KR20230092176A - 플라즈마 공정 챔버의 화학종을 진단하는 진단 장치, 그것을 포함하는 화학종 진단 시스템 및 그것의 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 분포를 진단하는 진단 장치는, 상기 플라즈마 공정 챔버에 연결된 적어도 하나의 광 채널을 통하여 광 신호를 수신하고, 상기 플라즈마 공정 챔버에 인가되는 멀티-레벨 펄스의 상태들의 각각에 대응하는 동기화 신호에 응답하여 상기 광 신호에 대한 스펙트럼 분석을 수행하는 분광기, 및 상기 멀티-레벨 펄스의 상기 상태들의 각각에 대응하는 상기 동기화 신호를 생성하는 동기화기를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 플라즈마 공정 챔버 내의 화학종 진단 장치, 그것을 포함하는 화학종 진단 시스템 및 그것의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 펄스 플라즈마 장치를 이용하여 반도체 기판 등의 식각 공정을 수행하는 경우 RF 전력 발생기 혹은 RF 전력 소스로부터의 전력이 동적으로 조정되는(tuned) 정합망(matching network)을 통하여 플라즈마 공정 챔버 내의 전극과 결합되어야 한다. 펄스 전력은 플라즈마 공정 챔버 내의 전극으로부터 플라즈마 공정 챔버 내부의 프로세스 가스들과 결합되어 식각 공정에 사용되는 플라즈마를 형성한다. 정합망은 플라즈마 공정 챔버의 반사 전력을 최소화하여 RF 전력 소스의 출력이 플라즈마에 결합되는 전력량을 극대화시킬 수 있다. 정합망은 플라즈마의 복소 임피던스에 전형적으로 50Ω으로 정합시킨다. 식각 공정이 수행되는 동안 플라즈마 특성이 변화함에 따라 동적 정합을 원활하게 하기 위해, 정합망은 공정 전반에 걸쳐 정합이 달성 및 유지되도록 보장하기 위해 연속적으로 조정가능하다.
본 발명의 목적은 멀티 레벨 펄스의 상태들의 각각에 실시간으로 스펙트럼 분석 가능한 플라즈마 공정 챔버 내의 화학종 진단 장치, 그것을 포함하는 화학종 진단 시스템 및 그것의 동작 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 분포를 진단하는 진단 장치는, 상기 플라즈마 공정 챔버에 연결된 적어도 하나의 광 채널을 통하여 광 신호를 수신하고, 상기 플라즈마 공정 챔버에 인가되는 멀티-레벨 펄스의 상태들의 각각에 대응하는 동기화 신호에 응답하여 상기 광 신호에 대한 스펙트럼 분석을 수행하는 분광기; 및 상기 멀티-레벨 펄스의 상기 상태들의 각각에 대응하는 상기 동기화 신호를 생성하는 동기화기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 화학종 진단 시스템은, 플라즈마 공정 챔버; 상기 플라즈마 공정 챔버에 멀티-레벨 펄스를 인가하는 멀티-레벨 펄스 발생기; 상기 멀티-레벨 펄스 발생기를 제어하는 펄스 제어기; 상기 플라즈마 공정 챔버에서 반사되는 반사 전력을 최소화 시키기 위한 바이어스 매칭기; 및 상기 플라즈마 공정 챔버에 적어도 하나의 광 채널을 통하여 연결되고, 상기 적어도 하나의 광 채널을 통하여 광 신호를 수신하고, 상기 멀티-레벨 펄스의 상태들의 각각에 대하여 상기 광 신호의 스펙트럼을 분석함으로써 화학종을 진단하거나 상기 화학종의 거동을 분석하는 진단 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 분포를 진단하는 진단 장치의 동작 방법은, 상기 플라즈마 공정 챔버에 인가된 멀티-레벨 펄스에 따라 제어 신호들을 동기화시키는 단계; 상기 제어 신호들에 따라 이미지 센서의 픽셀을 동작시킴으로써, 상기 플라즈마 공정 챔버로부터 광 신호를 수신하는 단계; 및 상기 멀티-레벌 펄스의 상기 상태들의 각각에 대한 화학종의 분포 및 상기 화학종의 거동을 분석하기 위하여 상기 광 신호에 대한 스펙트럼 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 진단 장치는, 플라즈마 공정 챔버; 상기 플라즈마 공정 챔버의 제 1 윈도우에 배치된 제 1 시준기 및 기계 홀더; 상기 플라즈마 공정 챔버의 제 2 윈도우에 배치된 제 2 시준기 및 기계 홀더; 및 상기 제 1 및 제 2 시준기 및 기계 홀더들의 각각으로부터 광 채널로 연결되고, 상기 광 채널로 수신된 광 신호를 이미지 센서로 수집하고, 상기 수집된 광 신호에 대한 스펙트럼을 분석하는 분광기; 및 상기 분광기로부터 분석된 데이터를 이용하여 상기 플라즈마 공정 챔버 내의 화학종의 분포 및 상기 화학종의 거동을 분석하는 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버 내의 화학종 진단 장치, 그것을 포함하는 화학종 진단 시스템 및 그것의 동작 방법은, 이미지 센서를 이용하는 분광기를 구비함으로써 실시간으로 화학종 분포와 거동을 동시에 분석할 수
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 화학종 진단 장치의 효과를 개념적으로 설명하는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 분광기(210)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 픽셀 어레이(211)의 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분광기(210)를 제어하기 위한 게이트 타이밍을 제어를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치(200)에서 각 상태 별 저장, 전송, 리셋 게이트를 제어함으로 전자-셧터링을 하는 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 상태별 평가 데이터를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치(200)에 의해 각 상태 별 주요 화학종의 타임 트렌드의 변화를 확인하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c은 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호들의 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 시준기(collimator)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 14는 플라즈마 공정 챔버 내의 시준기의 광경로를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 15a 및 도 15b은 7-포인트 광 시준기를 이용한 화학종을 국부적으로 분석한 것을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 16a, 도 16b, 및 도 16c는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치를 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 화학종 진단 장치의 효과를 개념적으로 설명하는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 분광기(210)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 픽셀 어레이(211)의 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분광기(210)를 제어하기 위한 게이트 타이밍을 제어를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치(200)에서 각 상태 별 저장, 전송, 리셋 게이트를 제어함으로 전자-셧터링을 하는 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 상태별 평가 데이터를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치(200)에 의해 각 상태 별 주요 화학종의 타임 트렌드의 변화를 확인하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c은 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호들의 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 시준기(collimator)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 14는 플라즈마 공정 챔버 내의 시준기의 광경로를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 15a 및 도 15b은 7-포인트 광 시준기를 이용한 화학종을 국부적으로 분석한 것을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 16a, 도 16b, 및 도 16c는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치를 예시적으로 보여주는 도면들이다.
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시 할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종을 진단하는 진단 장치, 그것을 포함하는 화학종 진단 시스템 및 그것의 동작 방법은 RF(Radio Frequency) 멀티-레벨 펄스 혹은 가스 펄싱(gas pulsing)을 이용 하는 플라즈마 챔버에서 각 상태 내의 화학종 분포와 거동을 동시에 분석할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1은 참조하면, 화학종 진단 시스템(10)은 플라즈마 공정 챔버(100), 진단 장치(200), 멀티-레벨 펄스 발생기(300), 펄스 제어기(400), 및 바이어스 매칭기(500)를 포함할 수 있다.
플라즈마 공정 챔버(100)는 진공 챔버, 상부 전극, 하부 전극, 플라즈마 및 프로세스 가스 공급부를 포함할 수 있다. 상부 전극은 진공 용기의 상부에 배치되고, 하부 전극은 진공 용기의 하부에 배치될 수 있다. 하부 전극은 상부 전극보다 아래 부분에 배치될 수 있다. 상부 전극 혹은 하부 전극에서 발생되는 RF(Radio Frequency) 전력(혹은 멀티 레벨 펄스)은 플라즈마와 결합될 수 있다. 실시 예에 있어서, 상부 전극 혹은 하부 전극은 프로세스 가스 공급부에 의해 진공 용기 내부에 공급되는 프로세스 가스들에 전력을 유도성으로(inductively) 결합할 수 있다. 상부 전극 혹은 하부 전극에 의해 인가되는 RF 전력은 반도체 웨이퍼 기판 상의 반응 영역에 플라즈마를 형성하기 위하여 프로세스 가스들에 유도성으로 결합될 수 있다. 프로세스 가스 공급부에서 공급되는 프로세스 가스들은 반도체 웨이퍼 기판 상의 물질들을 식각(etching) 할 수 있다. 실시 예에 있어서, 프로세스 가스는 CxFy를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어, 상부 전극에서 인가되는 RF 전력은 플라즈마를 점화(ignition)하고, 하부 전극에서 인가되는 RF 전력은 플라즈마의 이온(ion), 라디컬(radical) 등을 제어할 수 있다.
진단 장치(200)는 플라즈마 공정 챔버(100)에 광 채널을 통하여 연결될 수 있다. 진단 장치(200)는 플라즈마 공정 챔버(100)의 멀티-레벨 펄스(혹은, RF 전력)의 상태들의 각각에 대하여 실시간으로 스펙트럼 분석을 수행함으로써, 화학종과 거동을 분석하도록 구현될 수 있다.
진단 장치(200)는 분광기(210) 및 동기화기(220)를 포함할 수 있다. 분광기(210)는 광 채널을 통하여 수신된 광 신호에 대하여 스펙트럼을 분석하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 분광기(210)는 멀티-레벨 펄스에 동기화하고, 이미지 센서(CMOS 이미지 센서, CCD 이미지 센서 등)를 통하여 상태들의 각각에 따라 스펙트럼을 분석하도록 구현될 수 있다. 여기서 상태들은 멀티-레벨 펄스의 레벨에 대응할 수 있다. 또한, 분광기(210)는 이미지 센서의 출력 신호를 로그화 변환하도록 구현될 수 있다. 동기화기(220)는 외부에서 트리거 신호를 수신하고, 트리거 신호에 응답하여 분광기(210)의 제어하기 위한 제어 신호들을 동기화시키도록 구현될 수 있다. 여기서 트리거 신호는 외부의 펄스 제어기(400)로부터 제공될 수 있다. 즉, 동기화기(220)는 멀티-레벨 펄스와 제어 신호들을 동기화하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 이러한 제어 신호들은 멀티-레벨 펄스의 각 상태의 구간에 동기화함으로써, 분광기(210)의 이미지 센서의 저장(storage), 전송(transfer), 리셋 게이트(reset gate)를 제어시킬 수 있다. 이로써, 이미지 센서의 전자-셧터링(electronic-shuttering)이 수행될 수 있다. 결과적으로, 멀티-레벨 펄스의 각각의 상태에서 플라즈마 방출 데이터(plasma emission data)이 획득 가능하다.
멀티-레벨 펄스 발생기(300)는 RF 전력 즉, 멀티-레벨 펄스를 발생하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 멀티-레벨 펄스 발생기(300)는, 초고주파 전력 생성기 및 RF 주파수 전력 생성기들의 펄스들 사이의 원하는 위상, 지연, 혹은 듀티 사이클을 이용하여 멀티-레벨 펄스를 생성할 수 있다. 한편, 본 발명의 멀티-레벨 펄스의 생성이 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다. 본 발명의 멀티-레벨 펄스는 RF 발생기, 중간 주파수 (mid frequency; MF) 발생기, 고주파수 (high frequency; HF) 발생기, 혹은 초고 주파수 (very high frequency; VHF) 발생기 중 적어도 어느 하나에 의해 생성될 수 있다.
펄스 제어기(400)는 초고주파 소스 전력 생성기 및 RF 바이어스 전력 생성기들의 펄스들 사이의 원하는 위상, 지연, 혹은 듀티 사이클을 제어하도록 구현될 수 있다. 또한, 펄스 제어기(400)는 멀티-레벨 펄스의 각 상태에 대응하는 트리거 신호를 생성하고, 트리거 신호를 진단 장치(200)의 동기화기(230)에 출력하도록 구현될 수 있다.
바이어스 매칭기(500)는 플라즈마 공정 챔버(100)에서 반사되는 반사 전력을 최소화하도록 구현될 수 있다. 바이어스 매칭기(500)는 반사 전력을 최소화하기 위하여 플라즈마 공정 챔버(100)의 임피던스와 멀티-레벨 펄스 발생기(300)의 임피던스를 동일하게 매칭(matching)할 수 있다. 실시 예에 있어서, 플라즈마 공정 챔버(100)의 복소 임피던스와 멀티-레벨 펄스 발생기(500)의 복소 임피던스는 50Ω으로 매칭될 수 있다. 실시 예에 있어서, 바이어스 매칭기(500)는 멀티-레벨 펄스에 대응하는 입력 임피던스를 플라즈마 부하에 실시간으로 매칭하도록 구현될 수 있다.
한편, 플라즈마 공정 챔버(100)에서 반도체 웨이퍼 기판이 식각되는 동안 플라즈마의 특성이 변화할 수 있다. 이러한 플라즈마의 특성이 변화됨에 따라 동적 매칭이 원활하게 하도록, 바이어스 매칭기(500)은 매칭 네트워크를 통하여 식각 공정 전반에 걸쳐 매칭이 달성 및 유지되도록 연속적으로 조정가능하다.
일반적으로, 수직형 낸드 플래시 메모리 장치의 세대가 진화할수록 적층 단수가 증가하고 있다. 이에 따라 고선택비(High Aspect Ratio) 식각이 가능한 고난이도 etching 공정과 이를 가능케 하는 설비가 요구되고 있다. 멀티 레벨 펄스 플라즈마를 이용하면, 고선택비 식각 달성이 가능하다. 이에 따라 멀티-레벨 펄스 플라즈마를 지원하는 설비가 늘어나고 있다. 일반적인 화학종 진단 시스템은 플라즈마 공정 챔버의 플라즈마 방출 광을 누적 시간에 대하여 평균하여 분석함으로써, 특정 상태에 대한 화학종을 분석할 수 없다.
반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 화학종 진단 시스템(10)은 멀티-레벨 펄스를 이용하는 플라즈마 공정 챔버에서, 각각의 상태별로 이미지 센서를 이용하여 스펙트럼 분석을 수행함으로써, 각 상태에 따른 화학종의 분포와 거동을 분석할 수 있다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명의 실시 예에 따른 화학종 진단 장치의 효과를 개념적으로 설명하는 도면들이다.
일반적으로 멀티-레벨 펄스 플라즈마의 경우, 상태별로 화학종 필요 분포 비와 효과가 다르기 때문에 상태별로 분석하는 것이 중요하다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 1 상태는 에칭 공정에서 멀티-레벨 펄스를 지시하고, 제 2 상태는 clogging & bowing에서 멀티-레벨 펄스를 지시하고, 제 3 상태는 passivation에서 멀티-레벨 펄스를 지시한다. 예를 들어, 제 1 상태의 구간에서 분광기(210, 도 1 참조)은 에칭 공정 영역으로 etchant radical과 by-product 모니터링을 수행하고 있다. 제 3 상태의 구간에서 분광기(210)는 top mask의 passivation 역할을 하는 polymer의 radical 모니터링을 수행하고 있다. etching profile 최적화에 있어서, 분광기(210)에서 제 1 상태와 제 3 상태에서 최적의 radical 비율과 reaction을 모니터링 하는 것이 중요하다.
도 2c에 도시된 바와 같이, RF 멀티-레벨 펄스의 상태들의 각각의 화학종들의 방출(emission) 분포 및 거동 특성이 동시에 3차원 분석 가능하다. 예를 들어, 상태 별 화학종 스펙트럼 분석이 가능하다. 또한, 상태 별 화학종 거동(생성과 소멸) 특성 분석이 가능하다. 또한, 상태 별 화학종 반응(reaction)에 대한 실시간 분석을 통한 공정 프로파일의 최적화 시간이 단축될 수 있다. 이로써, 식각 공정을 다이나믹하게 분석 가능하다. 이는 에칭 프로파일 모델링에 이용 가능하다.
본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치(200)는 각 상태 구간 별로 화학종의 분포 비율과 각 주요 화학종(radical)의 거동 분석을 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 진단 장치(200)는 최적의 화학종 비율 선택과 RF 멀티-레벨 펄스의 조건을 빠르고 정확하게 찾을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 분광기(210)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 분광기(210)는 픽셀 어레이(211) 및 제어 보드(212)를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 분광기(210)는 게이트 제어가 가능한 이미지 센서로 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 이미지 센서는 CCD (Charge Coupled Device) 이미지 센서를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 이미지 센서는 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(211)는 복수의 로우 라인들(게이트 라인들)과 복수의 컬럼 라인들에 연결된 복수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 픽셀(PX)만 도시되고 있다.
제어 보드(212)는 픽셀 어레이(211)의 구동을 위한 게이트 신호들(GATE1, GATE2, GATE3)을 출력하도록 구현될 수 있다. 또한, 제어 보드(212)는 픽셀 어레이(211)로부터 출력된 신호들을 디지털로 변환하도록 구현될 수 있다. 제어 보드(212)는 멀티-레벨 펄스의 상태별 스펙트럼 데이터를 획득 및 분석하는 동작을 수행하는 알고리즘을 저장하는 메모리 및 이러한 알고리즘을 구동하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 제어 보드(212)는 이산 혹은 통합된 아날로그 회로부, FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), ASICs(Application Specific Integrated Circuits), 혹은 이것들의 조합으로 구현될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 픽셀 어레이(211)의 동작을 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 4a를 참조하면, 픽셀(PX)은 제 1 내지 제 3 게이트 신호들(GATE1, GATE2, GATE3)에 의해 동작될 수 있다. 도 4a에 도시된 픽셀(PX)는 4-Tr 구조(T1 ~ T4)로 구현될 수 있다. 하지만, 본 발명의 픽셀 구조가 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 픽셀(PX)는 게이트 신호들(GATE1, GATE2, GATE3)의 제어에 따라 리셋 동작, 인터그레이션 동작, 신호 출력 동작을 수행할 수 있다. 리셋 동작에서, 제 1 게이트 신호(GATE1)와 제 2 게이트 신호(GATE2)의 제어에 따라 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 2 트랜지스터(T2)이 턴-온 됨으로써, 리셋 상태의 전하, 예를 들어, 리셋 디퓨전 영역(RD)의 전하가 플로팅 디퓨전 영역(FD)에 전달될 수 있다. 인터그레이션 동작에서, 제 1 게이트 신호(GATE1)와 제 2 게이트 신호(GATE2)의 제어에 따라 제 1 트랜지스터(T1) 및 제 2 트랜지스터(T2)는 턴-오프되고, 광 채널을 통해 광 신호에 대응하는 전하가 포토 다이오드(PD)에 축적될 수 있다. 신호 출력 동작에서, 제 1 게이트 신호(GATE1)의 제어에 따라 제 1 트랜지스터(T1)가 턴-온 됨으로써, 광 신호에 대응하는 전하는 플로팅 디퓨전 영역(FD)에 전달될 수 있다. 이후에, 제 3 게이트 신호(GATE3)의 제어에 따라 제 3 트랜지스터(T4)가 턴-온 됨으로써, 플로팅 디퓨전 영역(FD)에 전달된 신호에 대응하는 전압이 외부로 출력될 수 있다.
한편, 상술된 픽셀 동작은 실시 예에 불과하다고 이해되어야 할 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분광기(210)를 제어하기 위한 게이트 타이밍을 제어를 예시적으로 보여주는 도면이다.
RF 멀티-레벨 펄스의 각 상태에 동기화하여 이미지 센서의 저장 동작, 전달 동작, 리셋 게이트 동작을 제어 함으로써 전자-셧터링이 수행될 수 있다. 이로써, 각 상태의 플라즈마의 스펙트럼 데이터가 획득될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 게이트 타이밍 동작은 전자-셧터링 차단 동작, 전자 셧터링 오픈 동작, 및 신호 출력 동작으로 구분될 수 있다.
전자-셧터링 차단 동작에서, 플라즈마 방출 데이터는 수집 되지 않는다. 이때, 리셋 게이트 트랜지스터(T2)는 턴-온 상태이고, 저장 게이트 트랜지스터(T1)는 턴-온 상태이고, 전달 게이트 트랜지스터(T4)는 턴-오프 상태이다. 전자-셧터링 오픈 동작에서, 플라즈마 방출 데이터는 수집될 수 있다. 이때, 리셋 게이트 트랜지스터(T2)는 턴-온 상태이고, 저장 게이트 트랜지스터(T1)는 턴-오프 상태이고, 전달 게이트 트랜지스터(T4)는 턴-오프 상태이다. 신호 출력 동작에서, 수집된 데이터는 출력될 수 있다. 이때, 리셋 게이트 트랜지스터(T2)는 턴-오프 상태이고, 저장 게이트 트랜지스터(T1)는 턴-온 상태이고, 전달 게이트 트랜지스터(T4)는 턴-온 상태이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치(200)에서 각 상태 별 저장, 전송, 리셋 게이트를 제어함으로 전자-셧터링을 하는 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 상태에서, 진단 장치(200)는 이온에 의한 에칭 부분을 관측할 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 상태의 구간은 130us일 수 있다. 제 2 상태에서, 진단 장치(200)는 CFx에 의한 보호막이 관측할 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 2 상태의 구간은 536 us 일 수 있다. 한편, 제 1 상태의 구간 및 제 2 상태의 구간은 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 상태의 구간들에서 전자-셧터링은 N 번 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 상태별 평가 데이터를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 7를 참조하면, RF 멀티-레벨 펄스의 상태 별 플라즈마 방출 데이터가 복수의 전자-셧터링 동작에 의해 획득 될 수 있다. 이로써, 상태별 플라즈마 화학종 분포(즉, spectrum data) 변화에 대한 분석이 가능하다. 또한, 상태별 부산물 화학종의 세기(intensity) 변화 분석을 통한 웨이퍼의 화학 반응에 대한 분석도 가능하다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치(200)에 의해 각 상태 별 주요 화학종의 타임 트렌드의 변화를 확인하는 도면이다. 도 8를 참조하면, 화학종 별 각 상태 구간에서의 해리(dissociation) 변화에 대한 확인이 가능하다.
RF 멀티-레벨 펄스의 각 상태 별 화학종의 거동(생성과 소멸의 Time trend data) 특성 정보가 동시에 취득 가능하다. 각 상태별 플라즈마의 화학종 해리(dissociation) 특성이 동시에 분석 가능 하다. 예를 들어, 다원자 분자, 단원자 분자의 해리 특성 분석이 가능하다. 도 8에 도시된 바와 같이, 각 상태별 웨이퍼의 에칭시 발생하는 부산물 계열 화학종과 보호막(Passivation) 역할을 위한 CFx 계열의 거동 분석이 가능하다. 이러한 효과를 통한 에칭의 다이나믹 분석이 가능하다.
한편, 도 1에서는 동기화기(230)는 외부 트리거에 의한 신호에 동기화되고 있다. 본 발명이 여기에 제한될 필요는 없다. 본 발명의 동기화기는 진단 장치 내부 센서에 의해 동기화 될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 화학종 진단 시스템(20)은 플라즈마 공정 챔버(100), 진단 장치(200a), 멀티-레벨 펄스 발생기(300), 펄스 제어기(400a), 바이어스 매칭기(500), 및 전압-전류 센서(600)를 포함할 수 있다.
진단 장치(200a)는 도 1에 도시된 진단 장치(200)과 비교하여 내부 센서(220)를 더 포함할 수 있다. 내부 센서(220)는 광 펄스의 인벨럽(envelope, 포락선) 신호와 동기화되도록 구현될 수 있다. 실시 예에 있어서, 내부 센서(220)는 고속 포토 미터(fast time photo meter)를 포함할 수 있다. 고속 포토 미터는 PMT(Photomultiplier Tubes) 혹은 포토 다이오드로 구성된 광수신 장치일 수 있다. 이러한 고속 포토 미터는 플라즈마 공정 챔버에서 방출되는 광 신호를 이용한 펄스 형태 진단 장치이다.
한편, 본 발명의 동기화기는 외부 센서(VI Sensor)에 의해 동기화 될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 시스템을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 화학종 진단 시스템(30)은 플라즈마 공정 챔버(100), 진단 장치(200b), 멀티-레벨 펄스 발생기(300), 펄스 제어기(400b), 바이어스 매칭기(500), 및 전압-전류 센서(600)를 포함할 수 있다. 여기서 전압-전류 센서(600)는 플라즈마 공장 챔버(100)의 전압 및 전류를 감지하도록 구현될 수 있다. 전압-전류 센서(600)는 RF 펄스 신호의 인벨럽(Envelope) 신호와 동기화 시키도록 구현될 수 있다.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c은 본 발명의 실시 예에 따른 동기 신호들의 예시적으로 보여주는 도면들이다. 도 11a을 참조하면, 외부 트리거에 의한 동기화된 신호가 도시된다. 도 11b을 참조하면, 내부 광 센서에 의해 동기화된 신호가 도시된다. 도 11c를 참조하면, VI 센서에 의해 동기화된 신호가 도시된다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치는 다음과 같이 동작할 수 있다.
진단 장치(200)는 플라즈마 공정 챔버(110)의 멀티-레벨 펄스에 동기화하여 제어 신호들을 동기화시킬 수 있다(S110). 여기서 제어 신호들의 동기화 동작은 멀티-레벨 펄스의 각 상태에 대응하여 외부의 트리거 신호에 의해 진행되거나, 내부 센서에 의해 진행되거나, 외부 센서에 의해 진행될 수 있다. 예를 들어, 외부의 트리거 신호에 응답하여 제어 신호들이 동기화 될 수 있다. 또한, 광 신호의 인벨럽을 검출함으로써 제어 신호들이 동기화될 수 있다. 또한, 멀티-레벨 펄스의 상기 상태들의 각각의 인벨럽 신호에 응답하여 제어 신호들이 동기화될 수 있다.
진단 장치(200)는 제어 신호에 따라 플라즈마 공정 챔버(100)에 연결된 광 채널을 통하여 광 신호를 수신할 수 있다(S120). 진단 장치(200)는 수신된 광 신호로부터 스펙트럼 데이터를 획득하고, 각 상태에 대하여 획득된 스펙트럼 데이터를 분석할 수 있다(S130). 실시 예에 있어서, 진단 장치(200)는 스펙트럼 데이터 분석을 생성 커브(dissociation rate) 및 소멸(재결합과 소멸 모두를 포함) (recombination/decay) 커브를 측정하고, 화학종의 수명(life-time) 분석을 통하여 챔버의 월(Wall) 조건을 모니터링 할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 시준기(collimator)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 13을 참조하면, 시준기는 광학 경로에 연결된 멀티 포커싱 바디를 포함할 수 있다. 여기서 광학 경로는, 안티 클로깅(anti clogging), 쿼츠 원도우(Quartz window), 실링 커버(sealing cover) 및 어퍼쳐 및 렌즈(aperture & lens)를 포함할 수 있다. 멀티 포커싱 바디는 하나의 렌즈를 이용하여 각 광 경로에서 포커싱 되는 정보를 수광하도록 구현될 수 있다.
도 14는 플라즈마 공정 챔버 내의 시준기의 광경로를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 14를 참조하면, 중앙을 중심으로 사전에 결정된 간격으로 7개의 광 경로들(A, B, C, Center, -A, -B, -C)이 배치될 수 있다. 실시 예에 있어서, 7개의 광 경로들은 각 라인마다 6.95 도 ~ 8.55 도 (평균 7.85 도)의 간격으로 배치될 수 있다. 여기서 7개의 광 경로들은 각도를 등분한 것이 아닐 수 있다. 예를 들어, 7개의 광 경로들의 중에서 중심 쪽은 8.55 도, 중간은 8.05 도, 양끝은 6.95 도 (평균 7.85도)로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 시준기의 광 경로의 개수 및 간격은 여기에 제한되지 않는다고 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 시준기에 3 ~ 9 개의 광 경로들이 배치될 수 있다. 9개의 광 경로들이 배치될 경우, 5.2 도 ~ 6.5 도 (평균 5.8875 도)의 간격으로 배치될 수 있다. 3개의 광 경로들이 배치될 경우는 23. 55 도의 간격으로 배치될 수 있다.
도 15a 및 도 15b은 7-포인트 광 시준기를 이용한 화학종을 국부적으로 분석한 것을 예시적으로 보여주는 도면들이다. 도 15b에 도시된 바와 같이, 타겟 포트 별 화학종 분포 및 거동 분석이 가능하다.
한편, 본 발명의 플라즈마 시분해(time-resolved) 분석 기술은 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치에 적용 가능하다. 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치는 본 발명의 멀티-레벨 펄스 플라즈마 분석 장치를 부가하여 구현될 수 있다. 본 발명의 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치는, 플라즈마 공정 챔버를 3차원적 화학종 분포 분석인 RF 멀티-레벨 펄스와 동기화하여 시간 분해능으로 분석 가능하다.
도 16a, 도 16b 및 도 16c는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치를 예시적으로 보여주는 도면들이다.
도 16a을 참조하면, 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치(1000)는 플라즈마 공정 챔버(1010), 분광기(1100) 및 컴퓨팅 장치(1200)를 포함할 수 있다. 분광기(1100)는 광 채널을 통하여 제 1 및 제 2 시준기 및 기계적 홀더들(1101, 1102)에 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 시준기 및 기계적 홀더들(1101, 1102)은 서로 다른 방향에 배치된 윈도우(1011, 1012) 상에 배치될 수 있다. 컴퓨팅 장치(1200)는 분광기(1100)에서 분석된 스펙트럼 데이터를 이용하여 화학종 분포 혹은 화학종 거동을 분석하도록 구현될 수 있다. 컴퓨팅 장치(1200)는 프로그램을 구동하는 적어도 하나의 프로세서와 프로그램을 저장하는 메모리 장치를 포함할 수 있다.
프로세서는 도 1 내지 도 12에서 설명된 멀티-레벨 펄스의 상태별 화학종의 분포 혹은 화학종의 거동에 관련된 스펙트럼 분석을 수행하도록 구현될 수 있다. 프로세서는, 상술된 바와 같이, 멀티-레벨 펄스의 상태들 각각에 대응하는 동기화 신호에 응답하여 제어 신호들을 동기화하고, 제어 신호들에 응답하여 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호에 대한 스펙트럼 분석을 수행하도록 일련의 인스트럭션들(instructions)을 실행할 수 있다. 메모리는 컴퓨터에서 읽을 수 있는 인스트럭션들을 저장하도록 구현될 수 있다. 메모리에 저장된 인스트럭션들이 프로세서에서 실행됨에 따라 앞서 언급된 동작들을 수행할 수 있다. 메모리는 휘발성 메모리 혹은 비휘발성 메모리일 수 있다. 메모리는 사용자의 데이터를 저장하도록 저장 장치를 포함할 수 있다.
한편, 도 16a에 도시된 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치(1000)에서 플라즈마 공정 챔버(1010)의 상측과 좌측에 윈도우들(1011, 1012)이 배치되고 있다. 하지만, 본 발명이 여기에 제한될 필요는 없다.
도 16b를 참조하면, 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치(1000a)에서 플라즈마 공정 챔버(1010a)의 우측과 좌측에 윈도우들(1011a, 1012a)이 배치될 수 있다. 윈도우들(1011a, 1012a)의 각각에 대응하는 제 1 및 제 2 시준기 및 기계적 홀더들(1101a, 1102a)의 각각에 광 채널이 연결될 수 있다.
도 16c를 참조하면, 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치(1000b)에서 플라즈마 공정 챔버(1010b)의 상측, 좌측, 및 우측에 윈도우들(1011b, 1012b, 1013b)이 배치될 수 있다. 윈도우들(1011b, 1012b, 1013b)의 각각에 대응하는 제 1, 제 2, 및 제 3 시준기 및 기계적 홀더들(1101b, 1102b, 1103b)에 광 채널이 연결될 수 있다.
이상에서 설명된 실시 예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/혹은 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(Arithmetic Logic Unit), 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(Programmable Logic Unit), 마이크로프로세서, 혹은 명령(Instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 및 디지타이저와 같은 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(Operating System; OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.
또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 대응하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(Processing Element) 및/혹은 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수의 프로세서 혹은 하나의 프로세서 및 하나의 제어기(Controller)를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(Parallel Processor)와 같은, 다른 처리 구성(Co-processor Configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(Computer Program), 코드(Code), 명령(Instruction), 혹은 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 혹은 결합적으로(Collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/혹은 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 혹은 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(Component), 물리적 장치, 가상 장치(Virtual Equipment), 컴퓨터 저장 매체 혹은 장치, 혹은 전송되는 신호파(Signal Wave)에 영구적으로, 혹은 일시적으로 구체화(Embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 스펙트로-토모그래피 플라즈마 진단 장치는 화학종 거동 변화의 3차원적 공간 분포 분석을 가능하게 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 진단 장치는 RF 멀티-레벨 펄스를 이용하는 플라즈마 공정 설비의 상태별 화학종 거동 및 분포를 분석할 수 있다. 반도체 소자의 직접도 증가 및 적층 단수 증가로 인하여 고난이도 etching profile이 요구되고 있다. 이러한 공정 특성을 만족하기 위한 RF 멀티-레벨 펄스 및 gas pulsing 사용이 확대되고 있다. 본 발명은 RF 멀티-레벨 펄스와 gas pulsing을 사용하는 플라즈마 공정 설비의 상태별 radical 분포 및 거동 특성에 대한 분석 기술을 개시한다.
본 발명의 실시 예에 따른 Sensor Controller & Optical fiber는 Image sensor Drive & Conversion board, 및 동기화 모듈을 포함할 수 있다. 여기서 동기화 모듈은 외부 트리거 신호 및 내/외 센서 광/전기 신호를 수신하여 동기화 하는 장치이다. 또한, Sensor Controller & Optical fiber는 Fast time Photo Meter를 더 포함할 수 있다. 여기서 Fast time Photo Meter는 플라즈마 펄스 형태 진단을 가능하게 한다. 실시 예에 있어서, spectrometer는 gate type CCD 혹은 CMOS 이미지 센서와 grating type optic bench (분광기)로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 공정 챔버의 화학종 진단 장치 및 그것의 동작 방법은, RF 멀티-레벨 펄스의 각 상태에 동기화한 상태에서, CCD/CMOS의 storage, transfer, reset gate를 제어함으로써 electronic-shuttering을 수행할 수 있다. 이로써, 각 상태 별로 플라즈마의 스펙트럼 데이터가 획득될 수 있다. 또한, RF 멀티-레벨 펄스의 상태 별 화학종들의 방출(emission) 분포 및 거동 특성에 대하여 3차원 동시 분석이 가능하다. 즉, 상태별 화학종 스펙트럼의 분석이 가능하다. 또한, 상태별 화학종 거동(생성과 소멸) 특성 분석이 가능하다.
한편, 상술된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용 할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함 할 것이다.
10: 화학종 진단 시스템
100: 플라즈마 공정 챔버
200: 진단 장치
210: 분광기
220: 동기화기
211: 픽셀 어레이
212: 제어 보드
230: 내부 센서
100: 플라즈마 공정 챔버
200: 진단 장치
210: 분광기
220: 동기화기
211: 픽셀 어레이
212: 제어 보드
230: 내부 센서
Claims (20)
- 플라즈마 공정 챔버의 화학종 분포를 진단하는 진단 장치에 있어서:
상기 플라즈마 공정 챔버에 연결된 적어도 하나의 광 채널을 통하여 광 신호를 수신하고, 상기 플라즈마 공정 챔버에 인가되는 멀티-레벨 펄스의 상태들의 각각에 대응하는 동기화 신호에 응답하여 상기 광 신호에 대한 스펙트럼 분석을 수행하는 분광기; 및
상기 멀티-레벨 펄스의 상기 상태들의 각각에 대응하는 상기 동기화 신호를 생성하는 동기화기를 포함하는 진단 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 분광기는 이미지 센서를 통하여 구현되는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 이미지 센서는 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 혹은 CCD (Charge Coupled Device) 이미지 센서로 구현되는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 2 항에 있어서,
제 2 항에 있어서,
상기 이미지 센서는 상태들의 각각에 대하여 저장 동작, 전달 동작, 및 리셋 게이트 동작을 제어함으로써, 전자-셧터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 이미지 센서는,
복수의 픽셀들을 갖는 픽셀 어레이; 및
상기 동기화기로부터 상기 동기화 신호를 수신하고, 상기 복수의 픽셀들의 각각을 제어하는 제어 신호들을 발생하는 제어 보드를 포함하는 진단 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 동기화기는 상기 멀티-레벨 펄스의 발생을 제어하는 펄스 제어기의 트리거 신호에 따라 상기 동기화 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 신호의 인벨럽(envelope, 포락선)를 검출하는 내부 센서를 더 포함하고,
상기 동기화기는 상기 내부 센서의 상기 인벨럽의 검출에 따라 상기 동기화 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 내부 센서는 고속 포토 미터(fast time photo meter)를 포함하는 진단 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 멀티-레벨 펄스의 인벨럽 신호에 동기화하여 전압 혹은 전류를 측정하는 전압-전류 센서를 더 포함하고,
상기 동기화기는 상기 전압-전류 센서의 제어에 따라 상기 동기화 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 진단 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광 채널은 상기 플라즈마 공정 챔버의 시준기들로부터 출력되는 7개의 광 채널들을 포함하는 진단 장치. - 플라즈마 공정 챔버;
상기 플라즈마 공정 챔버에 멀티-레벨 펄스를 인가하는 멀티-레벨 펄스 발생기;
상기 멀티-레벨 펄스 발생기를 제어하는 펄스 제어기;
상기 플라즈마 공정 챔버에서 반사되는 반사 전력을 최소화 시키기 위한 바이어스 매칭기; 및
상기 플라즈마 공정 챔버에 적어도 하나의 광 채널을 통하여 연결되고, 상기 적어도 하나의 광 채널을 통하여 광 신호를 수신하고, 상기 멀티-레벨 펄스의 상태들의 각각에 대하여 상기 광 신호의 스펙트럼을 분석함으로써 화학종을 진단하거나 상기 화학종의 거동을 분석하는 진단 장치를 포함하는 화학종 진단 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 진단 장치는 상기 멀티-레벨 펄스의 상태들의 각각에 대응하는 동기화 신호를 발생하는 동기화기를 포함하는 화학종 진단 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 동기화기는 외부의 트리거 신호, 내부 센서, 혹은 외부 센서에 의해 상기 동기화 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 화학종 진단 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 펄스 제어기는 상기 트리거 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 화학종 진단 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 진단 장치는 상기 광 신호를 수신하는 CCD 혹은 CMOS 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학종 진단 시스템. - 플라즈마 공정 챔버의 화학종 분포를 진단하는 진단 장치의 동작 방법에 있어서,
상기 플라즈마 공정 챔버에 인가된 멀티-레벨 펄스에 따라 제어 신호들을 동기화시키는 단계;
상기 제어 신호들에 따라 이미지 센서의 픽셀을 동작시킴으로써, 상기 플라즈마 공정 챔버로부터 광 신호를 수신하는 단계; 및
상기 멀티-레벨 펄스의 상태들의 각각에 대한 화학종의 분포 및 상기 화학종의 거동을 분석하기 위하여 상기 광 신호에 대한 스펙트럼 분석을 수행하는 단계를 포함하는 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제어 신호들을 동기화시키는 단계는,
외부의 트리거 신호에 응답하여 상기 제어 신호들을 동기화하는 단계를 포함하는 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제어 신호들을 동기화시키는 단계는,
상기 광 신호의 인벨럽을 검출함으로써 상기 제어 신호들을 동기화하는 단계를 포함하는 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제어 신호들을 동기화시키는 단계는,
상기 멀티-레벨 펄스의 상기 상태들의 각각의 인벨럽 신호에 응답하여 상기 제어 신호들을 동기화시키는 단계를 포함하는 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 스펙트럼을 분석하는 단계는,
생성 커브(dissociation rate) 및 소멸 커브(recombination/decay)를 측정하는 단계; 및
화학종의 수명(life-time) 분석을 통하여 웰(Wall) 조건을 모니터링 하는 단계를 포함하는 방법.
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