WO2023075349A1 - 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법 - Google Patents

테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2023075349A1
WO2023075349A1 PCT/KR2022/016322 KR2022016322W WO2023075349A1 WO 2023075349 A1 WO2023075349 A1 WO 2023075349A1 KR 2022016322 W KR2022016322 W KR 2022016322W WO 2023075349 A1 WO2023075349 A1 WO 2023075349A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wafer
plasma
emitter
optical system
detector
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/016322
Other languages
English (en)
French (fr)
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
Priority claimed from KR1020210181471A external-priority patent/KR102676683B1/ko
Application filed by 한양대학교 산학협력단 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Publication of WO2023075349A1 publication Critical patent/WO2023075349A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581—Investigating 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes

Definitions

  • 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.
  • a process of forming a thin film layer made of various materials on a wafer is essentially used.
  • the process of forming the thin film layer includes a plasma deposition process and a plasma etching process.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
  • the present invention provides a plasma process monitoring device using terahertz waves.
  • 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.
  • a first monitoring module for monitoring plasma formed inside the plasma chamber during a plasma process for forming a film on the wafer a first monitoring module for monitoring plasma formed inside the plasma chamber during a plasma process for forming a film on the wafer
  • 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.
  • the terahertz waves may be provided in a pulsed type.
  • 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.
  • 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.
  • the first emitter generates the terahertz waves while moving in a width direction of the first transmission window
  • 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 .
  • 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.
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the second emitter generates the terahertz waves while moving in the width direction of the third transmission window
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the present invention provides a plasma process monitoring method using terahertz waves.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 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.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 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.
  • FIG. 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.
  • FIG. 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.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a plasma process monitoring apparatus using terahertz waves according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 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.
  • FIG. 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.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating 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.
  • 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.
  • 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.
  • connection is used to mean both indirectly and directly connecting a plurality of components.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining a plasma process monitoring device using terahertz waves according to an embodiment of the present invention
  • 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
  • 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.
  • FIG. 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
  • 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.
  • the plasma process monitoring apparatus 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.
  • THz waves 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.
  • 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.
  • 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.
  • the first transmission window 11 , the second transmission window 12 , and the third transmission window 13 may be made of a material capable of transmitting terahertz waves.
  • 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.
  • it may be made of any one material selected from a candidate material group including quartz (SiO 2 ).
  • 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.
  • pulsed terahertz waves contain numerous frequencies, they have the advantage of being able to be detected at once.
  • 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.
  • a plasma process monitoring apparatus 100 may include a first monitoring module 110 and a second monitoring module 120 .
  • the first monitoring module 110 may be disposed outside the plasma chamber 10 into which a wafer is inserted.
  • the first monitoring module 110 may be disposed outside the plasma chamber 10 in a direction parallel to the width direction of the wafer.
  • 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.
  • the first monitoring module 110 may include a first emitter 111 , a first detector 112 and a first calculation unit 113 .
  • 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.
  • the first emitter 111 may generate pulsed terahertz waves in the direction of the first transmission window 11 .
  • 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.
  • 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 .
  • 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).
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 .
  • 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. .
  • 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 .
  • the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of a lens.
  • the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of, for example, a convex lens.
  • the first transmission window 11 and the second transmission window 12 may serve as a flat lens.
  • the first optical system 114 and the second optical system 115 may be provided in the form of F-THETA lenses, for example.
  • the first transmission window 11 and the second transmission window 12 may similarly serve as flat lenses.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the second monitoring module 120 may monitor the wafer through any one of the transmission mode and the reflection mode.
  • 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.
  • 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 .
  • the second emitter 121 may generate pulsed terahertz waves in the direction of the third transmission window 13 .
  • 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.
  • the second detector 122 may detect pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121 and transmitted through the wafer.
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • 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
  • the third optical system 124 And a fourth optical system 125 may be further included.
  • the third optical system 124 and the fourth optical system 125 may be disposed outside the plasma chamber 10 .
  • 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.
  • 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 .
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • 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 .
  • FIGS. 9 to 12 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 .
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a plasma process monitoring device using terahertz waves according to another embodiment of the present invention
  • 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
  • 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.
  • a plasma process monitoring apparatus 200 may include a first monitoring module 210 and a second monitoring module 220 .
  • 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.
  • the first monitoring module 210 may include a first emitter 211, a first detector 212, and a first calculation unit 213. there is.
  • 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 .
  • 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 .
  • 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.
  • 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 .
  • 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
  • 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.
  • 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.
  • the second monitoring module 220 may monitor the wafer through any one of the transmission mode and the reflection mode.
  • 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.
  • 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 .
  • 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 .
  • 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.
  • 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 .
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • 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 .
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 .
  • 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
  • FIG. 15 is a graph showing a change in the extinction coefficient of pulsed terahertz waves for each wafer.
  • 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.
  • FIG. 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
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • FIG. 21 is a graph showing waveforms of terahertz waves collected through a transmission mode of a pulsed terahertz device.
  • 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.
  • 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.
  • FIG. 25 a plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 25 .
  • reference numerals of each component refer to FIGS. 1 to 8 .
  • 25 is a flowchart illustrating a plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention.
  • the plasma process monitoring method using terahertz waves according to an embodiment of the present invention may include steps S110 and S120.
  • 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.
  • 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.
  • first, pulsed terahertz waves may be generated toward the inside of the plasma chamber 10 through the first emitter 111 .
  • 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 .
  • 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 .
  • 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 .
  • 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. Any one or a combination thereof may be provided.
  • 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.
  • the step of monitoring the plasma in step S110 and the step of monitoring the wafer in step S120 may be performed simultaneously.
  • step S120 the state of the wafer may be analyzed based on the detected signal of the pulsed terahertz wave passing through the wafer.
  • 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.
  • step S120 pulsed terahertz waves generated from the second emitter 121 and passing through the wafer may be detected through the second detector 122 .
  • 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 .
  • 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 .
  • the third optical system 124 and the fourth optical system 124 may be disposed outside the plasma chamber 10 .
  • the state of the wafer may be analyzed based on the detected signal of the pulsed terahertz wave reflected from the wafer.
  • pulsed terahertz waves may be generated toward the wafer through the second emitter 121 provided on the upper side of the wafer.
  • 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.
  • 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 .
  • 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.

Landscapes

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

Abstract

테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치가 제공된다. 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.

Description

테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법
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.
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.
종래에는 예를 들어, 반도체 제조 시, 플라즈마 공정에 따른 박막의 증착 및 식각 상태에 대하여 모니터링하였다.
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.
이에, 플라즈마 공정 중, 박막의 증착 및 식각 상태는 물론, 플라즈마의 상태까지 동시에 혹은 한꺼번에 모니터링할 수 있는 장치의 개발이 필요한 실정이다.
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.
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.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치를 제공한다.
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.
일 실시 예에 따르면, 상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
한편, 본 발명은, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법을 제공한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이러한 제1 에미터(111)는 제1 투과 윈도우(11) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.
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.
이러한 제1 디텍터(112)는 제1 에미터(111)로부터 발생되어 플라즈마 챔버(10) 내부에 형성된 플라즈마를 통과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 이러한 제1 광학계(114)와 제2 광학계(115)는 렌즈 형태로 구비될 수 있다.
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.
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.
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.
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.
이러한 제2 모니터링 모듈(120)은 테라헤르츠파를 이용하여, 플라즈마 공정을 통해 표면에 막이 형성되는 웨이퍼를 모니터링할 수 있다.
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.
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.
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.
이러한 제2 에미터(121)는 제3 투과 윈도우(13) 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.
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.
이러한 제2 디텍터(122)는 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이러한 제3 디텍터(126)는 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.
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.
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.
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치에 대하여 도 9 내지 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이러한 제3 디텍터(226)는 제2 에미터(221)로부터 발생되어 웨이퍼에 조사된 후 상기 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
또한, 도 22 내지 도 24는 본 발명의 투과 모드를 이용한 플라즈마 공정 조건 별 테라헤르츠파, 이의 세기 변화 및 위상 변화를 나타낸 그래프들이다.
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.
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.
도 25는 본 발명의 일 실시 예에 따른 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 방법을 나타낸 흐름도이다.
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.
S110 단계
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.
상기 S110 단계에서는 먼저, 제1 에미터(111)를 통하여, 플라즈마 챔버(10)의 내부 방향으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.
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.
그 다음, S110 단계에서는 제1 연산부(113)를 통하여, 제1 디텍터(112)에서 검출된 신호에 기반하여 플라즈마의 상태를 분석할 수 있다.
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.
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.
S120 단계
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.
S120 단계에서는 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.
이를 위해, 상기 S120 단계에서는 먼저, 웨이퍼의 상측에 마련되는 제2 에미터(121)를 통하여, 웨이퍼 측으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.
그 다음, S120 단계에서는 제2 디텍터(122)를 통하여, 제2 에미터(121)로부터 발생되어 웨이퍼를 투과하는 펄스형 테라헤르츠파를 검출할 수 있다.
그 다음, S120 단계에서는 제2 연산부(123)를 통하여, 제2 디텍터(122)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.
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.
여기서, 상기 제3 광학계(124)와 제4 광학계(124)는 플라즈마 챔버(10)의 외부에 배치될 수 있다.
한편, 상기 S120 단계에서는 웨이퍼로부터 반사되는 펄스형 테라헤르츠파를 검출한 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수도 있다.
이를 위해, 상기 S120 단계에서는 웨이퍼의 상측에 마련되어 있는 제2 에미터(121)를 통하여, 웨이퍼 측으로 펄스형 테라헤르츠파를 발생시킬 수 있다.
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.
그 다음, S120 단계에서는 제3 연산부(127)를 통하여, 제3 디텍터(126)에서 검출된 신호에 기반하여 웨이퍼의 상태를 분석할 수 있다.
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.
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.

Claims (14)

  1. 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.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 테라헤르츠파는 펄스형(pulsed type)으로 제공되는, 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
PCT/KR2022/016322 2021-10-29 2022-10-25 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법 WO2023075349A1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210146359 2021-10-29
KR10-2021-0146359 2021-10-29
KR1020210181471A KR102676683B1 (ko) 2021-10-29 2021-12-17 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법
KR10-2021-0181471 2021-12-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023075349A1 true WO2023075349A1 (ko) 2023-05-04

Family

ID=86159763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/016322 WO2023075349A1 (ko) 2021-10-29 2022-10-25 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023075349A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080278721A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-13 Samsung Electronics Co. Ltd. Methods and systems for monitoring state of plasma chamber
KR101553149B1 (ko) * 2014-03-26 2015-09-14 (주)쎄미시스코 두께 변화 측정 장치
KR101739628B1 (ko) * 2014-12-30 2017-05-24 한양대학교 산학협력단 테라헤르츠파를 이용한 반도체 웨이퍼 분석장치 및 그의 분석방법
WO2019046689A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-07 Azbil North America Research and Development, Inc. APPARATUS AND METHOD FOR REAL-TIME NON-INVASIVE COMPOSITION DETECTION AND IMAGING
KR20200070509A (ko) * 2018-12-07 2020-06-18 삼성디스플레이 주식회사 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 이를 이용한 레이저 결정화 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080278721A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-13 Samsung Electronics Co. Ltd. Methods and systems for monitoring state of plasma chamber
KR101553149B1 (ko) * 2014-03-26 2015-09-14 (주)쎄미시스코 두께 변화 측정 장치
KR101739628B1 (ko) * 2014-12-30 2017-05-24 한양대학교 산학협력단 테라헤르츠파를 이용한 반도체 웨이퍼 분석장치 및 그의 분석방법
WO2019046689A1 (en) * 2017-09-01 2019-03-07 Azbil North America Research and Development, Inc. APPARATUS AND METHOD FOR REAL-TIME NON-INVASIVE COMPOSITION DETECTION AND IMAGING
KR20200070509A (ko) * 2018-12-07 2020-06-18 삼성디스플레이 주식회사 레이저 결정화 장치의 모니터링 시스템 및 이를 이용한 레이저 결정화 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017217673A1 (en) Apparatus and method for measuring dust
WO2022119010A1 (ko) 플라즈마 공정의 모니터링 장치 및 방법, 및 이 모니터링 방법을 이용한 기판 처리 방법
WO2015030343A1 (en) Optical element rotation type mueller-matrix ellipsometer and method for measuring mueller-matrix of sample using the same
WO2022114452A1 (ko) 레이저 파워 스캐닝을 이용한 고정확 광학식 입자 측정 장치 및 입자 측정 방법
WO2021101069A1 (ko) 기계 학습 모델을 이용한 반도체 소자 테스트 장치 및 방법
WO2018110953A1 (en) Substrate processing apparatus and method using the same
WO2020045852A1 (ko) 시편 두께 측정 장치 및 시편 두께 측정 방법
WO2017039171A1 (ko) 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법
WO2019199019A1 (ko) 테라헤르츠파 기반 결함 측정 장치 및 방법
WO2014182088A9 (ko) 가스 공급 장치
WO2022234892A1 (ko) 검출 유니트 및 이를 구비하는 반도체 필름층 검사 장치 및 이를 이용한 검사 방법
WO2023075349A1 (ko) 테라헤르츠파를 이용한 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 그 모니터링 방법
WO2023120794A1 (ko) 기준 반도체 소자를 이용한, 반도체 소자의 방사선 평가 방법, 반도체 소자의 방사선 평가 시스템, 빔의 특성 평가 방법, 및 빔의 특성 평가 시스템
WO2020075955A1 (ko) 롤 간 상대적 자세정보 검출장치 및 이를 이용한 롤 정렬상태 측정방법
WO2015141918A1 (ko) 실시간 영점조절이 가능한 색차계모듈 및 이를 이용한 색상계측기
WO2020231113A1 (ko) 치수 측정용 지그 및 그를 포함하는 치수 측정 장치
WO2024019250A1 (ko) 입자 측정 디바이스
WO2020222454A1 (ko) 두께 측정 장치
WO2024019249A1 (ko) 입자 측정 디바이스
WO2023033563A1 (ko) 수질 검사기
WO2024019248A1 (ko) 입자 측정 디바이스
WO2021015517A1 (ko) 두께 측정 장치
WO2019009513A1 (ko) 선형 가변 차동 변환기
WO2021020604A1 (ko) 편광에 따른 각도분해 분광간섭 영상을 이용한 다층박막 두께 및 굴절률 측정장치 및 측정방법
WO2019059720A2 (ko) 액정 배향용 필름의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22887545

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1