiN 막의 두께 관계 및 테라헤르츠파의 흡광 계수와 SiN 막의 두께 관계를 통하여 SiN의 증착 두께를 예측할 수 있다.The third calculator 127 may analyze the state of the wafer based on the signal detected by the third detector 126 . For example, the third calculator 127 may predict the deposition thickness of SiN through a relation between the refractive index of the terahertz wave and the thickness of the SiN film formed on the wafer, and the relation between the extinction coefficient of the terahertz wave and the thickness of the SiN film.

상기 제5 광학계(128)는 제3 광학계(124)와 제3 디텍터(126) 사이에 마련될 수 있다. 이에, 제2 에미터(121)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제3 광학계(124)를 통하여 웨이퍼에 조사된 후 웨이퍼로부터 반사되고, 상기 제3 광학계(124)에 의해 집속되어 제5 광학계(128) 측으로 조사될 수 있다. 제5 광학계(128) 측으로 조사된 테라헤르츠파는 제5 광학계(128)에 의해 제3 디텍터(126)로 가이드될 수 있다.The fifth optical system 128 may be provided between the third optical system 124 and the third detector 126 . Accordingly, the pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121 are irradiated onto the wafer through the third optical system 124, reflected from the wafer, and focused by the third optical system 124 to form the fifth optical system ( 128) can be investigated. Terahertz waves irradiated toward the fifth optical system 128 may be guided to the third detector 126 by the fifth optical system 128 .

이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에 대하여 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 12 .

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 나타낸 블록도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치의 제1 모니터링 모듈을 설명하기 위한 모식도이며, 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 투과 모드를 설명하기 위한 모식도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에서, 제2 모니터링 모듈의 반사 모드를 설명하기 위한 모식도이다.9 is a block diagram illustrating a plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a first monitoring device of a plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention. 11 is a schematic diagram for explaining a transmission mode of a second monitoring module in a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a module of the present invention. It is a schematic diagram for explaining a reflection mode of the second monitoring module in a plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(200)는 제1 모니터링 모듈(210) 및 제2 모니터링 모듈(220)을 포함하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 9 , a plasma process monitoring apparatus 200 according to another embodiment of the present invention may include a first monitoring module 210 and a second monitoring module 220 .

본 발명의 다른 실시 예는 본 발명의 일 실시 예와 비교하여, 광학계가 생략되는 대신 에미터와 디텍터가 움직이는 것에만 차이가 있을 뿐이므로, 나머지 동일한 구성 요소들에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.In the other embodiment of the present invention, compared to the one embodiment of the present invention, the only difference is that the emitter and the detector move instead of the optical system being omitted, so the same reference numerals are given to the other identical components, A detailed description of these will be omitted.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제1 모니터링 모듈(210)은 제1 에미터(211), 제1 디텍터(212) 및 제1 연산부(213)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 10 , according to another embodiment of the present invention, the first monitoring module 210 may include a first emitter 211, a first detector 212, and a first calculation unit 213. there is.

상기 제1 에미터(211)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 외측에 배치될 수 있다. 제1 에미터(211)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 일측에 마련되는 제1 투과 윈도우(11)와 마주하게 배치될 수 있다. 이러한 제1 에미터(211)는 제1 투과 윈도우(11) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.The first emitter 211 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first emitter 211 may be disposed to face the first transmission window 11 provided on one side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first emitter 211 may generate pulsed terahertz waves in the direction of the first transmission window 11 .

이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 에미터(211)는 제1 투과 윈도우(11)의 폭 방향으로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 이에 따라, 제1 에미터(211)는 제1 투과 윈도우(11)의 폭 방향으로 이동하면서 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.At this time, according to another embodiment of the present invention, the first emitter 211 may be provided to be movable in the width direction of the first transmission window 11 . Accordingly, the first emitter 211 may generate terahertz waves while moving in the width direction of the first transmission window 11 .

상기 제1 디텍터(212)는 제1 에미터(211)와 마찬가지로, 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 외측에 배치될 수 있다. 상기 제1 디텍터(212)는 플라즈마 챔버(10)의 둘레 방향 타측에 마련되는 제2 투과 윈도우(120)와 마주하게 배치될 수 있다. 제1 디텍터(212)는 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성된 플라즈마를 사이에 두고 제1 에미터(211)와 일 방향으로 정렬될 수 있다.Like the first emitter 211 , the first detector 212 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first detector 212 may be disposed to face the second transmission window 120 provided on the other side of the plasma chamber 10 in the circumferential direction. The first detector 212 may be aligned in one direction with the first emitter 211 with the plasma formed inside the plasma chamber 10 interposed therebetween.

이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 디텍터(212)는 제1 에미터(211)의 이동에 연동될 수 있다. 이에 따라, 제1 디텍터(212)는 제2 투과 윈도우(12)의 폭 방향으로 이동 가능할 수 있다. 이러한 제1 디텍터(212)는 제1 에미터(211)의 이동에 연동되어 제2 투과 윈도우(12)의 폭 방향으로 이동하면서 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.At this time, according to another embodiment of the present invention, the first detector 212 may be interlocked with the movement of the first emitter 211 . Accordingly, the first detector 212 may be movable in the width direction of the second transmission window 12 . The first detector 212 may detect terahertz waves while moving in the width direction of the second transmission window 12 in association with the movement of the first emitter 211 .

제1 에미터(111)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제1 투과 윈도우(11), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마 및 제2 투과 윈도우(12)를 차례로 통과하여 제1 디텍터(112)에 의해 검출될 수 있다.Pulsed terahertz waves generated from the first emitter 111 sequentially pass through the first transmission window 11, the plasma formed inside the plasma chamber 10, and the second transmission window 12, and pass through the first detector 112. ) can be detected by

상기 제1 연산부(213)는 제1 디텍터(212)에서 검출된 신호에 기반하여 플라즈마의 상태를 분석할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 연산부(213)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 연산부(도 4의 113)와 동일한 기능 및 작용을 하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The first calculator 213 may analyze the state of plasma based on the signal detected by the first detector 212 . Since the first arithmetic unit 213 according to another embodiment of the present invention has the same function and operation as the first arithmetic unit ( 113 in FIG. 4 ) according to an embodiment of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

제2 모니터링 모듈(220)은 플라즈마 챔버(10)의 외측에 웨이퍼의 두께 방향으로 배치될 수 있다. 이러한 제2 모니터링 모듈(220)은 테라헤르츠파를 이용하여 플라즈마 공정을 통해 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 모니터링할 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제2 모니터링 모듈(220)은 투과 모드 및 반사 모드 중 어느 하나의 측정 모드를 통하여 상기 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.The second monitoring module 220 may be disposed outside the plasma chamber 10 in the thickness direction of the wafer. The second monitoring module 220 may monitor a wafer on which a film is formed on a surface through a plasma process using terahertz waves. At this time, according to another embodiment of the present invention, the second monitoring module 220 may monitor the wafer through any one of the transmission mode and the reflection mode.

도 11을 참조하면, 상기 제2 모니터링 모듈(220)은 제2 에미터(221), 제2 디텍터(222) 및 제2 연산부(223)를 포함할 수 있다. 이를 통하여, 상기 제2 모니터링 모듈(220)은 투과 모드로 상기 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.Referring to FIG. 11 , the second monitoring module 220 may include a second emitter 221 , a second detector 222 and a second calculation unit 223 . Through this, the second monitoring module 220 may monitor the wafer in a transmission mode.

상기 제2 에미터(221)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제2 에미터(221)는 플라즈마 챔버(10)의 상단에 마련되는 제3 투과 윈도우(13)와 마주하게 배치될 수 있다.The second emitter 221 may be disposed above the plasma chamber 10 . The second emitter 221 may be disposed to face the third transmission window 13 provided at the top of the plasma chamber 10 .

이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 에미터(221)는 제3 투과 윈도우(13)의 폭 방향으로 이동 가능하게 구비될 수 있다. 이에 따라, 제2 에미터(221)는 제3 투과 윈도우(13)의 폭 방향으로 이동하면서 제3 투과 윈도우(13) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.At this time, according to another embodiment of the present invention, the second emitter 221 may be provided to be movable in the width direction of the third transmission window 13 . Accordingly, the second emitter 221 may generate pulsed terahertz waves in the direction of the third transmission window 13 while moving in the width direction of the third transmission window 13 .

제2 디텍터(222)는 웨이퍼의 하측에 배치될 수 있다. 제2 디텍터(222)는 플라즈마 챔버(10)의 하측에 배치될 수 있다. 제2 디텍터(222)는 제2 에미터(221)와 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬될 수 있다.The second detector 222 may be disposed on the lower side of the wafer. The second detector 222 may be disposed below the plasma chamber 10 . The second detector 222 may be aligned with the second emitter 221 in the thickness direction of the wafer.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제2 디텍터(222)는 제2 에미터(221)의 이동에 연동될 수 있다. 이에 따라, 제2 디텍터(222)는 웨이퍼의 폭 방향으로 이동 가능할 수 있다. 이러한 제2 디텍터(222)는 제1 에미터(221)의 이동에 연동되어 웨이퍼의 폭 방향으로 이동하면서 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the second detector 222 may be interlocked with the movement of the second emitter 221 . Accordingly, the second detector 222 may be movable in the width direction of the wafer. The second detector 222 may detect pulsed terahertz waves passing through the wafer while moving in the width direction of the wafer in association with the movement of the first emitter 221 .

즉, 제2 에미터(221)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파는 제3 투과 윈도우(13), 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성되는 플라즈마, 플라즈마 챔버(10)의 바닥면에 안착되어 있는 웨이퍼 및 플라즈마 챔버(10)의 바닥면을 차례로 투과하여 제2 디텍터(222)에 의해 검출될 수 있다.That is, the pulsed terahertz waves generated from the second emitter 221 are transmitted through the third transmission window 13, the plasma formed inside the plasma chamber 10, the wafer seated on the bottom surface of the plasma chamber 10, and It may be detected by the second detector 222 by sequentially passing through the bottom surface of the plasma chamber 10 .

상기 제2 연산부(223)는 제2 디텍터(222)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제2 연산부(223)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 연산부(도 7의 123)와 동일한 기능 및 작용을 하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The second calculator 223 may analyze the state of the wafer based on the signal detected by the second detector 222 . Since the second arithmetic unit 223 according to another embodiment of the present invention has the same function and operation as the second arithmetic unit ( 123 in FIG. 7 ) according to an embodiment of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 도 12를 참조하면, 상기 제2 모니터링 모듈(220)은 제3 디텍터(226), 제3 연산부(227) 및 제6 광학계(229)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 제2 모니터링 모듈(220)은 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 반사 모드로 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 12 , the second monitoring module 220 may further include a third detector 226, a third calculation unit 227, and a sixth optical system 229. Through this, the second monitoring module 220 may switch the transmission mode to the reflection mode and monitor the wafer in the reflection mode.

상기 제3 디텍터(226)는 플라즈마 챔버(10)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제3 디텍터(226)는 제2 에미터(221)의 일측에 배치될 수 있다. 이때, 제3 디텍터(226)는 제2 에미터(221)로부터 발생되는 펄스형 테라헤르츠파의 전파 경로와 다른 경로를 향하도록 배치될 수 있다.The third detector 226 may be disposed above the plasma chamber 10 . The third detector 226 may be disposed on one side of the second emitter 221 . In this case, the third detector 226 may be disposed to face a path different from the propagation path of the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 221 .

이러한 제3 디텍터(226)는 제2 에미터(221)로부터 발생되어 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.The third detector 226 may detect pulsed terahertz waves generated from the second emitter 221, irradiated onto the wafer, and then reflected from the wafer.

상기 제3 연산부(227)는 제3 디텍터(226)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다. 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제3 연산부(227)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제3 연산부(도 8의 127)와 동일한 기능 및 작용을 하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The third calculator 227 may analyze the state of the wafer based on the signal detected by the third detector 226 . Since the third arithmetic unit 227 according to another embodiment of the present invention has the same function and operation as the third arithmetic unit ( 127 in FIG. 8 ) according to an embodiment of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

상기 제6 광학계(229)는 웨이퍼와 제3 디텍터(226) 사이에 마련될 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제6 광학계(229)는 제2 에미터(221)의 이동에 연동될 수 있다. 이에 따라, 제6 광학계(229)는 웨이퍼의 폭 방향으로 이동 가능할 수 있다.The sixth optical system 229 may be provided between the wafer and the third detector 226 . At this time, according to another embodiment of the present invention, the sixth optical system 229 may be interlocked with the movement of the second emitter 221 . Accordingly, the sixth optical system 229 may be movable in the width direction of the wafer.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 제2 에미터(221)는 제3 투과 윈도우(13)의 폭 방향으로 이동하면서 펄스형 테라헤르츠파를 발생시키며, 제6 광학계(229)는 제2 에미터(221)의 이동에 연동되면서 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 제3 디텍터(226)로 가이드할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the second emitter 221 generates pulsed terahertz waves while moving in the width direction of the third transmission window 13, and the sixth optical system 229 is the second emitter Pulsed terahertz waves reflected from the wafer may be guided to the third detector 226 while interlocking with the movement of the 221 .

한편, 도 13 내지 도 15는 본 발명의 투과 모드를 통하여 SiN의 증착 두께가 다른 웨이퍼를 모니터링한 결과로, 도 13은 각 웨이퍼 별 펄스형 테라헤르츠파의 파형을 나타낸 그래프이고, 도 14는 각 웨이퍼 별 펄스형 테라헤르츠파의 굴절률 변화를 나타낸 그래프이며, 도 15는 각 웨이퍼 별 펄스형 테라헤르츠파의 흡광 계수 변화를 나타낸 그래프이다.Meanwhile, FIGS. 13 to 15 are results of monitoring wafers having different deposition thicknesses of SiN through the transmission mode of the present invention. FIG. 13 is a graph showing waveforms of pulsed terahertz waves for each wafer, and FIG. A graph showing a change in refractive index of pulsed terahertz waves for each wafer, and FIG. 15 is a graph showing a change in the extinction coefficient of pulsed terahertz waves for each wafer.

이들 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 웨이퍼 상에 증착되는 SiN의 두께가 증가할수록, 테라헤르츠파의 굴절률은 감소하고, 테라헤르츠파의 흡광 계수는 증가하는 경향을 확인할 수 있다. 즉, 테라헤르츠파의 굴절률이 감소하고 흡광 계수가 증가하는 것으로 모니터링된 경우, SiN의 증착 두께가 증가되는 것으로 분석할 수 있다.As shown in these graphs, as the thickness of SiN deposited on the wafer increases, the refractive index of the terahertz wave decreases and the extinction coefficient of the terahertz wave increases. That is, when it is monitored that the refractive index of the terahertz wave decreases and the extinction coefficient increases, it can be analyzed that the deposition thickness of SiN increases.

도 16 및 도 17은 본 발명의 반사 모드를 통하여 SiN 두께를 예측하기 위한 그래프들로, 도 16은 테라헤르츠파의 굴절률과 SiN의 두께 관계를 커브 피팅한 그래프이고, 도 17은 테라헤르츠파의 흡광 계수와 SiN의 두께 관계를 커브 피팅한 그래프이다.16 and 17 are graphs for predicting the SiN thickness through the reflection mode of the present invention. FIG. 16 is a curve fitting graph of the relationship between the refractive index of the terahertz wave and the thickness of SiN, and FIG. 17 is the graph of the terahertz wave It is a curve-fitting graph of the relationship between the extinction coefficient and the thickness of SiN.

이들 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 실제 측정 데이터(measured data)에 기반하여 추정 데이터(estimation data)를 산출하여, 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 SiN의 두께를 예측할 수 있다.As shown in these graphs, it is possible to predict the thickness of SiN deposited on a silicon wafer by calculating estimation data based on measured data.

도 18 내지 도 20은 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 물질(nitride, photo resist, thermal oxide)에 따른 테라헤르츠파의 굴절률, 흡광 계수 및 굴절률과 흡광 계수의 관계로 구분한 그래프들이다.18 to 20 are graphs classified into refractive index, extinction coefficient, and relationship between refractive index and extinction coefficient of terahertz waves according to materials (nitride, photo resist, thermal oxide) deposited on a silicon wafer.

이들 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 테라헤르츠파는 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 물질의 종류에 따라 광학적 특성이 다르게 작용하기 때문에 굴절률, 흡광 계수 범위가 물질 별로 모두 다르다. 이에 따라, 테라헤르츠파를 통하여 실리콘 웨이퍼 상에 증착되는 물질의 종류를 예측할 수 있음이 확인되었다.As shown in these graphs, terahertz waves have different optical properties depending on the type of material deposited on the silicon wafer, so the refractive index and extinction coefficient ranges are all different for each material. Accordingly, it was confirmed that the type of material to be deposited on the silicon wafer can be predicted through the terahertz wave.

한편, 도 21은 펄스형 테라헤르츠 장비의 투과 모드를 통해 수집된 테라헤르츠파의 파형을 나타낸 그래프이다. 펄스형 테라헤르츠 장비를 통해 수집한 파형의 피크 위치를 통하여, 플라즈마 환경에 따른 위상(time) 및 세기(amplitude) 변화의 계산이 가능하다. 이에 따라, 테라헤르츠파를 이용하여 플라즈마 상태를 모니터링할 수 있다.Meanwhile, FIG. 21 is a graph showing waveforms of terahertz waves collected through a transmission mode of pulsed terahertz equipment. Through the peak position of the waveform collected through the pulsed terahertz equipment, it is possible to calculate the phase (time) and intensity (amplitude) change according to the plasma environment. Accordingly, the plasma state may be monitored using terahertz waves.

또한, 도 22 내지 도 24는 본 발명의 투과 모드를 이용한 플라즈마 공정 조건 별 테라헤르츠파, 이의 세기 변화 및 위상 변화를 나타낸 그래프들이다.22 to 24 are graphs showing terahertz waves, their intensity change, and phase change for each plasma process condition using the transmission mode of the present invention.

이들 그래프에 나타나 있는 바와 같이, 플라즈마 생성을 위한 RF 발생기의 출력 및 질량 유량이 높을수록 플라즈마의 강도가 높아져, 이를 통과하는 테라헤르츠파의 세기 및 위상이 점점 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 테라헤르츠파의 세기 및 위상 변화를 각각 분석함으로써, 플라즈마 공정 조건의 구분이 가능하다.As shown in these graphs, it can be seen that as the output and mass flow rate of the RF generator for plasma generation increase, the intensity of the plasma increases, and thus the intensity and phase of the terahertz wave passing through it gradually decrease. By analyzing the intensity and phase change of these terahertz waves, it is possible to classify plasma process conditions.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법에 대하여, 도 25를 참조하여 설명하기로 한다. 여기서, 각 구성요소들의 도면 부호는 도 1 내지 도 8을 참조하기로 한다.Hereinafter, a plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 25 . Here, reference numerals of each component refer to FIGS. 1 to 8 .

도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법을 나타낸 흐름도이다.25 is a flowchart illustrating a plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.

도 25를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법은 S110 단계 및 S120 단계를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법은 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)를 통하여 실행될 수 있다.Referring to FIG. 25 , the plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention may include steps S110 and S120. In this case, the plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention may be executed through the apparatus 100 for monitoring a plasma process using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.

S110 단계Step S110

S110 단계는 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 챔버(10)의 내부에 인입되어 있는 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 단계이다.Step S110 is a step of monitoring plasma formed inside the plasma chamber 10 during a plasma process for forming a film on a wafer drawn into the inside of the plasma chamber 10 by using terahertz waves.

상기 S110 단계에서는 먼저, 제1 에미터(111)를 통하여, 플라즈마 챔버(10)의 내부 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.In the step S110 , first, pulsed terahertz waves may be generated toward the inside of the plasma chamber 10 through the first emitter 111 .

그 다음, S110 단계에서는 제1 디텍터(112)를 통하여, 식각이나 증착 공정과 같은 플라즈마 공정 시 플라즈마 챔버(10)의 내부에 형성되는 플라즈마를 통과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.Then, in operation S110 , pulsed terahertz waves passing through plasma formed inside the plasma chamber 10 during a plasma process such as an etching process or a deposition process may be detected through the first detector 112 .

그 다음, S110 단계에서는 제1 연산부(113)를 통하여, 제1 디텍터(112)에서 검출된 신호에 기반하여 플라즈마의 상태를 분석할 수 있다.Next, in step S110 , the state of plasma may be analyzed based on the signal detected by the first detector 112 through the first calculation unit 113 .

이때, S110 단계에서는 제1 에미터(111)로부터 발생되어 플라즈마를 통과한 후 제1 디텍터(112)에 의해 검출되는 펄스형 테라헤르츠파의 감도를 극대화하기 위하여, 제1 에미터(111)와 제1 투과 윈도우(11) 사이에 제1 광학계(114)를 배치하고, 제2 투과 윈도우(12)와 제1 디텍터(112) 사이에 제2 광학계(115)를 배치할 수 있다.At this time, in step S110, in order to maximize the sensitivity of the pulsed terahertz wave generated from the first emitter 111 and detected by the first detector 112 after passing through the plasma, the first emitter 111 and The first optical system 114 may be disposed between the first transmission window 11 and the second optical system 115 may be disposed between the second transmission window 12 and the first detector 112 .

여기서, 제1 광학계(114) 및 제2 광학계(115)는 렌즈 형태로 구비될 수 있으며, 예를 들어, 볼록 렌즈, 평면 렌즈, F-THETA 렌즈, 비구면 렌즈, Telecentric 렌즈, meniscus 렌즈, Axicon 렌즈 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 구비될 수 있다.Here, the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of a lens, for example, a convex lens, a flat lens, an F-THETA lens, an aspherical lens, a telecentric lens, a meniscus lens, or an Axicon lens. It may be provided with any one or a combination thereof.

S120 단계S120 step

S120 단계는 펄스형 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 모니터링하는 단계이다. 이때, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, S110 단계인 플라즈마를 모니터링하는 단계와, S120 단계인 웨이퍼를 모니터링하는 단계는 동시에 진행될 수 있다.Step S120 is a step of monitoring a wafer on which a film is formed on a surface through a plasma process using pulsed terahertz waves. At this time, according to an embodiment of the present invention, the step of monitoring the plasma in step S110 and the step of monitoring the wafer in step S120 may be performed simultaneously.

S120 단계에서는 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.In step S120, the state of the wafer may be analyzed based on the detected signal of the pulsed terahertz wave passing through the wafer.

이를 위해, 상기 S120 단계에서는 먼저, 웨이퍼의 상측에 마련되는 제2 에미터(121)를 통하여, 웨이퍼 측으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.To this end, in step S120, first, pulsed terahertz waves may be generated toward the wafer through the second emitter 121 provided on the upper side of the wafer.

그 다음, S120 단계에서는 제2 디텍터(122)를 통하여, 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.Then, in step S120 , pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121 and passing through the wafer may be detected through the second detector 122 .

그 다음, S120 단계에서는 제2 연산부(123)를 통하여, 제2 디텍터(122)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.Next, in step S120 , the state of the wafer may be analyzed based on the signal detected by the second detector 122 through the second calculator 123 .

이때, S120 단계에서는 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼를 투과한 후 제2 디텍터(122)에 의해 검출되는 펄스형 테라헤르츠파의 감도를 극대화하기 위하여, 제2 에미터(121)와 웨이퍼 사이에 제3 광학계(124)를 배치하고, 웨이퍼와 제2 디텍터(122) 사이에 제4 광학계(124)를 배치할 수 있다.At this time, in step S120, in order to maximize the sensitivity of the pulsed terahertz wave generated from the second emitter 121 and transmitted through the wafer and detected by the second detector 122, the second emitter 121 and The third optical system 124 may be disposed between the wafers, and the fourth optical system 124 may be disposed between the wafer and the second detector 122 .

여기서, 상기 제3 광학계(124)와 제4 광학계(124)는 플라즈마 챔버(10)의 외부에 배치될 수 있다.Here, the third optical system 124 and the fourth optical system 124 may be disposed outside the plasma chamber 10 .

한편, 상기 S120 단계에서는 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수도 있다.Meanwhile, in the step S120, the state of the wafer may be analyzed based on the detected signal of the pulsed terahertz wave reflected from the wafer.

이를 위해, 상기 S120 단계에서는 웨이퍼의 상측에 마련되어 있는 제2 에미터(121)를 통하여, 웨이퍼 측으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.To this end, in step S120, pulsed terahertz waves may be generated toward the wafer through the second emitter 121 provided on the upper side of the wafer.

그 다음, S120 단계에서는 제2 에미터(121)의 일측에 마련되어 있는 제3 디텍터(126)를 통하여, 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.Then, in step S120, through the third detector 126 provided on one side of the second emitter 121, the pulsed terra generated from the second emitter 121 is irradiated to the wafer and reflected from the wafer. Hertz waves can be detected.

그 다음, S120 단계에서는 제3 연산부(127)를 통하여, 제3 디텍터(126)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.Next, in step S120 , the state of the wafer may be analyzed based on the signal detected by the third detector 126 through the third calculator 127 .

이때, 상기 S120 단계에서는 웨이퍼로부터 반사되고 제3 광학계(124)에 의해 집속된 펄스형 테라헤르츠파를 제3 디텍터(126)로 가이드하기 위하여, 제3 광학계(124)와 제3 디텍터(126) 사이에 제5 광학계(128)를 배치할 수 있다.At this time, in step S120, the third optical system 124 and the third detector 126 are used to guide the pulsed terahertz waves reflected from the wafer and focused by the third optical system 124 to the third detector 126. A fifth optical system 128 may be disposed between them.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted according to the appended claims. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100, 200; 플라즈마 공정 모니터링 장치
110, 210; 제1 모니터링 모듈
111, 211; 제1 에미터
112, 212; 제1 디텍터
113, 213; 제1 연산부
114, 115, 124, 125, 128, 229; 제1 광학계 내지 제6 광학계
120, 220; 제2 모니터링 모듈
121, 221; 제2 에미터
122, 222; 제2 디텍터
123, 223; 제2 연산부
126, 226; 제3 디텍터
127, 227; 제3 연산부
10; 플라즈마 챔버
11, 12, 13; 제1 투과 윈도우 내지 제3 투과 윈도우
100, 200; Plasma process monitoring device
110, 210; 1st monitoring module
111, 211; 1st emitter
112, 212; 1st detector
113, 213; 1st calculation unit
114, 115, 124, 125, 128, 229; 1st to 6th optical system
120, 220; Second monitoring module
121, 221; 2nd emitter
122, 222; 2nd detector
123, 223; 2nd calculation unit
126, 226; 3rd detector
127, 227; 3rd operation unit
10; plasma chamber
11, 12, 13; First to third transmission windows

Claims (14)

내부에 웨이퍼가 인입되어 있는 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 폭 방향과 평행한 방향으로 배치되며, 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 제1 모니터링 모듈; 및
상기 웨이퍼를 향하도록 상기 플라즈마 챔버의 외측에 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 배치되며, 상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 제2 모니터링 모듈;을 포함하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
It is disposed outside the plasma chamber into which the wafer is inserted in a direction parallel to the width direction of the wafer, and is formed inside the plasma chamber during a plasma process for forming a film on the wafer using terahertz waves. A first monitoring module for monitoring the plasma; and
A second monitoring module disposed outside the plasma chamber in a thickness direction of the wafer to face the wafer and monitoring the wafer having a film formed thereon through the plasma process using the terahertz waves; Plasma process monitoring device using terahertz waves.
제1 항에 있어서,
상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공되는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 1,
The terahertz wave is provided in a pulsed type, a plasma process monitoring device using terahertz wave.
제1 항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우 및 제2 투과 윈도우가 각각 마련되며,
상기 제1 모니터링 모듈은,
상기 제1 투과 윈도우와 마주하게 배치되며, 상기 제1 투과 윈도우 방향으로 테라헤르츠파를 발생시키는 제1 에미터;
상기 제2 투과 윈도우와 마주하게 배치되어 상기 제1 에미터와 일 방향으로 정렬되며, 상기 제1 에미터로부터 발생되어 상기 플라즈마 챔버 내부에 형성된 플라즈마를 통과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제1 디텍터; 및
상기 제1 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 플라즈마의 상태를 분석하는 제1 연산부를 포함하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 1,
A first transmission window and a second transmission window are provided on one side and the other side of the plasma chamber facing each other in the circumferential direction, respectively;
The first monitoring module,
a first emitter disposed facing the first transmission window and generating terahertz waves in a direction of the first transmission window;
A first detector disposed facing the second transmission window, aligned in one direction with the first emitter, and detecting the terahertz wave generated from the first emitter and passing through the plasma formed inside the plasma chamber. ; and
Plasma process monitoring apparatus using terahertz waves, including a first calculation unit analyzing the state of the plasma based on the signal detected by the first detector.
제3 항에 있어서,
상기 제1 모니터링 모듈은 제1 광학계 및 제2 광학계를 더 포함하되,
상기 제1 광학계는 상기 제1 에미터와 제1 투과 윈도우 사이에 마련되고, 상기 제2 광학계는 상기 제2 투과 윈도우와 상기 제1 디텍터 사이에 마련되며,
상기 제1 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제1 광학계를 통하여 상기 플라즈마에 조사된 후 상기 제2 광학계에 의해 상기 제1 디텍터로 가이드되는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 3,
The first monitoring module further includes a first optical system and a second optical system,
The first optical system is provided between the first emitter and the first transmission window, and the second optical system is provided between the second transmission window and the first detector,
The plasma process monitoring apparatus using terahertz waves, wherein the terahertz wave generated from the first emitter is irradiated to the plasma through the first optical system and then guided to the first detector by the second optical system.
제3 항에 있어서,
상기 제1 에미터는 상기 제1 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제1 디텍터는 상기 제1 에미터의 이동에 연동되어 상기 제2 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 검출하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 3,
The first emitter generates the terahertz waves while moving in the width direction of the first transmission window, and the first detector moves in the width direction of the second transmission window in conjunction with the movement of the first emitter. A plasma process monitoring device using terahertz waves for detecting the terahertz waves.
제1 항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버의 상측에는 제3 투과 윈도우가 마련되며,
상기 제2 모니터링 모듈은 투과 모드로 상기 웨이퍼를 모니터링하되,
상기 제3 윈도우와 마주하게 배치되며, 상기 제3 투과 윈도우 방향으로 테라헤르츠파를 발생시키는 제2 에미터;
상기 웨이퍼의 하측에 배치되어 상기 제2 에미터와 상기 웨이퍼의 두께 방향으로 정렬되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼를 투과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제2 디텍터; 및
상기 제2 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제2 연산부를 포함하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 1,
A third transmission window is provided above the plasma chamber,
The second monitoring module monitors the wafer in a transmission mode,
a second emitter disposed facing the third window and generating terahertz waves in a direction of the third transmission window;
a second detector disposed below the wafer, aligned with the second emitter in a thickness direction of the wafer, and configured to detect the terahertz wave generated from the second emitter and transmitted through the wafer; and
A plasma process monitoring apparatus using terahertz waves, comprising a second calculation unit analyzing a state of the wafer based on a signal detected by the second detector.
제6 항에 있어서,
상기 제2 모니터링 모듈은 제3 광학계 및 제4 광학계를 더 포함하되,
상기 제3 광학계는 상기 제2 에미터와 제3 투과 윈도우 사이에 마련되고, 상기 제4 광학계는 상기 웨이퍼와 상기 제2 디텍터 사이에 마련되며,
상기 제2 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제3 광학계를 통하여 상기 웨이퍼에 조사되어 상기 웨이퍼를 투과한 후 상기 제4 광학계에 의해 상기 제2 디텍터로 가이드되는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 6,
The second monitoring module further includes a third optical system and a fourth optical system,
The third optical system is provided between the second emitter and the third transmission window, and the fourth optical system is provided between the wafer and the second detector,
The terahertz wave generated from the second emitter is irradiated to the wafer through the third optical system, passes through the wafer, and is guided to the second detector by the fourth optical system. Plasma process using terahertz wave monitoring device.
제7 항에 있어서,
상기 제2 모니터링 모듈은 상기 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 상기 웨이퍼를 더 모니터링하되,
상기 제2 에미터의 일측에 배치되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제3 디텍터; 및
상기 제3 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제3 연산부를 더 포함하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 7,
The second monitoring module further monitors the wafer by switching the transmission mode to a reflection mode,
a third detector disposed on one side of the second emitter and configured to detect the terahertz wave emitted from the second emitter, irradiated onto the wafer, and then reflected from the wafer; and
Plasma process monitoring apparatus using terahertz waves, further comprising a third calculation unit analyzing the state of the wafer based on the signal detected by the third detector.
제8 항에 있어서,
상기 제2 모니터링 모듈은 제5 광학계를 더 포함하되,
상기 제5 광학계는 상기 제3 광학계와 제3 디텍터 사이에 마련되며,
상기 제2 에미터로부터 발생되는 상기 테라헤르츠파는 상기 제3 광학계를 통하여 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되고 상기 제3 광학계에 의해 집속되어 상기 제5 광학계 측으로 조사된 후 상기 제5 광학계에 의해 상기 제3 디텍터로 가이드되는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 8,
The second monitoring module further includes a fifth optical system,
The fifth optical system is provided between the third optical system and the third detector,
The terahertz waves generated from the second emitter are irradiated onto the wafer through the third optical system, reflected from the wafer, focused by the third optical system, and radiated toward the fifth optical system, and transmitted to the fifth optical system. A plasma process monitoring device using terahertz waves guided to the third detector by
제6 항에 있어서,
상기 제2 에미터는 상기 제3 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제2 디텍터는 상기 제2 에미터의 이동에 연동되어 상기 웨이퍼의 폭 방향으로 이동하면서 상기 웨이퍼를 투과하는 상기 테라헤르츠파를 검출하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 6,
The second emitter generates the terahertz waves while moving in the width direction of the third transmission window, and the second detector moves in the width direction of the wafer in conjunction with the movement of the second emitter to detect the wafer. A plasma process monitoring device using terahertz waves, which detects the transmitted terahertz waves.
제10 항에 있어서,
상기 제2 모니터링 모듈은 상기 투과 모드를 반사 모드로 전환하여 상기 웨이퍼를 모니터링하되,
상기 제2 에미터의 일측에 배치되며, 상기 제2 에미터로부터 발생되어 상기 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 검출하는 제3 디텍터;
상기 제3 디텍터에서 검출된 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는 제3 연산부; 및
상기 웨이퍼와 제3 디텍터 사이에 마련되는 제6 광학계를 더 포함하며,
상기 제2 에미터는 상기 제3 투과 윈도우의 폭 방향으로 이동하면서 상기 테라헤르츠파를 발생시키며, 상기 제6 광학계는 상기 제2 에미터의 이동에 연동되면서 상기 웨이퍼로부터 반사되는 상기 테라헤르츠파를 상기 제3 디텍터로 가이드하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 10,
The second monitoring module monitors the wafer by switching the transmission mode to a reflection mode,
a third detector disposed on one side of the second emitter and configured to detect the terahertz wave emitted from the second emitter, irradiated onto the wafer, and then reflected from the wafer;
a third calculation unit analyzing a state of the wafer based on the signal detected by the third detector; and
Further comprising a sixth optical system provided between the wafer and the third detector,
The second emitter generates the terahertz waves while moving in the width direction of the third transmission window, and the sixth optical system generates the terahertz waves reflected from the wafer while interlocking with the movement of the second emitter. A plasma process monitoring device using terahertz waves, guided by a third detector.
제1 항에 있어서,
상기 플라즈마 챔버의 서로 마주하는 둘레 방향 일측 및 타측에는 제1 투과 윈도우 및 제2 투과 윈도우가 각각 마련되고, 상측에는 제3 투과 윈도우가 마련되되,
상기 제1 투과 윈도우 내지 제3 투과 윈도우는 상기 테라헤르츠파를 투과시킬 수 있는 Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX 및 쿼츠(SiO2)를 포함하는 후보 물질군 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
According to claim 1,
A first transmission window and a second transmission window are provided on one side and the other side of the plasma chamber in the circumferential direction facing each other, respectively, and a third transmission window is provided on the upper side,
The first to third transmission windows are made of any one material selected from a candidate material group including Si, HRFZ-SI, PTFE, PTFE, TPX, and quartz (SiO 2 ) capable of transmitting the terahertz wave. A plasma process monitoring device using terahertz waves.
테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 챔버의 내부에 인입되어 있는 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 플라즈마 공정 시 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 모니터링하는 단계; 및
상기 테라헤르츠파를 이용하여, 상기 플라즈마 공정을 통하여 표면에 막이 형성되는 상기 웨이퍼를 모니터링하는 단계;를 포함하되,
상기 플라즈마를 모니터링하는 단계와 상기 웨이퍼를 모니터링하는 단계는 동시 진행 가능하며,
상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공되는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법.
monitoring plasma formed inside the plasma chamber during a plasma process for forming a film on a wafer introduced into the plasma chamber using terahertz waves; and
Using the terahertz wave, monitoring the wafer on which a film is formed on the surface through the plasma process;
The step of monitoring the plasma and the step of monitoring the wafer can be performed simultaneously,
The terahertz wave is provided in a pulsed type, a plasma process monitoring method using terahertz wave.
제13 항에 있어서,
상기 플라즈마를 모니터링하는 단계는 상기 플라즈마 챔버의 내부에 형성되는 플라즈마를 통과하는 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 상기 플라즈마의 상태를 분석하고,
상기 웨이퍼를 모니터링하는 단계는 상기 웨이퍼를 투과하는 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하거나 상기 웨이퍼로부터 반사되는 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 상기 웨이퍼의 상태를 분석하는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법.
According to claim 13,
In the monitoring of the plasma, a state of the plasma is analyzed based on a signal detected by a terahertz wave passing through the plasma formed inside the plasma chamber;
The monitoring of the wafer may include analyzing a state of the wafer based on a signal of detecting a terahertz wave passing through the wafer or analyzing a state of the wafer based on a signal of detecting a terahertz wave reflected from the wafer. Plasma process monitoring method using terahertz waves.
KR1020210181471A 2021-10-29 2021-12-17 Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof KR102676683B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2022/016322 WO2023075349A1 (en) 2021-10-29 2022-10-25 Plasma process monitoring apparatus using terahertz waves and monitoring method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210146359 2021-10-29
KR1020210146359 2021-10-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230062310A true KR20230062310A (en) 2023-05-09
KR102676683B1 KR102676683B1 (en) 2024-06-19

Family

ID=86408965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210181471A KR102676683B1 (en) 2021-10-29 2021-12-17 Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102676683B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101600520B1 (en) * 2015-01-28 2016-03-08 연세대학교 산학협력단 Apparatus for optical emission spectroscopy
KR20160080580A (en) * 2014-12-30 2016-07-08 한양대학교 산학협력단 Apparatus and method for analyzing a semiconductor wafer by using a terahertz wave
WO2019046689A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-07 Azbil North America Research and Development, Inc. Apparatus and method for real-time non-invasive composition sensing and imaging

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160080580A (en) * 2014-12-30 2016-07-08 한양대학교 산학협력단 Apparatus and method for analyzing a semiconductor wafer by using a terahertz wave
KR101600520B1 (en) * 2015-01-28 2016-03-08 연세대학교 산학협력단 Apparatus for optical emission spectroscopy
WO2019046689A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-07 Azbil North America Research and Development, Inc. Apparatus and method for real-time non-invasive composition sensing and imaging

Also Published As

Publication number Publication date
KR102676683B1 (en) 2024-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4773155B2 (en) Method for inspecting pattern formed on substrate, and inspection apparatus for performing the same
CN102414821B (en) SOI wafer inspection method
EP3046141B1 (en) Evaluation device for oxide semiconductor thin film
US20060109456A1 (en) Method of detecting foreign objects for display panel fabrication
US9294034B2 (en) Measurement device for texture size, manufacturing system for solar cell, and manufacturing method for solar cell
US20050042777A1 (en) Control of etch and deposition processes
CN111326433A (en) Semiconductor detection device and detection method
US20070184565A1 (en) Test pattern and method for measuring silicon etching depth
EP2390905A1 (en) Thin film monitoring device and method
KR20200105475A (en) Film thickness measurement device, film thickness measurement method, film thickness measurement program, and recording medium for recording film thickness measurement program
KR100395085B1 (en) An apparatus for monitoring the thickness of an accumulation film in a reactor and a method of conducting the dry-process
KR100893961B1 (en) Shallow-angle interference process and apparatus for determining real-time etching rate
US10467591B2 (en) System and method for detecting substrate and manufacturing device
KR102676683B1 (en) Plasma process monitoring device using terahertz wave and method of monitoring thereof
US8023110B1 (en) Priori crack detection in solar photovoltaic wafers by detecting bending at edges of wafers
CN107664476B (en) Optical detection device and detection method for semiconductor equipment
EP3038132B1 (en) Method and apparatus for real-time monitoring of plasma etch uniformity
US20070178610A1 (en) Semiconductor Production Apparatus
JP2006310371A (en) Method and device for manufacturing semiconductor device
KR100525218B1 (en) Arrangement and method for detecting sidewall flaking in a plasma chamber
US20050117165A1 (en) Semiconductor etching process control
US20230221261A1 (en) Apparatus and method for inspecting laser defect inside of transparent material
KR20180082185A (en) Method and apparatus of detecting an end point in the same
TW202146887A (en) Method for evaluating semiconductor wafer
CN107703656B (en) Display detection device and method

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)