KR20230112818A - 플라즈마 진단 장치, 이를 구비하는 플라즈마 공정 시스템 및 공정 방법 - Google Patents

플라즈마 진단 장치, 이를 구비하는 플라즈마 공정 시스템 및 공정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 송수신안테나 내장 센서; 상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 마이크로웨이브 분석기;를 포함하고, 상기 송수신안테나 내장 센서는, 진공챔버 내의 소정의 위치에서 1.5 mm 이하의 깊이로 매립되는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 진단 장치, 이를 구비하는 플라즈마 공정 시스템 및 공정 방법{Device having plasma diagnosis function, process system and process method having the same}
본 발명은 플라즈마 진단 장치, 이를 구비하는 플라즈마 공정 시스템 및 공정방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 송수신안테나 내장 센서, 광방출 감지 센서(OES: Optical Emission Spectroscopy), 온도 센서 등 다양한 센서를 활용하여 플라즈마 공정을 종합적으로 분석하는 플라즈마 진단 장치, 이를 구비하는 플라즈마 공정 시스템 및 공정방법에 관한 것이다.
본 발명은 과학기술정보통신부 (Ministry of Science and ICT)로부터 연구 자금을 지원받는 한국연구재단 (NRF: National Research Foundation of Korea)의 소재혁신선도 프로젝트 (1711133537/2020M3H4A3106004), 한국 국가과학기술연구회 (NST: National Research Council of Science & Technology)의 2020년도 미래선도형 융합연구단사업 (1711151477/CRC-20-01-NFRI), 한국표준과학연구원 (KRISS: Korea Research Institute of Standards and Science) 연구운영비지원 (22011099/ GP2022-0011-04, 22011100/ GP2022-0011-05)에 의해서 지원받았다.
일반적으로 플라즈마 공정의 진단을 위해서 플라즈마 공정을 중단하고 진행되는 경우가 있는데, 좀 더 정밀한 진단을 위해서는 플라즈마 공정을 중단하지 않고 플라즈마 공정 중에 가능한 실시간 진단이 요구되고 있고, 반도체 칩 제조 분야에서는 반도체 회로의 선폭이 미세화 될수록 플라즈마 공정의 난이도가 상승하게 되어 플라즈마 공정의 정밀한 진단이 더욱 더 요구되고 있다.
플라즈마 공정의 진단을 위하여 송수신안테나 내장 센서, 광방출 감지 센서, 온도 센서 등 다양한 센서가 활용되고 있으나, 각각의 센서는 기능적인 차이로부터 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도 등 측정하는 내용이 서로 달라서 사용자의 필요에 따라 각각의 센서가 개별적으로 활용되고 있을 뿐이고 측정된 내용을 서로 복합적으로 분석하지 못하고 있는 실정이다.
특히, 송수신안테나 내장 센서는 진공챔버 내에 매립되는 위치에 따라서 매립시 많은 비용이 소모될 수 있고, 매립되는 깊이에 따라 측정된 수치에 변화가 발생하므로 측정된 수치의 보정이 필요하다는 문제점이 발생할 수 있다.
또한 광방출 감지 센서는 플라즈마로부터 방출되는 빛을 분광하여 빛의 파장을 분석함으로써 플라즈마 내에 포함되어 있는 입자의 종류와 그 에너지 세기를 파악하여 식각 또는 증착 공정 진행 중 종료점(End-point)를 검출하는 EPD(End-Point Detection) 기능을 제공할 수 있고, 플라즈마 이상방전을 감지하여 PEM(Plasma Emission Mornitoring)기능을 제공할 수 있으나, 입자 성분의 상대적인 양을 측정할 있을 뿐이고 절대적인 양을 측정할 수 없으므로, 플라즈마 발생시 진공챔버 내의 벽면에 증착되는 물질들에 의하여 측정 오차가 누적된다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2162826호는 평면형 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 플라즈마에 인가하는 송신 안테나; 상기 플라즈마로부터 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나; 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나가 서로 절연되도록 감싸는 몸체부;를 포함하고, 상기 송신 안테나의 마이크로웨이브를 인가하는 상부면과 상기 수신 안테나의 마이크로웨이브를 수신하는 상부면이 평면형이고, 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나의 상기 상부면의 측면이 서로 대향하도록 하고 있으나, 진공챔버 내에 매립되는 경우 구체적인 매립 깊이에 대해서는 나타나 있지 않고 수신되는 마이크로웨이브의 주파수로부터 플라즈마의 밀도를 알 수 있을 뿐이고 플라즈마 내의 입자 성분별 밀도는 알 수 없다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2193678호는 웨이퍼형 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 상기 평면형 플라즈마 진단 장치는 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 플라즈마에 인가하는 송신 안테나; 상기 플라즈마로부터 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나; 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나가 서로 절연되도록 감싸는 몸체부;를 포함하고, 상기 송신 안테나의 마이크로웨이브를 인가하는 상부면과 상기 수신 안테나의 마이크로웨이브를 수신하는 상부면이 평면형이고, 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나의 상기 상부면의 측면이 서로 대향하며, 적어도 하나의 상기 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립되는 원형 부재를 포함하고 있으나, 원형 부재 내에 매립되는 경우 구체적인 매립 깊이에 대해서는 나타나 있지 않고 수신되는 마이크로웨이브의 주파수로부터 플라즈마의 밀도를 알 수 있을 뿐이고 플라즈마 내의 입자 성분별 밀도는 알 수 없다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2193694호는 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 정전척에 관한 것으로서, 상기 평면형 플라즈마 진단 장치는 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 플라즈마에 인가하는 송신 안테나; 상기 플라즈마로부터 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나; 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나가 서로 절연되도록 감싸는 몸체부;를 포함하고, 상기 송신 안테나의 마이크로웨이브를 인가하는 상부면과 상기 수신 안테나의 마이크로웨이브를 수신하는 상부면이 평면형이고, 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나의 상기 상부면의 측면이 서로 대향하며, 상기 평면형 플라즈마 진단 장치는 상기 정전척의 표면 내부에 매립되고 있으나, 정전척 내에 매립되는 경우 구체적인 매립 깊이에 대해서는 나타나 있지 않고 수신되는 마이크로웨이브의 주파수로부터 플라즈마의 밀도를 알 수 있을 뿐이고 플라즈마 내의 입자 성분별 밀도는 알 수 없다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2318600호는 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치에 관한 것으로서, 상기 평면형 플라즈마 진단 장치는 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 플라즈마에 인가하는 송신 안테나; 상기 플라즈마로부터 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나; 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나가 서로 절연되도록 감싸는 몸체부;를 포함하고, 상기 송신 안테나의 마이크로웨이브를 인가하는 상부면과 상기 수신 안테나의 마이크로웨이브를 수신하는 상부면이 평면형이고, 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나의 상기 상부면의 측면이 서로 대향하며, 상기 평면형 플라즈마 진단 장치는 플라즈마 챔버의 벽면 내부에 적어도 하나가 매립되고 있으나, 챔버의 벽면 내부에 매립되는 경우 구체적인 매립 깊이에 대해서는 나타나 있지 않고 수신되는 마이크로웨이브의 주파수로부터 플라즈마의 밀도를 알 수 있을 뿐이고 플라즈마 내의 입자 성분별 밀도는 알 수 없다는 문제점이 있다.
특허출원 제10-2021-0097419호는 유전체 두께 측정기능을 갖는 센서에 관한 것으로서, 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 플라즈마에 인가하는 송신 안테나; 상기 플라즈마로부터 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나; 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나를 내부에 매립하는 유전체; 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나는 상기 유전체 표면으로부터 소정의 두께(dx)만큼 매립되고, 상기 수신 안테나에서 상기 플라즈마를 투과하여 전달되는 상기 마이크로웨이브를 수신하여 컷오프 주파수를 측정하는 경우 상기 유전체 두께(dx)가 변화함에 따라 상기 컷오프 주파수가 이동하므로, 컷오프 주파수에 의하여 플라즈마 밀도를 측정하기 위해서는 매립되는 깊이에 따라 이동하는 컷오프 주파수를 사전에 분석해야 한다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2160211호는 플라즈마 공간 진단 OES 장치를 포함하는 플라즈마 장치에 관한 것으로서 플라즈마 발생부; 상기 플라즈마 발생부로 가스를 주입하는 가스 주입구; 상기 플라즈마 발생부에서 상기 가스 주입구 측에 위치하는 투시창; 및 상기 투시창을 통해 들어오는 빛을 OES 센서로 전달하도록 구성된 수광부를 포함하고 투시창의 오염을 야기하는 가스 및 반응 부산물의 투시창으로의 이동을 공급 가스가 억제할 수 있도록 하고 있으나, 투시창의 오염 OES 센서는 플라즈마 내의 각각의 입자 성분의 상대적인 양을 측정할 있을 뿐이고 절대적인 양을 측정할 수 없으므로, 플라즈마 발생시 진공챔버 내의 벽면에 증착되는 물질들에 의하여 측정 오차가 누적된다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2162826호 등록특허공보 제10-2193678호 등록특허공보 제10-2193694호 등록특허공보 제10-2318600호 특허출원 제10-2021-0097419호 등록특허공보 제10-2160211호
본 발명은 플라즈마 공정이 진행되는 동안 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 송수신안테나 내장 센서의 매립되는 깊이를 최적화하여 측정된 수치의 보정이 없이도 플라즈마 공정의 진단에 적용 가능하도록 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 송수신안테나 내장 센서를 광방출 감지 센서 주변에 적절한 깊이로 매립하고 각각의 센서로부터 측정된 내용을 서로 복합적으로 분석하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 송수신안테나 내장 센서, 광방출 감지 센서, 온도 센서 등 다양한 센서를 활용하여 각각의 센서로부터 측정된 내용을 서로 복합적으로 분석하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 플라즈마 공정이 진행되는 동안 플라즈마 공정의 진단에 활용되는 광방출 감지 센서에 누적되는 측정 오차를 송수신안테나 내장 센서에 의하여 보완하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 목적으로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 기술적 과제는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 포함한다.
본 발명은 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 송수신안테나 내장 센서; 상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 마이크로웨이브 분석기;를 포함하고, 상기 송수신안테나 내장 센서는, 진공챔버 내의 소정의 위치에서 1.5 mm 이하의 깊이로 매립되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 투광창을 통하여 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 광방출 감지 센서; 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기; 플라즈마 공정을 제어하는 플라즈마 공정 분석부;를 더 포함하고, 상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하거나 진공챔버의 클리닝 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 진공챔버 내의 온도를 감지하는 온도 센서; 상기 온도 센서에서 감지하는 진공챔버 내의 온도를 분석하는 온도 분석기;를 더 포함하고, 상기 온도 분석기에 의하여 진공챔버, 기판 지지부, 에지링 중 적어도 하나의 온도가 사전 설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우에 상기 플라즈마 공정 분석부는 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력 또는 가스 압력를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 송수신안테나 내장 센서는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마를 투과하는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 송수신안테나 내장 센서는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마로부터 반사되는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 송수신안테나 내장 센서 및/또는 상기 온도 센서는 상기 투광창에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 송수신안테나 내장 센서 및/또는 상기 온도 센서는 센서 내장부에 매립되어 상기 투광창에 인접되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 송수신안테나 내장 센서 및/또는 상기 온도 센서는 상기 투광창에 밀착 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 투광창에 가열부재가 밀착 설치되어 상기 투광창의 오염을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 투광창에 광가이드부재가 밀착 설치되어 상기 투광창의 오염을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 송수신안테나 내장 센서; 상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 마이크로웨이브 분석기; 투광창을 통하여 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 광방출 감지 센서; 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기; 플라즈마 공정을 제어하는 플라즈마 공정 분석부;를 포함하고, 상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 송수신안테나 내장 센서는 1.5 mm 이하의 깊이로 기판 지지부에 매립되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 플라즈마 진단 장치를 포함하는 플라즈마 공정 시스템에 관한 것으로서, 플라즈마를 생성하는 진공챔버; 기판을 지지하는 기판지지부; 상기 진공챔버의 벽면에 형성되는 투광창; 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 송수신안테나 내장 센서; 상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 마이크로웨이브 분석기; 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 광방출 감지 센서; 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기; 플라즈마 공정을 제어하는 플라즈마 공정 분석부;를 포함하고, 상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하거나 진공챔버의 클리닝 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 플라즈마 진단 장치를 포함하는 플라즈마 공정 시스템에 관한 것으로서, 플라즈마를 생성하는 진공챔버; 기판을 지지하는 기판지지부; 상기 진공챔버의 벽면에 형성되는 투광창; 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 송수신안테나 내장 센서; 상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 마이크로웨이브 분석기; 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 광방출 감지 센서; 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기; 플라즈마 공정을 제어하는 플라즈마 공정 분석부;를 포함하고, 상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 플라즈마 공정 방법에 관한 것으로서, 송수신안테나 내장 센서에서 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 단계; 마이크로웨이브 분석기에서 상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 단계; 광방출 감지 센서에서 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 단계; 광방출 분광기에서 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계; 플라즈마 공정 분석부에서 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하거나 진공챔버의 클리닝 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 플라즈마 공정 방법에 관한 것으로서, 송수신안테나 내장 센서에서 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 단계; 마이크로웨이브 분석기에서 상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 단계; 광방출 감지 센서에서 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 단계; 광방출 분광기에서 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계; 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 플라즈마 공정 방법을 실행시키기 위하여 저장매체에 기록되는 컴퓨터프로그램일 수 있다.
본 발명의 효과는 플라즈마 공정이 진행되는 동안 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행하는 것을 가능하게 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 효과는, 송수신안테나 내장 센서의 매립되는 깊이를 최적화하여 측정된 수치의 보정이 없이도 플라즈마 공정의 진단에 적용 가능하게 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 효과는, 송수신안테나 내장 센서를 광방출 감지 센서 주변에 적절한 깊이로 매립하고 각각의 센서로부터 측정된 내용을 서로 복합적으로 분석하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 가능하게 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 효과는, 송수신안테나 내장 센서, 광방출 감지 센서, 온도 센서 등 다양한 센서를 활용하여 각각의 센서로부터 측정된 내용을 서로 복합적으로 분석하는 것을 가능하게 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 효과는, 플라즈마 공정이 진행되는 동안 플라즈마 공정의 진단에 활용되는 광방출 감지 센서에 누적되는 측정 오차를 송수신안테나 내장 센서에 의하여 보완하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행하는 것을 가능하게 하는 것이다.
본 발명에 의한 효과는 상기 효과로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 효과는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 마이크로웨이브 분석기, 광방출 분광기, 온도 분석기로부터 신호를 입력받아 플라즈마를 진단하는 플라즈마 공정 분석부를 포함하는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 2는 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 3(a)는 플라즈마 밀도를 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이고, 도 3(b)는 가스 압력을 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이다.
도 4(a)는 플라즈마 밀도를 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Y2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이고, 도 4(b)는 가스 압력을 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Y2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이다.
도 5는 가스 압력과 플라즈마 밀도를 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3 또는 Y2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이다.
도 6(a)는 가스 압력을 일정하게 유지하고 플라즈마 밀도가 1*109cm-3 인 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3에 매립되는 깊이별로 투과계수의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도표이고, 도 6(b)는 가스 압력을 일정하게 유지하고 플라즈마 밀도가 1*1010cm-3 인 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3에 매립되는 깊이별로 투과계수의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도표이다.
도 7은 마이크로웨이브 분석기, 광방출 분광기, 온도 분석기로부터 신호를 입력받아 플라즈마를 진단하는 플라즈마 공정 분석부를 포함하는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 8 내지 도 16은 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 17은 광방출 감지 센서, 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서가 기판 지지부에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 18은 광방출 감지 센서, 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서가 기판 지지부에 내장되고 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 19는 광방출 감지 센서, 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서가 기판 지지부에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 20은 광방출 감지 센서, 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서가 기판 지지부에 내장되고 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 21은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 에지링에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 22는 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 에지링에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 23은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 에지링에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 24는 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 에지링에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 25는 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 기판에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 26은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 기판에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 27은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 기판에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 28은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 기판에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 29는 본 발명의 일실시예인 플라즈마 공정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 30은 본 발명의 다른 일실시예인 플라즈마 공정 방법의 흐름도를 도시한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 구성 및 작용에 대해 설명하기로 한다. 이러한 실시예는 예시적인 것으로서 본 발명의 구성 및 작용을 제한하지는 아니하고, 실시예에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 구성 및 작용도 이하 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있는 경우는 본 발명의 기술적 사상으로 볼 수 있을 것이다.
도 1은 마이크로웨이브 분석기, 광방출 분광기, 온도 분석기로부터 신호를 입력받아 플라즈마를 진단하는 플라즈마 공정 분석부를 포함하는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 공정 시스템의 플라즈마 공정 분석부(400)는 마이크로웨이브 분석기(110), 광방출 분광기(210), 온도 분석기(310)를 통하여 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 포함하는 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)에서 감지되는 신호를 복합적으로 분석하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행한다.
플라즈마 공정 시스템은 진공챔버(10) 내의 기판 지지부(20) 상에 반도체 또는 디스플레이 기판(30)을 위치시키고 플라즈마 생성 가스를 주입한 후 전원공급부(40)와 매칭 회로(50)를 통하여 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 생성한다.
송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)는 플라즈마를 생성하여 플라즈마 공정이 진행되는 동안 실시간으로 플라즈마의 상태를 측정하고 마이크로웨이브 분석기(110), 광방출 분광기(210), 온도 분석기(310)를 통하여 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 분석한다.
플라즈마 공정 분석부(400)는 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 복합적으로 분석하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행한다.
송수신안테나 내장 센서(100)는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마를 투과하는 마이크로웨이브를 수신하거나, 반사하는 마이크로웨이브를 수신할 수 있다.
송수신안테나 내장 센서(100)는 플라즈마의 컷오프 주파수를 측정하여 플라즈마 밀도를 알 수 있으나, 진공챔버 내에 매립되는 위치에 따라서 매립시 많은 비용이 소모될 수 있고, 매립되는 깊이에 따라 측정된 수치에 변화가 발생하므로 측정된 수치의 보정이 필요하므로, 광방출 감지 센서(200)가 설치되는 투광창(60)에 매립하거나 투광창(60) 주변에 설치하는 것이 바람직하다.
송수신안테나 내장 센서(100)는 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 포함하고, 송신안테나(101)와 수신안테나(102)는 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 하여 그 주변에 각각 설치될 수 있다.
또한 송수신안테나 내장 센서(100)는 정전척과 같은 기판 지지부(20) 또는 에지링(21)에도 매립될 수 있으며, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하다.
송수신안테나 내장 센서(100)를 진공챔버(10)의 벽면에 매립하는 경우는 높은 비용이 소모될 수 있으나, 진공챔버(10) 내의 소모성 부품 또는 투광창(60)에 매립하는 경우 설치 비용이 저감될 수 있다.
광방출 감지 센서(200)는 광섬유(220)를 통하여 광방출 분광기(210)과 연결되어 플라즈마로부터 방출되는 빛을 분광하여 빛의 파장을 분석함으로써 플라즈마 내에 포함되어 있는 입자의 종류와 그 에너지 세기를 파악하여 식각 또는 증착 공정 진행 중 종료점(End-point)를 검출하는 EPD(End-Point Detection) 기능을 제공할 수 있고, 플라즈마 이상방전을 감지하여 PEM(Plasma Emission Mornitoring)기능을 제공할 수 있으나, 입자 성분의 상대적인 양을 측정할 있을 뿐이고 절대적인 양을 측정할 수 없으며, 플라즈마 발생시 진공챔버 내의 벽면에 증착되는 물질들에 의하여 측정 오차가 누적된다.
광방출 감지 센서(200)에 의해서 측정되는 빛의 세기가 감소하고, 광방출 감지 센서(200) 주변에 설치된 송수신안테나 내장 센서(100)에 의해서 측정되는 마이크로웨이브의 컷오프 주파수에 변화가 없는 경우에 진공챔버의 벽면과 투광창(60)에 증착되는 물질에 의하여 측정 오차가 누적된다고 판단할 수 있다.
결국, 플라즈마 공정 분석부(400)는 광방출 분광기(210)에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 마이크로웨이브 분석기인 마이크로웨이브 분석기(110)에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하거나 진공챔버(10)의 클리닝 여부를 결정할 수 있다.
플라즈마 공정 분석부(400)는 광방출 분광기(210)에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하게 된다.
온도 센서(300)에서 측정되는 진공챔버(10) 내의 특정 온도를 기초로 플라즈마 공정의 외부변수를 결정할 수 있다.
온도 분석기(310)에 의하여 진공챔버(10), 기판 지지부(20), 에지링(21) 중 적어도 하나의 온도가 사전 설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우에 플라즈마 공정 분석부(400)는 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력 또는 가스 압력을 제어할 수 있다.
이에 따라, 플라즈마 공정을 중단하지 않고 플라즈마 공정 중에 실시간 진단이 가능하고, 반도체 칩 제조 분야에서와 같이 반도체 회로의 선폭이 미세화 될수록 플라즈마 공정의 난이도가 상승하더라도 플라즈마 공정의 정밀한 진단이 가능하게 된다.
도 2는 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 2를 참조하면, 진공챔버(10)의 벽면 일부에 형성되는 투광창(60) 또는 투광창(60) 주변에 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)가 설치되는 구성을 확대하여 도시하고 있는데, 송수신안테나 내장 센서(100)의 송신안테나(101)와 수신안테나(102)는 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 하여 투광창(60)에 매립되거나 투광창(60)에 인접하도록 센서 내장부(610)를 설치하고 송수신안테나 내장 센서(100)의 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 센서 내장부(610)에 내장할 수 있고, 투광창(60)과 센서 내장부(610)는 내플라즈마 소재인 알루미나(Al2O3)또는 이트리아(Y2O3)를 포함하는 소재로 이루어진다.
송수신안테나 내장 센서(100)의 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 투광창(60) 또는 센서 내장부(610)에 매립하는 경우 진공챔버(10)의 내부 표면으로부터 소정의 깊이(dx) 이내로 매립되어 플라즈마 환경으로부터 보호될 수 있다.
도 3(a)는 플라즈마 밀도를 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이고, 도 3(b)는 가스 압력을 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이다.
도 3(a)를 참조하면, 전자밀도가 1*1010 cm-3이고 가스 압력이 5 mTorr, 20 mTorr, 100 mTorr, 500 mTorr 인 경우 모두 송수신안테나 내장 센서(100)가 Al2O3에 매립되는 깊이에 따라 컷오프 주파수가 감소하고 있는데, Al2O3 의 두께 즉 매립되는 깊이(dx)가 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm에서 컷오프 주파수가 감소하는 것을 도시하고 있는바, 송수신안테나 내장 센서(100)를 0.5 mm 내지 1.5 mm 의 깊이로 한정하여 매립하는 것이 바람직하다.
도 3(b)를 참조하면, 가스 압력이 20 mTorr 이고 플라즈마 컷오프 주파수가 0.3 GHz, 1 GHz, 2 Ghz 인 경우 모두 송수신안테나 내장 센서(100)가 Al2O3에 매립되는 깊이에 따라 컷오프 주파수가 감소하고 있는데, Al2O3 의 두께 즉 매립되는 깊이(dx)가 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm에서 컷오프 주파수가 감소하는 것을 도시하고 있는바, 송수신안테나 내장 센서(100)를 0.5 mm 내지 1.5 mm 의 깊이로 한정하여 매립하는 것이 바람직하다.
물론, 컷오프 주파수가 감소하더라도 이를 사전에 측정하여 보정할 수 있으나, 송수신안테나 내장 센서(100)의 매립 깊이를 0.5 mm 내지 1.5 mm 의 깊이로 한정하여 매립하면 보정이 필요 없게 된다.
도 4(a)는 플라즈마 밀도를 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Y2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이고, 도 4(b)는 가스 압력을 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Y2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이다.
도 4(a)를 참조하면, 전자밀도가 1*1010 cm-3이고 가스 압력이 5 mTorr, 20 mTorr, 100 mTorr, 500 mTorr 인 경우 모두 송수신안테나 내장 센서(100)가 Y2O3 에 매립되는 깊이에 따라 컷오프 주파수가 감소하고 있는데, Y2O3 의 두께 즉 매립되는 깊이(dx)가 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm에서 컷오프 주파수가 감소하는 것을 도시하고 있는바, 송수신안테나 내장 센서(100)를 0.5 mm 내지 1.5 mm 의 깊이로 한정하여 매립하는 것이 바람직하다.
도 4(b)를 참조하면, 가스 압력이 20 mTorr 이고 플라즈마 컷오프 주파수가 0.3 GHz, 1 GHz, 2 Ghz 인 경우 모두 송수신안테나 내장 센서(100)가 Y2O3 에 매립되는 깊이에 따라 컷오프 주파수가 감소하고 있는데, Y2O3 의 두께 즉 매립되는 깊이(dx)가 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm에서 컷오프 주파수가 감소하는 것을 도시하고 있는바, 송수신안테나 내장 센서(100)를 0.5 mm 내지 1.5 mm 의 깊이로 한정하여 매립하는 것이 바람직하다.
물론, 컷오프 주파수가 감소하더라도 이를 사전에 측정하여 보정할 수 있으나, 송수신안테나 내장 센서(100)의 매립 깊이를 0.5 mm 내지 1.5 mm 의 깊이로 한정하여 매립하면 보정이 필요 없게 된다.
도 5는 가스 압력과 플라즈마 밀도를 일정하게 유지하는 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3 또는 Y2O3에 매립되는 깊이에 따라 플라즈마 컷오프 주파수가 변동되는 정도를 나타내는 도표이다.
도 5를 참조하면, 가스 압력이 20 mTorr 이고 전자밀도(플라즈마 밀도)가 1*1010 cm-3 인 경우 송수신안테나 내장 센서(100)를 Al2O3 와 Y2O3 에 0.5 mm 내지 1.5 mm 의 깊이로 한정하여 매립하는 것이 바람직하다.
도 6(a)는 가스 압력을 일정하게 유지하고 플라즈마 밀도가 1*109cm-3 인 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3에 매립되는 깊이별로 투과계수의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도표이고, 도 6(b)는 가스 압력을 일정하게 유지하고 플라즈마 밀도가 1*1010cm-3 인 경우 송수신안테나 내장 센서가 유전체 물질인 Al2O3에 매립되는 깊이별로 투과계수의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도표이다.
도 6(a)를 참조하면, 가스 압력이 20 mTorr 이고 전자밀도(플라즈마 밀도)가 1*109 cm-3 인 경우 송수신안테나 내장 센서(100)를 Al2O3 에 매립되는 깊이(dx)가 0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm에서 투과계수의 주파수 스펙트럼을 보여주고 있는데, 매립되는 깊이(dx)가 깊어짐에 따라 컷오프 주파수가 감소하고 있다.
도 6(b)를 참조하면, 가스 압력이 20 mTorr 이고 전자밀도(플라즈마 밀도)가 1*1010 cm-3 인 경우 송수신안테나 내장 센서(100)를 Al2O3 에 매립되는 깊이(dx)가 0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm에서 투과계수의 주파수 스펙트럼을 보여주고 있는데, 매립되는 깊이(dx)가 깊어짐에 따라 컷오프 주파수가 감소하고 있다.
결국, 전자밀도(플라즈마 밀도)가 높을수록 매립되는 깊이(dx)가 깊어짐에 따라 컷오프 주파수가 더욱 더 감소하고 있다.
도 7은 마이크로웨이브 분석기, 광방출 분광기, 온도 분석기로부터 신호를 입력받아 플라즈마를 진단하는 플라즈마 공정 분석부를 포함하는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 7을 참조하면, 플라즈마 공정 시스템의 플라즈마 공정 분석부(400)는 마이크로웨이브 분석기(110), 광방출 분광기(210), 온도 분석기(310)를 통하여 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 포함하는 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)에서 감지되는 신호를 복합적으로 분석하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행한다.
플라즈마 공정 시스템은 진공챔버(10) 내의 기판 지지부(20) 상에 반도체 또는 디스플레이 기판(30)을 위치시키고 플라즈마 생성 가스를 주입한 후 전원공급부(40)와 매칭 회로(50)를 통하여 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 생성한다.
송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)는 플라즈마를 생성하여 플라즈마 공정이 진행되는 동안 실시간으로 플라즈마의 상태를 측정하고 마이크로웨이브 분석기(110), 광방출 분광기(210), 온도 분석기(310)를 통하여 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 분석한다.
플라즈마 공정 분석부(400)는 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 복합적으로 분석하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행한다.
송수신안테나 내장 센서(100)는 플라즈마의 컷오프 주파수를 측정하여 플라즈마 밀도를 알 수 있으나, 진공챔버 내에 매립되는 위치에 따라서 매립시 많은 비용이 소모될 수 있고, 매립되는 깊이에 따라 측정된 수치에 변화가 발생하므로 측정된 수치의 보정이 필요하므로, 광방출 감지 센서(200)가 설치되는 투광창(60)에 매립하거나 투광창(60) 주변에 설치하는 것이 바람직하다.
또한 송수신안테나 내장 센서(100)는 정전척과 같은 기판 지지부(20) 또는 에지링(21)에도 매립될 수 있으며, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하다.
송수신안테나 내장 센서(100)를 진공챔버(10)의 벽면에 매립하는 경우는 높은 비용이 소모될 수 있으나, 진공챔버(10) 내의 소모성 부품 또는 투광창(60)에 매립하는 경우 설치 비용이 저감될 수 있다.
광방출 감지 센서(200)는 플라즈마로부터 방출되는 빛을 분광하여 빛의 파장을 분석함으로써 플라즈마 내에 포함되어 있는 입자의 종류와 그 에너지 세기를 파악하여 식각 또는 증착 공정 진행 중 종료점(End-point)를 검출하는 EPD(End-Point Detection) 기능을 제공할 수 있고, 플라즈마 이상방전을 감지하여 PEM(Plasma Emission Mornitoring)기능을 제공할 수 있으나, 입자 성분의 상대적인 양을 측정할 있을 뿐이고 절대적인 양을 측정할 수 없으며, 플라즈마 발생시 진공챔버 내의 벽면에 증착되는 물질들에 의하여 측정 오차가 누적된다.
광방출 감지 센서(200)에 의해서 측정되는 빛의 세기가 감소하고, 광방출 감지 센서(200) 주변에 설치된 송수신안테나 내장 센서(100)에 의해서 측정되는 마이크로웨이브의 컷오프 주파수에 변화가 없는 경우에 진공챔버의 벽면과 투광창(60)에 증착되는 물질에 의하여 측정 오차가 누적된다고 판단할 수 있다.
결국, 플라즈마 공정 분석부(400)는 광방출 분광기(210)에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 마이크로웨이브 분석기(110)에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하거나 진공챔버(10)의 클리닝 여부를 결정할 수 있다.
온도 센서(300)에서 측정되는 진공챔버(10) 내의 특정 온도를 기초로 플라즈마 공정의 외부변수를 결정할 수 있다.
이에 따라, 플라즈마 공정을 중단하지 않고 플라즈마 공정 중에 실시간 진단이 가능하고, 반도체 칩 제조 분야에서와 같이 반도체 회로의 선폭이 미세화 될수록 플라즈마 공정의 난이도가 상승하더라도 플라즈마 공정의 정밀한 진단이 가능하게 된다.
도 8 내지 도 17은 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 8을 참조하면, 진공챔버(10)의 벽면 일부에 형성되는 투광창(60)에 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)가 설치되는 구성을 확대하여 도시하고 있는데, 송수신안테나 내장 센서(100)는 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 하여 투광창(60)에 매립되어 설치하고, 투광창(60)은 내플라즈마 소재인 알루미나(Al2O3)또는 이트리아(Y2O3)를 포함하는 소재로 이루어진다.
송수신안테나 내장 센서(100)를 투광창(60)에 매립하는 경우 진공챔버(10)의 내부 표면으로부터 소정의 깊이(dx) 이내로 매립되어 플라즈마 환경으로부터 보호될 수 있다.
도 9를 참조하면, 진공챔버(10)의 벽면 일부에 형성되는 투광창(60)에 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)가 설치되는 구성을 확대하여 도시하고 있는데, 송수신안테나 내장 센서(100)는 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 하여 투광창(60) 주변의 센서 내장부(610)에 매립되어 설치하고, 투광창(60)과 센서 내장부(610)는 내플라즈마 소재인 알루미나(Al2O3)또는 이트리아(Y2O3)를 포함하는 소재로 이루어진다.
송수신안테나 내장 센서(100)를 센서 내장부(610)에 매립하는 경우 진공챔버(10)의 내부 표면으로부터 소정의 깊이(dx) 이내로 매립되어 플라즈마 환경으로부터 보호될 수 있다.
도 10을 참조하면, 진공챔버(10)의 벽면 일부에 형성되는 투광창(60)에 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)가 설치되는 구성을 확대하여 도시하고 있는데, 송수신안테나 내장 센서(100)는 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 하여 투광창(60)의 뒷면에 밀착되어 설치하고, 투광창(60)은 내플라즈마 소재인 알루미나(Al2O3)또는 이트리아(Y2O3)를 포함하는 소재로 이루어진다.
투광창(60)의 두께가 얇은 경우에 송수신안테나 내장 센서(100)를 투광창(60)의 뒷면에 밀착되도록 설치할 수 있고, 측정되는 컷오프 주파수의 보정이 필요할 수도 있으며, 플라즈마 환경으로부터 보호될 수 있다.
도 11을 참조하면, 도 8에 도시되는 구성에서 가열부재(510)을 더 부가하는 구성으로서, 가열부재(510)를 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 투광창(60)의 뒷면에 밀착되도록 설치하고, 이로부터 열을 발생시켜 플라즈마 환경에서 투광창(60)의 오염을 야기하는 가스와 부산물이 투광창(60)에 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
도 12를 참조하면, 도 9에 도시되는 구성에서 가열부재(510)을 더 부가하는 구성으로서, 가열부재(510)를 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 투광창(60)과 센서 내장부(610)의 뒷면에 밀착되도록 설치하고, 이로부터 열을 발생시켜 플라즈마 환경에서 투광창(60)의 오염을 야기하는 가스와 부산물이 투광창(60)에 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
도 13을 참조하면, 도 8에 도시되는 구성에서 광가이드부재(520)을 더 부가하는 구성으로서, 광가이드부재(520)를 투광창(60)의 전면에 밀착되도록 설치하여 플라즈마 환경에서 투광창(60)의 오염을 야기하는 가스와 부산물이 투광창(60)에 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
광가이드부재(520)를 설치하는 경우 진공챔버(10)의 내벽에 굴곡이 발생하는 것을 방지하기 위하여 평탄부재(530)를 추가적으로 설치하여 플라즈마의 균일한 생성을 유지할 수 있다.
도 14를 참조하면, 도 9에 도시되는 구성에서 광가이드부재(520)를 더 부가하는 구성으로서, 광가이드부재(520)를 투광창(60)의 전면에 밀착되도록 설치하여 플라즈마 환경에서 투광창(60)의 오염을 야기하는 가스와 부산물이 투광창(60)에 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
광가이드부재(520)를 설치하는 경우 진공챔버(10)의 내벽에 굴곡이 발생하는 것을 방지하기 위하여 센서 내장부(610)와 광가이드부재(520)가 서로 동일한 면을 이루도록 하여 플라즈마의 균일한 생성을 유지할 수 있다.
도 15를 참조하면, 도 10에 도시되는 구성에서 가열부재(510)을 더 부가하는 구성으로서, 가열부재(510)를 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 투광창(60)의 뒷면에 밀착되도록 설치하고, 이로부터 열을 발생시켜 플라즈마 환경에서 투광창(60)의 오염을 야기하는 가스와 부산물이 투광창(60)에 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
도 16을 참조하면, 도 10에 도시되는 구성에서 광가이드부재(520)를 더 부가하는 구성으로서, 광가이드부재(520)를 투광창(60)의 전면에 밀착되도록 설치하여 플라즈마 환경에서 투광창(60)의 오염을 야기하는 가스와 부산물이 투광창(60)에 흡착되는 것을 억제할 수 있다.
광가이드부재(520)를 설치하는 경우 진공챔버(10)의 내벽에 굴곡이 발생하는 것을 방지하기 위하여 평탄부재(530)를 추가적으로 설치하여 플라즈마의 균일한 생성을 유지할 수 있다.
도 17은 광방출 감지 센서, 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서가 기판 지지부에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 17을 참조하면, 플라즈마 공정 시스템의 플라즈마 공정 분석부(400)는 마이크로웨이브 분석기(110), 광방출 분광기(210), 온도 분석기(310)를 통하여 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)에서 감지되는 신호를 복합적으로 분석하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행한다.
플라즈마 공정 시스템은 진공챔버(10) 내의 기판 지지부(20) 상에 반도체 또는 디스플레이 기판(30)을 위치시키고 플라즈마 생성 가스를 주입한 후 전원공급부(40)와 매칭 회로(50)를 통하여 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 생성한다.
송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)는 플라즈마를 생성하여 플라즈마 공정이 진행되는 동안 실시간으로 플라즈마의 상태를 측정하고 마이크로웨이브 분석기(110), 광방출 분광기(210), 온도 분석기(310)를 통하여 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 분석한다.
플라즈마 공정 분석부(400)는 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 복합적으로 분석하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행한다.
송수신안테나 내장 센서(100)는 플라즈마의 컷오프 주파수를 측정하여 플라즈마 밀도를 알 수 있으나, 진공챔버 내에 매립되는 위치에 따라서 매립시 많은 비용이 소모될 수 있고, 매립되는 깊이에 따라 측정된 수치에 변화가 발생하므로 측정된 수치의 보정이 필요하므로, 광방출 감지 센서(200)가 설치되는 투광창(60)에 매립하거나 투광창(60) 주변에 설치하는 것이 바람직하다.
송수신안테나 내장 센서(100)와 온도 센서(300)는 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 하여 기판 지지부(20)에 매립되고, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하다.
기판 지지부(20) 상에 기판이 위치하여 플라즈마 공정에 의하여 증착 또는 식각 공정이 완료된 후 상기 기판이 이동되고, 기판 지지부(20) 상에 다른 기판을 위치시키기 전에 마이크로웨이브 분석기(110), 광방출 분광기(210), 온도 분석기(310)를 동작시켜 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 분석하게 된다.
도 18은 광방출 감지 센서, 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서가 기판 지지부에 내장되고 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 18을 참조하면, 기판 지지부(20)와 투광창(60)에 각각 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)가 내장되어 각 영역에서 플라즈마 진단이 이루어질 수 있다.
도 19는 광방출 감지 센서, 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서가 기판 지지부에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 19를 참조하면, 송수신안테나 내장 센서(100)와 온도 센서(300)는 광방출 감지 센서(200)를 중심으로 하여 기판 지지부(20)에 매립되고, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하며, 복수개의 송수신안테나 내장 센서(100)가 기판 지지부(20)에 매립될 수 있다.
스위칭소자(111)는 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)와 마이크로웨이브 분석기(110) 사이에 설치되어 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)로 신호를 전달하고 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)로부터 신호를 수신하여 하나의 마이크로웨이브 분석기(110)에서 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)의 신호를 처리할 수 있도록 한다.
도 20은 광방출 감지 센서, 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서가 기판 지지부에 내장되고 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 20을 참조하면, 기판 지지부(20)와 투광창(60)에 각각 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(200), 온도 센서(300)가 내장되어 각 영역에서 플라즈마 진단이 이루어질 수 있으며, 복수개의 송수신안테나 내장 센서(100)가 기판 지지부(20)와 투광창(60)에 매립될 수 있다.
스위칭소자(111)는 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)와 마이크로웨이브 분석기(110) 사이에 설치되어 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)로 신호를 전달하고 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)로부터 신호를 수신하여 하나의 마이크로웨이브 분석기(110)에서 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)의 신호를 처리할 수 있도록 한다.
도 21은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 에지링에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 21을 참조하면, 광방출 감지 센서(200)는 기판 지지부(20)에 매립되고 송수신안테나 내장 센서(100)와 온도 센서(300)는 에지링(21)에 매립되고, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하며, 복수개의 송수신안테나 내장 센서(100)가 에지링(21)에 매립될 수 있다. 또한 광방출 감지 센서(200)도 에지링(21)에 매립될 수 있다.
도 22는 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 에지링에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 22를 참조하면, 기판 지지부(20), 에지링(21), 투광창(60)에 각각 송수신안테나 내장 센서(100), 온도 센서(300)가 내장되어 각 영역에서 플라즈마 진단이 이루어질 수 있으며, 복수개의 송수신안테나 내장 센서(100)가 기판 지지부(20)와 투광창(60)에 매립될 수 있다.
광방출 감지 센서(200)는 기판 지지부(20) 또는 에지링(21)에 매립되고 송수신안테나 내장 센서(100)와 온도 센서(300)는 에지링(21)에 매립되며, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하며, 복수개의 송수신안테나 내장 센서(100)가 에지링(21)에 매립될 수 있다.
광방출 감지 센서(200)가 설치되는 투광창(60)에도 송수신안테나 내장 센서(100)와 온도 센서(300)가 내장되어 플라즈마 진단이 함께 이루어질 수 있다.
도 23은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 에지링에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 23을 참조하면, 광방출 감지 센서(200)는 기판 지지부(20)에 매립되고 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)와 복수의 온도 센서(300)가 에지링(21)에 매립되고, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하며, 또한 광방출 감지 센서(200)도 에지링(21)에 매립될 수 있다.
스위칭소자(111)는 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)와 마이크로웨이브 분석기(110) 사이에 설치되어 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)로 신호를 전달하고 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)로부터 신호를 수신하여 하나의 마이크로웨이브 분석기(110)에서 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)의 신호를 처리할 수 있도록 한다.
도 24는 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 에지링에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 24를 참조하면, 광방출 감지 센서(200)는 기판 지지부(20)에 매립되고 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)와 복수의 온도 센서(300)가 에지링(21)에 매립되고, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하며, 또한 광방출 감지 센서(200)도 에지링(21)에 매립될 수 있다.
광방출 감지 센서(200)가 설치되는 투광창(60)에도 송수신안테나 내장 센서(100)와 온도 센서(300)가 내장되어 플라즈마 진단이 함께 이루어질 수 있다.
도 25는 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 기판에 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 25를 참조하면, 광방출 감지 센서(200)는 기판 지지부(20)에 매립되고 송수신안테나 내장 센서(100)와 온도 센서(300)는 기판(30)에 매립되고, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하며, 복수개의 송수신안테나 내장 센서(100)가 기판(30)에 매립될 수 있다.
도 26은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 기판에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 26을 참조하면, 기판(30)과 투광창(60)에 각각 송수신안테나 내장 센서(100), 온도 센서(300)가 내장되어 각 영역에서 플라즈마 진단이 이루어질 수 있고, 광방출 감지 센서(200)는 기판 지지부(20)에 내장되고 투광창(60)에도 설치될 수 있다.
도 27은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 기판에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 27을 참조하면, 기판(30)과 투광창(60)에 각각 송수신안테나 내장 센서(100), 온도 센서(300)가 내장되어 각 영역에서 플라즈마 진단이 이루어질 수 있고, 광방출 감지 센서(200)는 기판 지지부(20)에 내장되고 투광창(60)에도 설치될 수 있으며, 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)가 기판(30)에 내장될 수 있다.
도 28은 광방출 감지 센서는 기판 지지부에 내장되고 송수신안테나 내장 센서, 온도 센서는 기판에 내장되며, 광방출 감지 센서가 설치되는 투광창에 송수신안테나 내장 센서와 온도 센서가 내장되는 플라즈마 공정 시스템의 다른 일실시예를 도시한다.
도 28을 참조하면, 기판(30)과 투광창(60)에 각각 송수신안테나 내장 센서(100), 온도 센서(300)가 내장되어 각 영역에서 플라즈마 진단이 이루어질 수 있고, 광방출 감지 센서(200)는 기판 지지부(20)에 내장되고 투광창(60)에도 설치될 수 있으며, 복수의 송수신안테나 내장 센서(100)는 마이크로웨이브 분석기(110)와 무선으로 연결될 수도 있다.
도 29는 본 발명의 일실시예인 플라즈마 공정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 29를 참조하면, 플라즈마 공정 방법은 송수신안테나 내장 센서(100)에서 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 단계(S100)를 수행하고, 마이크로웨이브 분석기(110)에서 상기 송수신안테나 내장 센서(100)의 마이크로웨이브를 분석하는 단계(S200)를 수행한다.
마이크로웨이브 분석기(110)는 투과파 또는 반사파의 진폭, 위상, 주파수를 분석할 수 있으며, 특히 플라즈마의 주파수 스펙트럼으로부터 컷오프 주파수를 도출하여 플라즈마 밀도를 알 수 있다.
광방출 감지 센서(200)는 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 단계(S300)를 수행하고, 광방출 분광기(210)에서 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계(S400)를 수행한다.
광방출 감지 센서(200)와 광방출 분광기(210)는 플라즈마로부터 방출되는 빛을 분광하여 빛의 파장을 분석함으로써 플라즈마 내에 포함되어 있는 입자의 종류와 그 에너지 세기를 파악하여 식각 또는 증착 공정 진행 중 종료점(End-point)를 검출하는 EPD(End-Point Detection) 기능을 제공할 수 있고, 플라즈마 이상방전을 감지하여 PEM(Plasma Emission Mornitoring) 기능을 제공할 수 있으나, 입자 성분의 상대적인 양을 측정할 있을 뿐이고 절대적인 양을 측정할 수 없으며, 플라즈마 발생시 진공챔버 내의 벽면에 증착되는 물질들에 의하여 측정 오차가 누적된다.
광방출 감지 센서(200)에 의해서 측정되는 빛의 세기가 감소하고, 광방출 감지 센서(200) 주변에 설치된 송수신안테나 내장 센서(100)에 의해서 측정되는 마이크로웨이브의 컷오프 주파수에 변화가 없는 경우에 진공챔버의 벽면과 투광창(60)에 증착되는 물질에 의하여 측정 오차가 누적된다고 판단할 수 있다.
플라즈마 공정 분석부(400)에서 상기 광방출 분광기(210)에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기(110)에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서(200)의 측정 오류를 보상하거나 진공챔버(10)의 클리닝 여부를 판단하는 단계(S500)를 수행한다.
도 30은 본 발명의 다른 일실시예인 플라즈마 공정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 30을 참조하면, 송수신안테나 내장 센서(100)에서 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 단계(S100)를 수행하고, 마이크로웨이브 분석기(110)에서 상기 송수신안테나 내장 센서(100)의 마이크로웨이브를 분석하는 단계(S200)를 수행한다.
광방출 감지 센서에서 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 단계(S300)를 수행하고, 광방출 분광기에서 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계(S400)를 수행한다.
플라즈마 공정 분석부(400)는 상기 광방출 분광기(210)에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기(110)에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 단계(S510)를 수행한다.
또한 이와 같은 플라즈마 공정 방법의 흐름도는 컴퓨터프로그램으로 구현될 수 있으며, 본 발명의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다는 점에서 하나의 하드웨어 또는 개별적인 하드웨어에서 구동되는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 또한 본 발명의 플라즈마 공정 방법은 컴퓨터프로그램으로서 저장매체에 기록되어 구현될 수도 있다.
10: 진공챔버
20: 기판 지지부
21: 에지링
30: 기판
40: 전원공급부
50: 매칭 회로
60: 투광창
100: 송수신안테나 내장 센서
101: 송신안테나
102: 수신안테나
110: 마이크로웨이브 분석기
200: 광방출 감지 센서
210: 광방출 분광기
220: 광섬유
300: 온도 센서
310: 온도 분석기
400: 플라즈마 공정 분석부
510: 가열부재
520: 광가이드부재
530: 평탄부재
610: 센서 내장부

Claims (18)

  1. 플라즈마 진단 장치에 있어서,
    가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 송수신안테나 내장 센서;
    상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 마이크로웨이브 분석기;를 포함하고,
    상기 송수신안테나 내장 센서는, 진공챔버 내의 소정의 위치에서 1.5 mm 이하의 깊이로 매립되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    투광창을 통하여 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 광방출 감지 센서;
    상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기;
    플라즈마 공정을 제어하는 플라즈마 공정 분석부;를 더 포함하고,
    상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하거나 진공챔버의 클리닝 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    진공챔버 내의 온도를 감지하는 온도 센서;
    상기 온도 센서에서 감지하는 진공챔버 내의 온도를 분석하는 온도 분석기;를 더 포함하고,
    상기 온도 분석기에 의하여 진공챔버, 기판 지지부, 에지링 중 적어도 하나의 온도가 사전 설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우에 상기 플라즈마 공정 분석부는 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력 또는 가스 압력를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 송수신안테나 내장 센서는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마를 투과하는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 송수신안테나 내장 센서는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마로부터 반사되는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 송수신안테나 내장 센서 및/또는 상기 온도 센서는 상기 투광창에 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 송수신안테나 내장 센서 및/또는 상기 온도 센서는 센서 내장부에 매립되어 상기 투광창에 인접되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 송수신안테나 내장 센서 및/또는 상기 온도 센서는 상기 투광창에 밀착 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 투광창에 가열부재가 밀착 설치되어 상기 투광창의 오염을 방지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 투광창에 광가이드부재가 밀착 설치되어 상기 투광창의 오염을 방지하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  12. 플라즈마 진단 장치에 있어서,
    가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 송수신안테나 내장 센서;
    상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 마이크로웨이브 분석기;
    투광창을 통하여 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 광방출 감지 센서;
    상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기;
    플라즈마 공정을 제어하는 플라즈마 공정 분석부;를 포함하고,
    상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 송수신안테나 내장 센서는 1.5 mm 이하의 깊이로 기판 지지부에 매립되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 진단 장치.
  14. 플라즈마 진단 장치를 포함하는 플라즈마 공정 시스템에 있어서,
    플라즈마를 생성하는 진공챔버;
    기판을 지지하는 기판지지부;
    상기 진공챔버의 벽면에 형성되는 투광창;
    가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 송수신안테나 내장 센서;
    상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 마이크로웨이브 분석기;
    플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 광방출 감지 센서;
    상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기;
    플라즈마 공정을 제어하는 플라즈마 공정 분석부;를 포함하고,
    상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하거나 진공챔버의 클리닝 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
  15. 플라즈마 진단 장치를 포함하는 플라즈마 공정 시스템에 있어서,
    플라즈마를 생성하는 진공챔버;
    기판을 지지하는 기판지지부;
    상기 진공챔버의 벽면에 형성되는 투광창;
    가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 송수신안테나 내장 센서;
    상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 마이크로웨이브 분석기;
    플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 광방출 감지 센서;
    상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기;
    플라즈마 공정을 제어하는 플라즈마 공정 분석부;를 포함하고,
    상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 시스템.
  16. 플라즈마 공정 방법에 있어서,
    송수신안테나 내장 센서에서 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 단계;
    마이크로웨이브 분석기에서 상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 단계;
    광방출 감지 센서에서 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 단계;
    광방출 분광기에서 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계;
    플라즈마 공정 분석부에서 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하거나 진공챔버의 클리닝 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 방법.
  17. 플라즈마 공정 방법에 있어서,
    송수신안테나 내장 센서에서 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 수신하는 단계;
    마이크로웨이브 분석기에서 상기 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하는 단계;
    광방출 감지 센서에서 플라즈마로부터 방출되는 광을 감지하는 단계;
    광방출 분광기에서 상기 광방출 감지 센서에서 감지하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계;
    플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 마이크로웨이브 분석기에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 공정 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항의 플라즈마 공정 방법을 실행시키기 위하여 저장매체에 기록되는 컴퓨터프로그램.
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000074123A1 (fr) * 1999-05-31 2000-12-07 Tokyo Electron Limited Fenetre transparente pour chambre de traitement d'appareil de traitement et son procede de production
KR100854082B1 (ko) * 2007-03-06 2008-08-25 중앙대학교 산학협력단 플라즈마 식각 장치를 이용하여 시즈닝 하는 방법
US20150318220A1 (en) * 2014-05-05 2015-11-05 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and measurement method
KR20180114435A (ko) * 2017-04-10 2018-10-18 서울대학교산학협력단 Oes 기반의 플라즈마 상태 변수 제어 장치
KR102160211B1 (ko) 2019-05-31 2020-09-25 한국기초과학지원연구원 Oes 장치를 포함하는 플라즈마 장치 및 전극
KR102162826B1 (ko) 2019-01-31 2020-10-07 한국표준과학연구원 평면형 플라즈마 진단 장치
KR102193678B1 (ko) 2019-03-21 2020-12-21 한국표준과학연구원 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 웨이퍼형 플라즈마 진단 장치
KR102193694B1 (ko) 2019-03-21 2020-12-21 한국표준과학연구원 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 정전척
KR20210097419A (ko) 2020-01-30 2021-08-09 창원대학교 산학협력단 우수한 분산성 및 균일한 입도를 가지는 나노분말의 제조방법
KR20210106301A (ko) * 2020-02-20 2021-08-30 한국표준과학연구원 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치
KR102340564B1 (ko) 2021-02-19 2021-12-20 한국표준과학연구원 플라즈마 이온 밀도 측정 장치와 이를 이용한 플라즈마 진단 장치

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000074123A1 (fr) * 1999-05-31 2000-12-07 Tokyo Electron Limited Fenetre transparente pour chambre de traitement d'appareil de traitement et son procede de production
KR100854082B1 (ko) * 2007-03-06 2008-08-25 중앙대학교 산학협력단 플라즈마 식각 장치를 이용하여 시즈닝 하는 방법
US20150318220A1 (en) * 2014-05-05 2015-11-05 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and measurement method
KR20180114435A (ko) * 2017-04-10 2018-10-18 서울대학교산학협력단 Oes 기반의 플라즈마 상태 변수 제어 장치
KR102162826B1 (ko) 2019-01-31 2020-10-07 한국표준과학연구원 평면형 플라즈마 진단 장치
KR102193678B1 (ko) 2019-03-21 2020-12-21 한국표준과학연구원 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 웨이퍼형 플라즈마 진단 장치
KR102193694B1 (ko) 2019-03-21 2020-12-21 한국표준과학연구원 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 정전척
KR102160211B1 (ko) 2019-05-31 2020-09-25 한국기초과학지원연구원 Oes 장치를 포함하는 플라즈마 장치 및 전극
KR20210097419A (ko) 2020-01-30 2021-08-09 창원대학교 산학협력단 우수한 분산성 및 균일한 입도를 가지는 나노분말의 제조방법
KR20210106301A (ko) * 2020-02-20 2021-08-30 한국표준과학연구원 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치
KR102318600B1 (ko) 2020-02-20 2021-10-28 한국표준과학연구원 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치
KR102340564B1 (ko) 2021-02-19 2021-12-20 한국표준과학연구원 플라즈마 이온 밀도 측정 장치와 이를 이용한 플라즈마 진단 장치

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