WO2023158227A1 - Plasma process monitoring method, plasma process monitoring device, and plasma generation device - Google Patents

Plasma process monitoring method, plasma process monitoring device, and plasma generation device Download PDF

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WO2023158227A1
WO2023158227A1 PCT/KR2023/002230 KR2023002230W WO2023158227A1 WO 2023158227 A1 WO2023158227 A1 WO 2023158227A1 KR 2023002230 W KR2023002230 W KR 2023002230W WO 2023158227 A1 WO2023158227 A1 WO 2023158227A1
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dielectric
plasma
thickness
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sinusoidal wave
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PCT/KR2023/002230
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Korean (ko)
Inventor
정진욱
서범준
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
    • H01J37/32935Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
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    • H01J2237/332Coating
    • H01J2237/3321CVD [Chemical Vapor Deposition]

Definitions

  • the present invention relates to a plasma process monitoring method, a plasma process monitoring device, and a plasma generating device, and more specifically, to a technique for measuring the thickness of a dielectric in real time by applying a plurality of multi-frequency sinusoidal voltages to plasma and a dielectric. It is an invention.
  • Plasma is an ionized gas, composed of positive ions, negative ions, electrons, excited atoms, molecules, and chemically very active radicals. Also called the fourth state.
  • This plasma contains ionized gas and is very useful in semiconductor manufacturing processes such as accelerating it using an electric or magnetic field or causing a chemical reaction to clean, etch, or deposit a wafer or substrate.
  • Capacitive coupled plasma (CCP) using radio frequency and inductively coupled plasma (ICP) are representative examples.
  • dielectric layer hereinafter referred to as dielectric
  • the product yield may decrease, and the plasma may be in an undesirable state. This is because there is a possibility that the deposition environment may be changed due to change.
  • the Langmuir probe method measures various process parameters such as electron temperature and plasma density from information on the current measured by the probe by inserting a probe into the plasma chamber and applying a voltage.
  • a plasma process monitoring device designed to solve the above-described problems, and can measure in real time while accurately measuring the thickness of a dielectric more effectively than the prior art Its purpose is to provide technology.
  • An object of the present invention is to provide a plasma process monitoring device, a plasma generating device, and a plasma process monitoring method capable of more accurately monitoring a deposition process by measuring in real time.
  • a plasma generating device includes a chamber in which plasma is generated, at least one sensor disposed inside the chamber, a voltage applicator for applying three or more voltages having different frequencies to the sensor, and an output current flowing through the sensor. It may include a measurement circuit unit for measuring and a data processing unit for calculating the thickness of the dielectric inside the chamber based on the information on the sine wave voltage and the information on the output current.
  • the data processor may calculate the thickness of the dielectric using an equivalent circuit model with a circuit configuration of a dielectric capacitor generated by depositing the dielectric, a sheath capacitor in a sheath region generated adjacent to the plasma, and a sheath resistance. .
  • the three or more voltages may include three or more sinusoidal voltages having different frequencies.
  • the three or more sinusoidal voltages may include a first sinusoidal wave, a second sinusoidal wave, and a third sinusoidal wave having different frequencies, and the voltage application unit simultaneously transmits the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave. It may be applied, or it may be applied with a time difference.
  • the data processing unit calculates the thickness of the dielectric based on the magnitude of current measured respectively and the impedance information of the equivalent circuit model. .
  • the data processing unit may recalculate the thickness of the dielectric based on information calculated in consideration of a fringing effect occurring in the dielectric.
  • the data processor may calculate the thickness of an edge ring in the chamber based on the information about the sine wave voltage and the information about the output current.
  • the plasma generating device further includes a control unit that calculates a difference between the calculated thickness of the edge ring and a preset reference thickness, and then moves the edge ring upward by the difference when the difference is out of a preset range.
  • a control unit that calculates a difference between the calculated thickness of the edge ring and a preset reference thickness, and then moves the edge ring upward by the difference when the difference is out of a preset range.
  • a plasma process monitoring apparatus includes a voltage applicator for applying three or more sinusoidal voltages having different frequencies to at least one sensor disposed inside a chamber in which plasma is generated, and a voltage applicator for measuring an output current flowing through the sensor. It may include a measurement circuit and a data processing unit that calculates the thickness of the dielectric inside the chamber based on the information about the sine wave voltage and the information about the output current.
  • the data processor may calculate the thickness of the dielectric using an equivalent circuit model with a circuit configuration of a dielectric capacitor generated by depositing the dielectric, a sheath capacitor in a sheath region generated adjacent to the plasma, and a sheath resistance. .
  • the three or more sinusoidal voltages include a first sinusoidal wave, a second sinusoidal wave, and a third sinusoidal wave having different frequencies, and the voltage application unit simultaneously applies the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave. Alternatively, it may be applied with a time difference.
  • the data processing unit calculates the thickness of the dielectric based on the magnitude of current measured respectively and the impedance information of the equivalent circuit model. .
  • the data processing unit may recalculate the thickness of the dielectric based on information calculated in consideration of a fringing effect occurring in the dielectric.
  • the data processor may calculate the thickness of an edge ring in the chamber based on the information about the sine wave voltage and the information about the output current.
  • the plasma process monitoring device further includes a control unit that calculates a difference between the calculated thickness of the edge ring and a preset reference thickness, and then moves the edge ring upward by the difference when the difference is out of a preset range.
  • a control unit that calculates a difference between the calculated thickness of the edge ring and a preset reference thickness, and then moves the edge ring upward by the difference when the difference is out of a preset range.
  • a plasma process monitoring method includes a voltage human step of applying three or more sinusoidal voltages having different frequencies to at least one sensor disposed inside a chamber in which plasma is generated, measuring an output current flowing through the sensor A current measuring step and a data processing step of calculating a thickness of a dielectric inside the chamber based on the information on the sine wave voltage and the information on the output current may be included.
  • the plasma process monitoring method, plasma process monitoring device, and plasma generating device accurately calculate the thickness of the actually deposited dielectric without being affected by the discharge conditions, unlike the prior art, even if the discharge conditions applied to the chamber are changed. And there is an advantage in that the thickness of the dielectric can be monitored in real time even when the dielectric is being generated during the actual deposition process.
  • the present invention measures the thickness of the dielectric based on the measured impedance value rather than the phase difference of the current, it is possible to measure the thickness more precisely than in the prior art, and further apply the frequency of the MHz band as well as the kHz band frequency However, there is an advantage in that the thickness of the dielectric can be accurately measured.
  • the present invention can also measure the thickness of the edge ring installed for the uniformity of the plasma generated inside the chamber in real time, when it is determined that the wear of the edge ring has progressed a lot, the edge ring is moved upward to reduce the plasma There is an advantage of maintaining uniformity.
  • FIG. 1 is a circuit diagram modeling between a plasma and a probe when a voltage is applied to the probe according to the prior art.
  • FIG. 2 is a perspective view of a plasma generating device according to an embodiment of the present invention when viewed from the side.
  • FIG. 3 is a block diagram showing some components of a plasma process monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for monitoring a plasma generating process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing the inside of a chamber as an equivalent circuit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing experimental results when the thickness of a dielectric is measured in consideration of a fringing effect according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing actual experimental results when the thickness of a dielectric is measured using an equivalent circuit model according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing experimental results when the thickness of a dielectric is measured by applying the plasma process monitoring method according to the present invention to a plasma chamber.
  • FIG. 9 is a diagram showing experimental results when the thickness of a dielectric is measured by applying the plasma process monitoring method according to the present invention to a display process chamber.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an edge ring compensation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a circuit diagram modeling between a plasma and a probe when a voltage is applied to the probe according to the prior art.
  • a sheath region is generally generated between the probe and the plasma.
  • the sheath area refers to a space in which quasi-neutrality is broken. Specifically, it refers to a dark space area where plasma does not emit light in the process of generating plasma within the chamber space. It happens.
  • a region in which the deposited organic or inorganic material falls off and impurity particles are formed is generated on the wall surface of the chamber where the plasma is formed, and the thus formed impurities form a dielectric material.
  • this region can be implemented as an equivalent circuit.
  • the sheath region located on the surface of the probe can be considered as a resistance component.
  • the dielectric is approximated as one capacitor (Cd, capacitor), and the sheath region is approximated as sheath resistance (Rs, sheath resistance). Since an equivalent model circuit can be implemented as shown in , the thickness of the dielectric can be measured by analyzing it.
  • a plasma process monitoring device designed to solve the above-described problems, and can measure in real time while accurately measuring the thickness of a dielectric more effectively than the prior art Its purpose is to provide technology.
  • the configuration and operating principle of the present invention will be described in detail through the following drawings.
  • FIG. 2 is a perspective view of a plasma generating device according to an embodiment of the present invention when viewed from the side.
  • the plasma generating device 1 includes a first sensor 20A, a second sensor 20B, and a first sensor ( 20A) and a voltage applying unit 30 for applying a preset voltage to the first sensor 20A, a chamber 40 serving as a main body of the plasma generating device 1 and a space in which plasma is generated, and a plasma generating device 100 )
  • the power module 50 for supplying power, the impedance matching unit 70 for matching the impedance of the antenna 60, and the current flowing through the first sensor 20A and the second sensor 20B are measured, and the measured It may include a plasma process monitoring device 100 that calculates various parameters of plasma based on the resulting values.
  • the chamber 40 may refer to a container having a space in which an object to be processed requiring plasma processing, such as a substrate, is provided and a space in which plasma P is generated.
  • a plurality of antennas 60 for generating plasma may be installed in the upper portion of the chamber 40, and the plurality of antennas 60 may be connected to an impedance matching unit 70 (matching box).
  • the impedance matching unit 70 may be connected to the power module 50 and the chamber 40 respectively, which supply power to the plasma generating device 100, and although not shown in the figure, a plasma generating source is located in the lower part of the chamber 40.
  • a pumping system for pumping a source gas or the like to become a source gas may be formed.
  • a plasma generating device generating plasma using a plurality of antennas 60 may be referred to as an inductively coupled plasma generating device.
  • the plasma generating device according to the present invention is not limited to an inductively coupled plasma generating device, and may be applied to both devices and methods for generating plasma using a capacitive coupling method. For convenience of description, the description will be made based on the inductively coupled plasma generating device shown in FIG. 2 .
  • the plasma process monitoring apparatus 100 may measure various variables of plasma generated inside the chamber 40 .
  • the variable referred to in the present invention refers to a variable that means various chemical and physical characteristics related to plasma, and is representative of the density of plasma generated inside the chamber 40, the temperature of electrons flowing inside the chamber and the probability distribution of electron energy, The thickness of the dielectric 10 formed on the wall of the chamber may be measured.
  • a plurality of sensors may be provided inside the chamber 40.
  • a first sensor 20A and a second sensor 20B capable of transmitting a sinusoidal wave to plasma may be provided.
  • the first sensor 20A and the second sensor 20B may be disposed to pass through one wall of the chamber 40 .
  • the first sensor 20A and the first sensor ( 20B) can be said to have the form of a floating probe.
  • the voltage application unit 30 may apply the generated voltage to the first sensor 20A and the second sensor 20B. As shown in FIG. 2 , the voltage application unit 30 is electrically connected to the first sensor 20A and the second sensor 20B, and the user's A preset voltage according to settings may be applied. The shape and size of the voltage applied to the first sensor 20A and the second sensor 20B by the voltage application unit 30 may be set differently according to the plasma generating environment, but in the form of a sine wave generated by an AC voltage. A plurality of voltages may be applied. For example, the voltage applicator 30 may apply three sine wave voltages having different frequencies w1 , w2 , and w3 to the sensor 20 .
  • the first sensor 20A and the second sensor 20B are disposed inside the chamber 40 and may be configured as probes made of metal to allow current to flow.
  • the plasma process monitoring apparatus 100 can measure the current flowing through the first sensor 20A and the second sensor 20B.
  • the arrangement of the plasma process monitoring device 100 in FIG. 2 is not limited thereto, and in another embodiment, the plasma process monitoring device 100 may be disposed between the first sensor 20A and the voltage applying unit 30. .
  • the voltage applicator 30 and the plasma process monitoring device 100 are shown as independent and separate components, but the embodiment of the present invention is not limited thereto, and the voltage applicator 30 is the plasma process monitoring device 100. ) may be implemented as being included in.
  • FIG. 3 is a block diagram showing some components of a plasma process monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the plasma process monitoring apparatus 1 includes a sensor 20 installed on one side of a plasma chamber 40, a measuring circuit unit 110 for measuring an output current of the sensor 20, and at least three After applying AC voltages having different frequencies, the data processing unit 120 calculates the thickness of the dielectric 10 deposited inside the chamber 40 based on the measured data, and the data processing unit 120 calculates the output current It may include an interface unit 130 that transmits data to the data processing unit 120 and a display unit 140 that displays monitoring information calculated from the data processing unit 120 .
  • the data processing unit 120 may apply an AC voltage to the sensor 20 while measuring and processing an output current from the sensor 20 . To this end, the data processing unit 120 calculates the thickness of the dielectric 10 from the control unit 121 that calculates the thickness of the dielectric 10 by receiving the output current obtained from the measuring circuit unit 110, and the actual output current. It may include a calculation unit 122 and an external communication unit 123 for transmitting and receiving calculated monitoring information to and from an external device.
  • the control unit 121 oscillates AC voltages having at least three different frequencies, commands the measurement circuit unit 110 to measure the output current, and monitors the plasma process by outputting or receiving the thickness of the dielectric 10 to the outside. It is possible to control the overall device (1).
  • a digital-to-analog converter 124 may be disposed adjacent to the controller 121 .
  • the calculation unit 122 receives the output current of the measurement circuit unit 110 and calculates thickness information of the dielectric 10 of the sensor 20 from the magnitude and phase difference of the output current.
  • the aforementioned sheath resistance (Rs), the sheath capacitor (Cs), and the thickness of the dielectric 10 calculated therefrom are calculated.
  • the external communication unit 123 transmits and receives the calculated monitoring information to and from external devices, mainly the computer 150 and the like.
  • the external communication unit 123 may be a wireless or wired communication means.
  • the process monitoring device 100 includes a data processing unit 120 that performs calculations and analyzes, There is an advantage that the computer performing the analysis and the analysis can be omitted.
  • the data processing unit 120 may be manufactured in the form of a single chip or may be manufactured in the form of a single board, the plasma process monitoring device 100, including the measurement circuit unit 110 and the interface unit 130 to be described later.
  • the data processing unit 120 may be a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or instructions. It can be implemented as a device that can execute and respond to (instruction).
  • the measurement circuit unit 110 is disposed between the data processing unit 120 and the sensor 20 and amplifies the alternating voltage oscillated by the data processing unit 120 through an op-amp 111 to obtain a sensor 20 , and the output current flowing through the sensor 20 can be sensed.
  • the output current is output to the analog-digital converter 141 (ADC) via the current measuring unit 112 having the measuring resistor 113 and the differential amplifier 114.
  • ADC analog-digital converter 141
  • the analog-to-digital converter 141 is provided adjacent to the measurement circuit unit 110 and can convert an analog signal into a digital signal and output it to the data processing unit 120 through the interface unit 130 .
  • the display unit 140 displays the monitoring information calculated by the data processing unit 120 to the operator.
  • the operator calculates the thickness of the dielectric 10 calculated from the data processing unit 120 through the display unit 140, specifically, in this embodiment, the output current measured from the measuring circuit unit 110 and the calculated through the data processing unit 120.
  • the thickness of the dielectric 10 can be easily monitored.
  • the plasma process monitoring device including the data processing unit 120, the measurement circuit unit 110, the analog-to-digital converter 141, the measurement circuit unit 140, and the interface unit 130 is detachably installed on one side of the chamber 40. It can be.
  • the plasma process monitoring apparatus 100 having such a configuration can realize a smaller size than the conventional one. That is, the conventional plasma process monitoring device must be separately provided with an external device such as a computer to calculate and analyze output data, and a data acquisition board (DAQ) to connect to the computer. In particular, since the size of the DAQ is large, there is a problem in miniaturizing the process monitoring device.
  • an external device such as a computer to calculate and analyze output data
  • a data acquisition board (DAQ) to connect to the computer.
  • DAQ data acquisition board
  • the data processing unit 120 receives an output signal such as an output current, calculates and analyzes it by itself, so that the computer 150 is not necessarily required, DAQ can be omitted, resulting in miniaturization.
  • DAQ can be omitted, connection with an external device may be performed through wired or wireless communication through the external communication unit 123 . Since plasma can be monitored only with the miniaturized process monitoring device 100, it is easy to move and has advantages in terms of installation and maintenance.
  • a sinusoidal alternating voltage of a single frequency is applied to measure the output current, and the sheath resistance (Rs) is derived from the information on the magnitude component of the measured first harmonic, and the dielectric
  • the discharge conditions applied to the chamber eg, applied power, type and flow rate of gas, internal pressure, etc.
  • the calculated thickness of the dielectric 10 and the actually deposited dielectric there is a problem that the error between the thicknesses of (10) is severe, and the method of measuring the thickness of the dielectric 10 using the phase difference also causes a large error in the phase difference measurement as the deposition film becomes thicker, resulting in poor reliability.
  • the plasma process monitoring method is a method of monitoring a plasma state inside the chamber 40 using the above-described plasma process monitoring apparatus 100 .
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the interior of a chamber as an equivalent circuit according to an embodiment of the present invention.
  • the plasma process monitoring method includes the steps of applying a plurality of AC voltages having different frequencies to the sensor 20 (S110), and The step of measuring the output current (S120), the step of calculating the impedance of the equivalent circuit model based on the equivalent circuit model, the size of the current and the measured information (S130), and the thickness of the dielectric based on the calculated impedance value It may include a step of calculating, and a step of transmitting information on the calculated dielectric thickness to the outside (S150).
  • the step of applying a plurality of AC voltages to the sensor 20 is a step of applying an AC voltage from the data processing unit 120 or the voltage application unit 30 of the plasma process monitoring apparatus 100 .
  • the voltage is applied from the data processing unit 120 .
  • the data processor 120 may simultaneously or sequentially apply a plurality of AC voltages having different frequencies to the sensor 20 .
  • the applied AC voltage is energized to the sensor 20 via the op-amp 111 and the current measurement unit 112 of the measurement circuit unit 110.
  • w1, w2, w3 three sine waves having different frequencies (w1, w2, w3) are applied as AC voltages applied by the data processing unit 120, but the embodiment of the present invention is limited to this. It is not, and four or more sine waves may be applied.
  • the data processing unit 120 has been illustrated and described as applying a plurality of alternating voltages, but in another embodiment, the plasma process monitoring apparatus 100 has a voltage applying unit for applying a plurality of voltages to the data processing unit 120. It may be configured separately from the processing unit 120 .
  • the output current flowing through the sensor 20 is sensed through the measuring circuit unit 110.
  • the measurement circuit unit 110 includes a measurement resistor 113 and a differential amplifier 114 to amplify the fine output current and remove noise. Thereafter, the analog-to-digital converter 141 outputs the signal, and the output signal converted into a digital signal may be transferred to the data processing unit 120 through the interface unit 130.
  • the equivalent circuit model is configured for the metal structure installed in the chamber as shown in FIG. 5, and based on this, the entire equivalent circuit model is calculated. This is the step of calculating the impedance.
  • the inside of the plasma is represented by the sinusoidal signal generator 210, the dielectric 220, the sheath 230, and the plasma 240.
  • the dielectric 220 may be expressed as a dielectric capacitor Cdep
  • the sheath 230 may be expressed as a sheath resistance Rsh and a sheath capacitor Csh.
  • the dielectric capacitor Cdep may be referred to as a first capacitor
  • the sheath capacitor Csh may be referred to as a second capacitor according to the designation names.
  • the sheath impedance (Zsh) for the sheath 230 may be defined by Equation (1) below according to the characteristics of the AC voltage.
  • Equation (2) the dielectric impedance (Xdep) of the dielectric 220 and the total impedance (Ztotal) of the equivalent circuit model may be expressed as Equation (2) below.
  • the step of calculating the thickness of the dielectric based on the calculated impedance value is a process of obtaining a value of the dielectric capacitor (Cdep) of the dielectric 220 using the above equations and calculating the thickness of the dielectric based on this.
  • Equation (3) the value of the dielectric capacitor can be calculated.
  • Equation (3) and equation are generated, converted into a matrix, and then the matrix is solved using the measured current value and voltage value, etc. Impedance (Xdep,wn) can be calculated.
  • the capacitance (Cdep) of the dielectric can be known as in Equation (4) below, and finally, if the area (A) of the metal structure and the permittivity ⁇ of the dielectric 220 are known, The thickness d of the dielectric may be measured as shown in Equation (5) below, and all of the steps (S230) of calculating the thickness of the dielectric may be performed by the calculation unit 122.
  • the thickness of the dielectric can be measured through the method described above.
  • the step of outputting the thickness of the dielectric to the outside is a step of displaying the thickness of the dielectric to the user through the display unit 140, in this case, an external computer using the external communication unit 123 in the data processing unit 120. (150) and the like can be communicated.
  • the discharge conditions applied to the chamber 40 eg, applied power, gas type and flow rate, internal pressure, etc.
  • the thickness of the dielectric can be calculated relatively accurately to the thickness of the actually deposited dielectric.
  • the dielectric is approximated by the dielectric capacitor (Cdep) and the sheath region with the sheath resistance (Rs) and the sheath capacitor (Cs) and the thickness of the dielectric is calculated, there is an advantage in that the state of the dielectric can be easily grasped. If data outside the error range set by the user is obtained while monitoring the thickness of the dielectric during the deposition process or after the process is completed, what is the state of the plasma, whether it is performed according to the discharge conditions inside the chamber 40, and whether the deposition process is smoothly performed qualitative analysis can be performed. When data is extracted outside the actual error range, there is an advantage in that the deposition process can be quickly stopped, plasma discharge conditions can be changed, or plasma deposition equipment can be repaired.
  • the plasma process monitoring apparatus 100 measures the thickness of a dielectric by applying a multi-frequency voltage and measuring the corresponding current, after applying the voltage and measuring the current, the phase difference is used to measure the dielectric thickness.
  • the principle of the present invention may be additionally applied to measure the thickness of a dielectric.
  • the plasma process monitoring apparatus 100 when measuring the thickness of a relatively thick dielectric, measures the thickness of the dielectric considering the fringing effect generated by the electric field at the edge of the dielectric. , it is possible to derive a measured value very similar to the thickness of the actual dielectric.
  • the electric field passing through the insulator occurs perpendicular to the plate, but the edge part (side part) is formed by bending due to its nature, and this part is called the fringing effect (extra effective cross-sectional area). And since this fringing effect also occurs inside the chamber, when the thickness of the dielectric is measured without considering this phenomenon, a result value slightly different from the actual thickness of the dielectric may be calculated.
  • the plasma process monitoring device 100 can calculate the thickness of the dielectric considering these effects.
  • the actual area A and An equation for the effective area Aeff considering other fringing effects can be derived as shown in Equation (6) below.
  • Figure 6 is a view showing the difference between the measured value and the actual result when the thickness of the dielectric is measured in consideration of the fringing effect. It can be seen that the thickness of the quartz plate up to can be accurately measured.
  • FIG. 7 is a diagram showing actual experimental results when the thickness of a dielectric is measured using an equivalent circuit model according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a view showing a plasma process monitoring method according to the present invention in a plasma chamber
  • 9 is a view showing experimental results when the thickness of a dielectric is measured by applying the plasma process monitoring method according to the present invention to a display process chamber. am.
  • deposition thickness measurement and reproducibility of 99% or more were achieved by accurately measuring the capacitance of capacitors constituting the equivalent circuit model using the equivalent circuit model according to an embodiment of the present invention.
  • the inventive device when the plasma process monitoring method according to the present invention was installed in an actual plasma chamber to measure the thickness of the dielectric, the inventive device accurately measured the thickness of the simulated dielectric even when the plasma density and electron temperature were changed. 9, it can be seen that the plasma process monitoring method according to the present invention can accurately measure the thickness of the dielectric inside the chamber in real time even in a display process environment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an edge ring compensation method according to an embodiment of the present invention.
  • edge rings are used to increase the uniformity of plasma in contact with wafers.
  • the plasma process monitoring device and the plasma generating device according to the present invention can relatively accurately measure the thickness of the edge ring in real time using the method described above. Therefore, the data processing unit 120 of the plasma process monitoring device calculates a difference value between the measured thickness and a preset reference thickness, and determines that a lot of wear has progressed when the calculated difference value is out of the preset value, and FIG. 10 As shown in , high uniformity of plasma can be continuously maintained by moving the edge ring by the amount of wear. Meanwhile, the edge ring may be moved by the controller 121 .
  • the plasma process monitoring method and process monitoring device can accurately calculate the thickness of the actually deposited dielectric without being affected by the discharge conditions unlike the prior art, even if the discharge conditions applied to the chamber are changed, Even when the dielectric is being produced while the deposition process is being performed, there is an advantage of being able to monitor the thickness of the dielectric in real time.
  • the thickness of the dielectric is measured based on the measured impedance value rather than the phase difference of the current, it is possible to measure the thickness more precisely than in the prior art. There is an advantage that can accurately measure the thickness of.
  • the plasma process monitoring method and the process monitoring device can measure the thickness of the edge ring installed for the uniformity of the plasma generated inside the chamber in real time, it is determined that the edge ring is worn out a lot. In this case, there is an advantage in maintaining the uniformity of the plasma by moving the edge ring upward.
  • devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • a processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software.
  • the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it can include.
  • a processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
  • Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. You can command the device.
  • Software and/or data may be any tangible machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, intended to be interpreted by or provide instructions or data to a processing device.
  • can be embodied in Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable media.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium.
  • Examples of computer-readable recording media include hard disks, floppy disks, and magnetic tapes. Magnetic media, optical media such as CD-ROM and DVD, magneto-optical media such as floptical disks, and ROM, RAM ( RAM), flash memory, etc., hardware devices specially configured to store and execute program instructions.
  • Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.

Abstract

A plasma generation device according to one embodiment may comprise: a chamber in which plasma is generated; at least one sensor arranged inside the chamber; a voltage application unit for applying, to the sensors, three or more sinusoidal voltages having different frequencies; a measurement circuit unit for measuring output current flowing in the sensors; and a data processing unit for calculating the thickness of a dielectric inside the chamber on the basis of information about the sinusoidal voltages and information about the output currents.

Description

플라즈마 공정 모니터링 방법, 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 플라즈마 발생 장치Plasma process monitoring method, plasma process monitoring device and plasma generating device
본 발명은 플라즈마 공정 모니터링 방법, 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 플라즈마 발생 장치에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로 복수개의 다중 주파수 정현파 전압을 플라즈마 및 유전체에 인가하여 유전체의 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 기술에 관한 발명이다.The present invention relates to a plasma process monitoring method, a plasma process monitoring device, and a plasma generating device, and more specifically, to a technique for measuring the thickness of a dielectric in real time by applying a plurality of multi-frequency sinusoidal voltages to plasma and a dielectric. It is an invention.
플라즈마란 이온화된 기체로, 양이온, 음이온, 전자, 여기된 원자, 분자 및 화학적으로 매우 활성이 강한 라디칼(radical) 등으로 구성되며, 전기적 및 열적으로 보통 기체와는 매우 다른 성질을 갖기 때문에 물질의 제4상태라고도 칭한다. 이러한 플라즈마는 이온화된 기체를 포함하고 있어, 전기장 또는 자기장을 이용해 가속시키거나, 화학 반응을 일으켜 웨이퍼 혹은 기판을 세정하거나, 식각하거나 혹은 증착하는 등 반도체의 제조공정에 매우 유용하게 활용되고 있다. Plasma is an ionized gas, composed of positive ions, negative ions, electrons, excited atoms, molecules, and chemically very active radicals. Also called the fourth state. This plasma contains ionized gas and is very useful in semiconductor manufacturing processes such as accelerating it using an electric or magnetic field or causing a chemical reaction to clean, etch, or deposit a wafer or substrate.
최근에 반도체 제조공정에서는 고밀도 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치를 사용하고 있으며, 플라즈마를 발생하기 위한 플라즈마 모듈은 여러 가지가 있는데 무선 주파수(radio frequency)를 사용한 용량 결합형 플라즈마(CCP, capacitive coupled plasma)와 유도 결합형 플라즈마(ICP, inductive coupled plasma)가 그 대표적인 예이다.Recently, plasma generators that generate high-density plasma are used in semiconductor manufacturing processes, and there are several plasma modules for generating plasma. Capacitive coupled plasma (CCP) using radio frequency and inductively coupled plasma (ICP) are representative examples.
이러한 플라즈마 장치를 이용한 플라즈마 증착 공정을 수행할 때, 플라즈마 챔버 내부를 모니터링하고 플라즈마 상태(플라즈마 밀도, 전자 온도 등)와 유전체의 상태를 정확히 체크할 필요가 있다. 왜냐하면, 플라즈마가 형성되는 챔버 벽면에 증착된 유기 또는 무기 물질(dielectric layer, 이하, 유전체이라 함)이 다시 떨어져 나와 불순물 입자가 형성되면, 제품 수율이 저하될 우려가 있고, 플라즈마를 원하지 않는 상태로 바꾸어 놓아 증착 환경이 변경될 우려도 있기 때문이다.When performing a plasma deposition process using such a plasma device, it is necessary to monitor the inside of the plasma chamber and accurately check plasma conditions (plasma density, electron temperature, etc.) and dielectric conditions. Because, if the organic or inorganic material (dielectric layer, hereinafter referred to as dielectric) deposited on the wall of the chamber where the plasma is formed falls off again and impurity particles are formed, there is a concern that the product yield may decrease, and the plasma may be in an undesirable state. This is because there is a possibility that the deposition environment may be changed due to change.
플라즈마를 진단하는 방법으로는 랭뮤어 탐침법이 널리 사용된다. 랭뮤어 탐침법은 플라즈마 챔버 안으로 탐침을 삽입하고 전압을 인가하여 탐침에서 측정된 전류에 대한 정보로부터 전자 온도 및 플라즈마 밀도 등 각종 공정 변수를 측정한다. As a method for diagnosing plasma, the Langmuir probe method is widely used. The Langmuir probe method measures various process parameters such as electron temperature and plasma density from information on the current measured by the probe by inserting a probe into the plasma chamber and applying a voltage.
반도체 공정 진행 후 챔버 내부 상태 및 소자의 특성을 분석하기 위해 계측(metrology)을 실시한다. 계측을 진행하면 증착 상태 및 유전체의 마모 정도를 다양한 방법으로 측정 가능하다. 유전체가 도포 된 시료에 단차를 낸 뒤 미세한 탐침을 접촉 시킨 후 표면을 긁으면서 탐침의 위치 변화를 계측하여 두께를 측정하는, 접촉식 표면 단차 측정 방법(alpha step), 유전체가 도포 된 시료를 절단하여 전자선을 주사하여 방출되는 이차 전자의 강도를 통해 두께를 측정한다 주사전자현미경(SEM) 방식, 유전체의 시료에 빛을 반사시킨 후, 반사광의 편광 상태의 변화로부터 두께를 측정하는 Ellipsometer 방식 등이 존재하나, 이러한 계측을 통한 방법들은 공정 진행 중 챔버 벽 증착막 혹은 에지 링의 두께를 직접적으로 측정하기 어렵고, 두꺼운 유전체의 계측이 힘든 단점이 존재한다. 또한, 얇은 증착막의 경우 시료 제작을 통한 간접적 방법으로 측정이 가능하기는 하나 실시간 계측이 불가능하며 시료 제작 및 분석을 하기 위해서는 전문적인 지식이 필요하며 사용자의 숙련도에 신뢰성이 결정 되는 단점들이 존재한다.After the semiconductor process is performed, metrology is performed to analyze the internal state of the chamber and the characteristics of the device. When the measurement is performed, the deposition state and the wear degree of the dielectric can be measured in various ways. Contact-type surface step difference measurement method (alpha step), which measures the thickness by measuring the position change of the probe while scratching the surface after making a step on the dielectric-coated sample, and cutting the dielectric-coated sample Scanning electron microscopy (SEM) method, which measures thickness through the intensity of secondary electrons emitted by scanning electron beams, and ellipsometer method, which measures thickness from changes in the polarization state of reflected light after reflecting light on a dielectric sample However, these measurement methods have disadvantages in that it is difficult to directly measure the thickness of the chamber wall deposition film or the edge ring during the process, and it is difficult to measure the thick dielectric. In addition, in the case of a thin deposited film, although it can be measured in an indirect way through sample production, real-time measurement is not possible, and professional knowledge is required for sample production and analysis, and there are disadvantages in that reliability is determined by the user's proficiency.
따라서, 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 공정 모니터링 방법은 앞서 설명한 문제점을 해결하기 위해 고안된 발명으로서, 종래 기술보다 보다 효과적으로 유전체의 두께를 정확히 측정하면서 실시간으로 측정할 수 있는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, a plasma process monitoring device, a plasma generating device, and a plasma process monitoring method according to an embodiment are inventions designed to solve the above-described problems, and can measure in real time while accurately measuring the thickness of a dielectric more effectively than the prior art Its purpose is to provide technology.
보다 구체적으로는, 복수개의 다중 주파수 정현파 전압을 플라즈마 및 유전체에 인가한 후, 이에 따라 발생되는 전류의 크기 및 인가 전압 등을 기초로 임피던스 값을 계산하고, 계산된 임피던스 값을 기초로 유전체의 두께를 실시간으로 측정함으로써 증착 공정을 보다 정확하게 모니터링 할 수 있는 플라즈마 공정 모니터링 장치, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 공정 모니터링 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.More specifically, after applying a plurality of multi-frequency sinusoidal voltages to the plasma and the dielectric, the impedance value is calculated based on the magnitude of the current generated and the applied voltage, etc., and the thickness of the dielectric is based on the calculated impedance value. An object of the present invention is to provide a plasma process monitoring device, a plasma generating device, and a plasma process monitoring method capable of more accurately monitoring a deposition process by measuring in real time.
일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치는 플라즈마가 발생되는 챔버, 챔버 내부에 배치되는 적어도 하나의 센서, 상기 센서에 서로 다른 주파수를 가지는 3개 이상의 전압을 인가하는 전압 인가부,상기 센서에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 회로부 및 상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 유전체의 두께를 산출하는 데이터 처리부를 포함할 수 있다. A plasma generating device according to an embodiment includes a chamber in which plasma is generated, at least one sensor disposed inside the chamber, a voltage applicator for applying three or more voltages having different frequencies to the sensor, and an output current flowing through the sensor. It may include a measurement circuit unit for measuring and a data processing unit for calculating the thickness of the dielectric inside the chamber based on the information on the sine wave voltage and the information on the output current.
상기 데이터 처리부는, 상기 유전체가 증착되어 발생되는 유전체 캐패시터, 상기 플라즈마에 인접하게 발생되는 쉬스 영역의 쉬스 캐패시터 및 쉬스 저항의 회로 구성으로 등가 회로 모델을 이용하여, 상기 유전체의 두께를 산출할 수 있다. The data processor may calculate the thickness of the dielectric using an equivalent circuit model with a circuit configuration of a dielectric capacitor generated by depositing the dielectric, a sheath capacitor in a sheath region generated adjacent to the plasma, and a sheath resistance. .
상기 3개 이상의 전압은, 서로 다른 주파수를 가지는 3개 이상의 정현파 전압을 포함할 수 있다.The three or more voltages may include three or more sinusoidal voltages having different frequencies.
상기 3개 이상의 정현파 전압은 서로 다른 주파수를 가지는 제1정현파, 제2정현파 및 제3정현파를 포함할 수 있고, 상기 전압 인가부는, 상기 제1정현파, 상기 제2정현파 및 상기 제3정현파를 동시에 인가하거나, 시간 차이를 두고 인가할 수 있다.The three or more sinusoidal voltages may include a first sinusoidal wave, a second sinusoidal wave, and a third sinusoidal wave having different frequencies, and the voltage application unit simultaneously transmits the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave. It may be applied, or it may be applied with a time difference.
상기 데이터 처리부는, 상기 제1정현파, 상기 제2정현파 및 상기 제3정현파를 인가하였을 때, 각각 측정되는 전류의 크기 및 상기 등가 회로 모델의 임피던스 정보를 기초로 상기 유전체의 두께를 산출할 수 있다.When the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave are applied, the data processing unit calculates the thickness of the dielectric based on the magnitude of current measured respectively and the impedance information of the equivalent circuit model. .
상기 데이터 처리부는, 상기 유전체에 발생되는 프린징 효과(fringing effect)를 고려하여 산출된 정보를 기초로 상기 유전체의 두께를 다시 산출할 수 있다.The data processing unit may recalculate the thickness of the dielectric based on information calculated in consideration of a fringing effect occurring in the dielectric.
상기 데이터 처리부는, 상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 엣지 링(edge ring)의 두께를 산출할 수 있다.The data processor may calculate the thickness of an edge ring in the chamber based on the information about the sine wave voltage and the information about the output current.
상기 플라즈마 발생 장치는, 산출된 상기 엣지 링의 두께와 미리 설정된 기준 두께와의 차이를 계산한 후, 상기 차이가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 차이만큼 상기 엣지 링을 상부로 이동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.The plasma generating device further includes a control unit that calculates a difference between the calculated thickness of the edge ring and a preset reference thickness, and then moves the edge ring upward by the difference when the difference is out of a preset range. can include
일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치는 플라즈마가 생성되는 챔버 내부에 배치되는 적어도 하나의 센서에 서로 다른 주파수를 가지는 3개 이상의 정현파 전압을 인가하는 전압 인가부, 상기 센서에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 회로부 및 상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 유전체의 두께를 산출하는 데이터 처리부를 포함할 수 있다.A plasma process monitoring apparatus according to an embodiment includes a voltage applicator for applying three or more sinusoidal voltages having different frequencies to at least one sensor disposed inside a chamber in which plasma is generated, and a voltage applicator for measuring an output current flowing through the sensor. It may include a measurement circuit and a data processing unit that calculates the thickness of the dielectric inside the chamber based on the information about the sine wave voltage and the information about the output current.
상기 데이터 처리부는, 상기 유전체가 증착되어 발생되는 유전체 캐패시터, 상기 플라즈마에 인접하게 발생되는 쉬스 영역의 쉬스 캐패시터 및 쉬스 저항의 회로 구성으로 등가 회로 모델을 이용하여, 상기 유전체의 두께를 산출할 수 있다.The data processor may calculate the thickness of the dielectric using an equivalent circuit model with a circuit configuration of a dielectric capacitor generated by depositing the dielectric, a sheath capacitor in a sheath region generated adjacent to the plasma, and a sheath resistance. .
상기 3개 이상의 정현파 전압은, 서로 다른 주파수를 가지는 제1정현파, 제2정현파 및 제3정현파를 포함하고, 상기 전압 인가부는, 상기 제1정현파, 상기 제2정현파 및 상기 제3정현파를 동시에 인가하거나, 시간 차이를 두고 인가할 수 있다.The three or more sinusoidal voltages include a first sinusoidal wave, a second sinusoidal wave, and a third sinusoidal wave having different frequencies, and the voltage application unit simultaneously applies the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave. Alternatively, it may be applied with a time difference.
상기 데이터 처리부는, 상기 제1정현파, 상기 제2정현파 및 상기 제3정현파를 인가하였을 때, 각각 측정되는 전류의 크기 및 상기 등가 회로 모델의 임피던스 정보를 기초로 상기 유전체의 두께를 산출할 수 있다.When the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave are applied, the data processing unit calculates the thickness of the dielectric based on the magnitude of current measured respectively and the impedance information of the equivalent circuit model. .
상기 데이터 처리부는, 상기 유전체에 발생되는 프린징 효과(fringing effect)를 고려하여 산출된 정보를 기초로 상기 유전체의 두께를 다시 산출할 수 있다.The data processing unit may recalculate the thickness of the dielectric based on information calculated in consideration of a fringing effect occurring in the dielectric.
상기 데이터 처리부는, 상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 엣지 링(edge ring)의 두께를 산출할 수 있다.The data processor may calculate the thickness of an edge ring in the chamber based on the information about the sine wave voltage and the information about the output current.
상기 플라즈마 공정 모니터링 장치는 산출된 상기 엣지 링의 두께와 미리 설정된 기준 두께와의 차이를 계산한 후, 상기 차이가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 차이만큼 상기 엣지 링을 상부로 이동시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.The plasma process monitoring device further includes a control unit that calculates a difference between the calculated thickness of the edge ring and a preset reference thickness, and then moves the edge ring upward by the difference when the difference is out of a preset range. can include
일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법은 플라즈마가 생성되는 챔버 내부에 배치되는 적어도 하나의 센서에 서로 다른 주파수를 가지는 3개 이상의 정현파 전압을 인가하는 전압 인간 단계, 상기 센서에 흐르는 출력 전류를 측정하는 전류 측정 단계 및 상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 유전체의 두께를 산출하는 데이터 처리 단계를 포함할 수 있다.A plasma process monitoring method according to an embodiment includes a voltage human step of applying three or more sinusoidal voltages having different frequencies to at least one sensor disposed inside a chamber in which plasma is generated, measuring an output current flowing through the sensor A current measuring step and a data processing step of calculating a thickness of a dielectric inside the chamber based on the information on the sine wave voltage and the information on the output current may be included.
일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법, 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 플라즈마 발생 장치는 챔버에 가해지는 방전 조건이 변경되더라도, 종래 기술과 다르게 방전 조건에 영향을 받지 않고 실제 증착 되어 있는 유전체의 두께를 정확하게 산출할 수 있으며, 실제 증착 공정이 수행되는 동안 유전체가 생성되고 있는 경우에도 유전체의 두께를 실시간(real time)으로 모니터링할 수 있는 장점이 존재한다. The plasma process monitoring method, plasma process monitoring device, and plasma generating device according to an embodiment accurately calculate the thickness of the actually deposited dielectric without being affected by the discharge conditions, unlike the prior art, even if the discharge conditions applied to the chamber are changed. And there is an advantage in that the thickness of the dielectric can be monitored in real time even when the dielectric is being generated during the actual deposition process.
또한, 본 발명은 전류의 위상 차이가 아닌 측정된 임피던스 값을 기초로 유전체의 두께를 측정하므로 종래기술보다 보다 정밀하게 두께 측정이 가능하며, 더 나아가 kHz 대역의 주파수는 물론 MHz 대역의 주파수를 인가하여도 유전체의 두께를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 존재한다. In addition, since the present invention measures the thickness of the dielectric based on the measured impedance value rather than the phase difference of the current, it is possible to measure the thickness more precisely than in the prior art, and further apply the frequency of the MHz band as well as the kHz band frequency However, there is an advantage in that the thickness of the dielectric can be accurately measured.
또한, 본 발명은 챔버 내부에 발생되는 플라즈마의 균일도를 위해 설치되는 엣지 링의 두께 또한 실시간으로 측정이 가능하기 때문에, 엣지 링의 마모가 많이 진행된 것으로 판단된 경우 엣지 링을 상부로 이동시켜 플라즈마의 균일도를 유지할 수 있는 장점이 존재한다.In addition, since the present invention can also measure the thickness of the edge ring installed for the uniformity of the plasma generated inside the chamber in real time, when it is determined that the wear of the edge ring has progressed a lot, the edge ring is moved upward to reduce the plasma There is an advantage of maintaining uniformity.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.In order to more fully understand the drawings cited in the detailed description of the present invention, a brief description of each drawing is provided.
도 1은 종래 기술에 따라 탐침에 전압을 인가한 경우의 플라즈마와 탐침 사이를 모델링한 회로도이다.1 is a circuit diagram modeling between a plasma and a probe when a voltage is applied to the probe according to the prior art.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 측면에서 바라 보았을 때의 사시도이다. 2 is a perspective view of a plasma generating device according to an embodiment of the present invention when viewed from the side.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치의 일부 구성 요소를 도시한 블럭도이다.3 is a block diagram showing some components of a plasma process monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 공정 모니터링 방법을 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method for monitoring a plasma generating process according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라, 챔버 내부를 등가회로로 표시한 도면이다.5 is a diagram showing the inside of a chamber as an equivalent circuit according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 프린징 효과를 고려하여 유전체의 두께를 측정한 경우 실험 결과를 도시한 도면이다. 6 is a diagram showing experimental results when the thickness of a dielectric is measured in consideration of a fringing effect according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 등가회로모델을 이용하여 유전체의 두께를 측정하였을 때의 실제 실험결과를 도시한 도면이다.7 is a diagram showing actual experimental results when the thickness of a dielectric is measured using an equivalent circuit model according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법을 플라즈마 챔버에 적용하여 유전체의 두께를 측정하였을 때의 실험 결과를 도시한 도면이다.8 is a diagram showing experimental results when the thickness of a dielectric is measured by applying the plasma process monitoring method according to the present invention to a plasma chamber.
도 9는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법을 디스플레이 공정 챔버에 적용하여 유전체의 두께를 측정하였을 때의 실험 결과를 도시한 도면이다.9 is a diagram showing experimental results when the thickness of a dielectric is measured by applying the plasma process monitoring method according to the present invention to a display process chamber.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 엣지 링(edge ring) 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining an edge ring compensation method according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 실시 예들을 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto and can be modified and implemented in various ways by those skilled in the art.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In addition, terms used in this specification are used to describe embodiments, and are not intended to limit and/or limit the disclosed invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.In this specification, terms such as "include", "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or the existence or addition of more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not excluded in advance.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함하며, 본 명세서에서 사용한 "제 1", "제 2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. In addition, throughout the specification, when a part is said to be “connected” to another part, this is not only the case where it is “directly connected”, but also the case where it is “indirectly connected” with another element in the middle. Terms including ordinal numbers, such as "first" and "second" used herein, may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted.
도 1은 종래 기술에 따라 탐침에 전압을 인가한 경우의 플라즈마와 탐침 사이를 모델링한 회로도이다.1 is a circuit diagram modeling between a plasma and a probe when a voltage is applied to the probe according to the prior art.
플라즈마 챔버 내부에 존재하는 탐침에 전압을 인가하는 경우 탐침과 플라즈마 사이에는 일반적으로 쉬스(Sheath) 영역이 발생하게 된다.When a voltage is applied to a probe existing inside the plasma chamber, a sheath region is generally generated between the probe and the plasma.
쉬스 영역은 준중성이 깨지는 공간을 의미하는데, 구체적으로 챔버 공간 내에서 플라즈마를 생성하는 과정에서 플라즈마가 빛을 내는 반응이 일어나지 않은 어두운 공간(Dark Space) 영역을 지칭하며, 주로 챔버 벽면 부근에서 많이 발생하게 된다. The sheath area refers to a space in which quasi-neutrality is broken. Specifically, it refers to a dark space area where plasma does not emit light in the process of generating plasma within the chamber space. It happens.
일반적으로 플라즈마는 원자나 분자가 양이온과 자유전자로 분리되어 있는 이온화된 기체 상태로 존재하기 때문에, 자유전자가 챔버 내부를 자유롭게 이동하면서 양이온과 결합하면서 빛을 방출한다. 그러나, 탐침 표면 또는 챔버 벽면 부근의 경우 양이온보다 먼저 벽에 도착한 자유전자로 인해 마이너스 대전되어 있어, 벽으로 접근하는 자유전자를 반발력으로 밀어내기 때문에, 탐침 표면 또는 벽면 주변은 양이온과 중성자만 주로 남아 있어, 자유전자가 양이온과 결합하지 못하는 어두운 공간이 발생하게 된다. 그리고 이러한 영역을 쉬스 영역이라고 부른다. In general, since plasma exists in an ionized gaseous state in which atoms or molecules are separated into positive ions and free electrons, free electrons freely move inside the chamber and combine with positive ions to emit light. However, in the vicinity of the surface of the probe or the wall of the chamber, it is negatively charged due to the free electrons arriving at the wall before the positive ions, and since the free electrons approaching the wall are pushed away by the repulsive force, only positive ions and neutrons remain mainly around the surface of the probe or the wall. As a result, a dark space is generated in which free electrons cannot combine with positive ions. And these areas are called sheath areas.
또한, 플라즈마가 형성되는 챔버 벽면에는 증착된 유기 또는 무기 물질 다시 떨어져 나와 불순물 입자가 형성되는 영역이 발생하게 되고, 이렇게 형성된 불순물은 유전체(dielectric material)를 형성한다.In addition, a region in which the deposited organic or inorganic material falls off and impurity particles are formed is generated on the wall surface of the chamber where the plasma is formed, and the thus formed impurities form a dielectric material.
따라서, 이러한 영역은 등가 회로로 구현할 수 있는데, 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이 탐침의 표면에 위치한 쉬스 영역을 저항 성분으로 고려할 수 있다. 부유 전위의 탐침에 교류 전압을 인가하면, 플라즈마 쉬스에 해당 전압이 걸리며, 유전체를 하나의 축전기(Cd, capacitor)로 근사하고, 쉬스 영역을 쉬스 저항(Rs, sheath resistance)으로 근사하게 되면 도 1에 도시된 바와 같이 등가 모델 회로를 구현할 수 있기 때문에, 이를 분석하여 유전체의 두께를 측정할 수 있다. Therefore, this region can be implemented as an equivalent circuit. Specifically, as shown in FIG. 1, the sheath region located on the surface of the probe can be considered as a resistance component. When an AC voltage is applied to the floating potential probe, the corresponding voltage is applied to the plasma sheath, the dielectric is approximated as one capacitor (Cd, capacitor), and the sheath region is approximated as sheath resistance (Rs, sheath resistance). Since an equivalent model circuit can be implemented as shown in , the thickness of the dielectric can be measured by analyzing it.
그러나, 도 1과 같은 방법으로 유전체의 두께를 측정하는 경우, 플라즈마에 가해지는 인가 전력 등의 방전 조건이 변경되면 종래 회로 모델로부터 계산된 유전체의 두께와 실제 증착되어 있는 유전체의 두께 사이의 오차가 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 플라즈마 방전 조건이 변하여 플라즈마 상태가 변경되더라도 유전체 두께를 정확히 계산하여 증착 공정을 보다 정확히 모니터링할 수 있는 기술 개발이 절실한 실정이다.However, when the thickness of the dielectric is measured by the method shown in FIG. 1, when the discharge conditions such as applied power applied to the plasma are changed, the error between the thickness of the dielectric calculated from the conventional circuit model and the thickness of the actually deposited dielectric becomes There are problems that arise. Therefore, there is an urgent need to develop a technology capable of more accurately monitoring a deposition process by accurately calculating a dielectric thickness even when a plasma state is changed due to a change in plasma discharge conditions.
따라서, 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 공정 모니터링 방법은 앞서 설명한 문제점을 해결하기 위해 고안된 발명으로서, 종래 기술보다 보다 효과적으로 유전체의 두께를 정확히 측정하면서 실시간으로 측정할 수 있는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다. 이하 도면을 통해 본 발명의 구성 및 작동 원리에 대해 구체적으로 알아본다.Therefore, a plasma process monitoring device, a plasma generating device, and a plasma process monitoring method according to an embodiment are inventions designed to solve the above-described problems, and can measure in real time while accurately measuring the thickness of a dielectric more effectively than the prior art Its purpose is to provide technology. The configuration and operating principle of the present invention will be described in detail through the following drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 장치를 측면에서 바라 보았을 때의 사시도이다. 2 is a perspective view of a plasma generating device according to an embodiment of the present invention when viewed from the side.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치(1)는 챔버 내에 배치되어 플라즈마의 다양한 변수를 측정하는 탐침에 해당하는 제1센서(20A), 제2센서(20B), 제1센서(20A) 및 제1센서(20A)에 미리 설정된 전압을 인가하는 전압 인가부(30), 플라즈마 발생 장치(1)의 본체 역할을 하면서 플라즈마가 생성되는 공간인 챔버(40), 플라즈마 발생 장치(100)에 전원을 공급하는 전원 모듈(50), 안테나(60)의 임피던스를 매칭하는 임피던스 매칭부(70) 및 제1센서(20A) 및 제2센서(20B)에 흐르는 전류를 측정하고, 측정한 결과 값들을 기초로 플라즈마의 다양한 변수를 계산하는 플라즈마 공정 모니터링 장치(100) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the plasma generating device 1 according to the present invention includes a first sensor 20A, a second sensor 20B, and a first sensor ( 20A) and a voltage applying unit 30 for applying a preset voltage to the first sensor 20A, a chamber 40 serving as a main body of the plasma generating device 1 and a space in which plasma is generated, and a plasma generating device 100 ) The power module 50 for supplying power, the impedance matching unit 70 for matching the impedance of the antenna 60, and the current flowing through the first sensor 20A and the second sensor 20B are measured, and the measured It may include a plasma process monitoring device 100 that calculates various parameters of plasma based on the resulting values.
도 2를 참조하면 챔버(40)는 기판 등 플라즈마 공정 처리가 필요한 피처리물이 제공되는 공간 및 플라즈마(P)가 생성되는 공간을 구비한 용기를 의미할 수 있다. 챔버(40)의 상부에는 도 2에 도시된 바와 같이 플라즈마를 생성하기 위한 안테나(60)가 복수 개 설치될 수 있으며, 복수 개의 안테나(60)는 임피던스 매칭부(70, matching box)와 연결될 수 있다. 임피던스 매칭부(70)는 플라즈마 발생 장치(100)에 전원을 공급하는 전원 모듈(50) 및 챔버(40)와 각각 연결될 수 있으며, 도면에는 도시하지 않았지만, 챔버(40)의 하부에는 플라즈마의 발생원이 되는 소스 가스 등을 펌핑(pumping)하는 펌핑 시스템(pumping system)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the chamber 40 may refer to a container having a space in which an object to be processed requiring plasma processing, such as a substrate, is provided and a space in which plasma P is generated. As shown in FIG. 2, a plurality of antennas 60 for generating plasma may be installed in the upper portion of the chamber 40, and the plurality of antennas 60 may be connected to an impedance matching unit 70 (matching box). there is. The impedance matching unit 70 may be connected to the power module 50 and the chamber 40 respectively, which supply power to the plasma generating device 100, and although not shown in the figure, a plasma generating source is located in the lower part of the chamber 40. A pumping system for pumping a source gas or the like to become a source gas may be formed.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수 개의 안테나(60)를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 장치는, 유도 결합 방식의 플라즈마 발생 장치로 지칭될 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 플라즈마 발생 장치가 유도 결합 방식을 플라즈마 발생 장치로 한정되는 것은 아니고, 용량 결합 방식을 이용하여 플라즈마를 발생하는 장치 및 방법에도 모두 적용될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 도 2에 도시되어 있는 유도 결합 방식 플라즈마 발생 장치를 기준으로 설명하도록 한다.As shown in FIG. 2 , a plasma generating device generating plasma using a plurality of antennas 60 may be referred to as an inductively coupled plasma generating device. However, the plasma generating device according to the present invention is not limited to an inductively coupled plasma generating device, and may be applied to both devices and methods for generating plasma using a capacitive coupling method. For convenience of description, the description will be made based on the inductively coupled plasma generating device shown in FIG. 2 .
본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 챔버(40) 내부에서 발생되는 플라즈마의 다양한 변수를 측정할 수 있다. 본 발명에서 말하는 변수란, 플라즈마와 관련된 다양한 화학적, 물리적 특징을 의미하는 변수를 의미하며, 대표적으로 챔버(40) 내부에 생성되는 플라즈마의 밀도, 챔버 내부에 흐르는 전자의 온도 및 전자 에너지 확률 분포, 챔버 벽면에 형성되는 유전체(10)의 두께 등을 측정할 수 있다. The plasma process monitoring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention may measure various variables of plasma generated inside the chamber 40 . The variable referred to in the present invention refers to a variable that means various chemical and physical characteristics related to plasma, and is representative of the density of plasma generated inside the chamber 40, the temperature of electrons flowing inside the chamber and the probability distribution of electron energy, The thickness of the dielectric 10 formed on the wall of the chamber may be measured.
이를 위해, 챔버(40) 내부에는 복수 개의 센서가 구비될 수 있는데, 대표적인 실시예로 플라즈마에 정현파를 전달할 수 있는 제1센서(20A)와 제2센서(20B)가 구비될 수 있다. 제1센서(20A)와 제2센서(20B)는 도면에 도시된 바와 같이 챔버(40)의 일 벽면을 관통하도록 배치될 수 있다. 일 예로 도면에 도시된 바와 같이, 제1센서(20A)와 제2센서(20B)가 챔버(40)를 관통하여 플라즈마에 정현파 신호를 인가하는 경우에 제1센서(20A)와 제1센서(20B)는 부유 탐침(floating probe)의 형태를 가진다고 할 수 있다.To this end, a plurality of sensors may be provided inside the chamber 40. As a representative embodiment, a first sensor 20A and a second sensor 20B capable of transmitting a sinusoidal wave to plasma may be provided. As shown in the drawing, the first sensor 20A and the second sensor 20B may be disposed to pass through one wall of the chamber 40 . As an example, as shown in the drawing, when the first sensor 20A and the second sensor 20B pass through the chamber 40 and apply a sine wave signal to the plasma, the first sensor 20A and the first sensor ( 20B) can be said to have the form of a floating probe.
전압 인가부(30)는 전압을 생성한 후, 생성된 전압을 제1센서(20A) 및 제2센서(20B)에 인가할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 전압 인가부(30)는 제1센서(20A) 및 제2센서(20B)와 전기적으로 연결되어 있어, 제1센서(20A) 및 제2센서(20B)에 사용자의 설정에 따른 미리 설정된 전압을 인가할 수 있다. 전압 인가부(30)가 인가하는 제1센서(20A) 및 제2센서(20B)에 인가하는 전압의 형태 및 크기는 플라즈마 발생 환경에 따라 다르게 설정될 수 있으나, 교류 전압에 의해 생성되는 정현파 형태의 전압이 복수 개 인가될 수 있다. 일 예로, 전압 인가부(30)는 서로 다른 주파수(w1, w2, w3)를 가지는 3개의 정현파 전압을 센서(20)에 인가할 수 있다. After generating a voltage, the voltage application unit 30 may apply the generated voltage to the first sensor 20A and the second sensor 20B. As shown in FIG. 2 , the voltage application unit 30 is electrically connected to the first sensor 20A and the second sensor 20B, and the user's A preset voltage according to settings may be applied. The shape and size of the voltage applied to the first sensor 20A and the second sensor 20B by the voltage application unit 30 may be set differently according to the plasma generating environment, but in the form of a sine wave generated by an AC voltage. A plurality of voltages may be applied. For example, the voltage applicator 30 may apply three sine wave voltages having different frequencies w1 , w2 , and w3 to the sensor 20 .
제1센서(20A)와 제2센서(20B)는 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(40) 내부에 배치되며, 전류가 흐를 수 있도록 금속 재질 형태의 탐침기로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 2 , the first sensor 20A and the second sensor 20B are disposed inside the chamber 40 and may be configured as probes made of metal to allow current to flow.
전압 인가부(30)에 의해 제1센서(20A)와 제2센서(20B)에 전압이 인가된 경우, 플라즈마와 제1센서(20A) 및 제2센서(20B)의의 전위차로 인해 제1센서(20A) 및 제2센서(20B)에 전류가 흐르게 되므로, 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 제1센서(20A)와 제2센서(20B)에 흐르는 전류를 측정할 수 있게 된다. 도 2에서 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)의 배치는 이로 한정 되는 것은 아니고, 다른 실시예로 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 제1센서(20A)와 전압 인가부(30) 사이에 배치될 수 있다. When voltage is applied to the first sensor 20A and the second sensor 20B by the voltage application unit 30, the first sensor 20A and the second sensor 20B due to a potential difference between the plasma and the first sensor 20A and the second sensor 20B. Since current flows through the first sensor 20A and the second sensor 20B, the plasma process monitoring apparatus 100 can measure the current flowing through the first sensor 20A and the second sensor 20B. The arrangement of the plasma process monitoring device 100 in FIG. 2 is not limited thereto, and in another embodiment, the plasma process monitoring device 100 may be disposed between the first sensor 20A and the voltage applying unit 30. .
한편 도면에서는 전압 인가부(30)와 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)를 독립된 별개의 구성 요소로 도시하였지만, 본 발명의 실시예가 이로 한정되는 것은 아니고 전압 인가부(30)는 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)에 포함되는 것으로 구현될 수 도 있다. Meanwhile, in the drawing, the voltage applicator 30 and the plasma process monitoring device 100 are shown as independent and separate components, but the embodiment of the present invention is not limited thereto, and the voltage applicator 30 is the plasma process monitoring device 100. ) may be implemented as being included in.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치의 일부 구성 요소를 도시한 블럭도이다.3 is a block diagram showing some components of a plasma process monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면,플라즈마 공정 모니터링 장치(1)는 플라즈마 챔버(40)의 일측에 설치되는 센서(20)와, 센서(20)의 출력 전류를 측정하는 측정회로부(110)와, 적어도 3개의 서로 다른 주파수를 가지는 교류 전압을 인가한 후, 측정된 데이터를 기초로 챔버(40) 내부에 증착된 유전체(10)의 두께를 산출하는 데이터 처리부(120)와, 출력 전류를 데이터 처리부(120)로 전달하는 인터페이스부(130)와, 데이터 처리부(120)로부터 계산된 모니터링 정보를 디스플레이하는 디스플레이부(140)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the plasma process monitoring apparatus 1 includes a sensor 20 installed on one side of a plasma chamber 40, a measuring circuit unit 110 for measuring an output current of the sensor 20, and at least three After applying AC voltages having different frequencies, the data processing unit 120 calculates the thickness of the dielectric 10 deposited inside the chamber 40 based on the measured data, and the data processing unit 120 calculates the output current It may include an interface unit 130 that transmits data to the data processing unit 120 and a display unit 140 that displays monitoring information calculated from the data processing unit 120 .
데이터 처리부(120, microcontroller unit)는 센서(20)에 교류 전압을 인가하는 한편, 센서(20)으로부터 출력 전류를 측정하여 처리할 수 있다. 이를 위해, 데이터 처리부(120)는, 측정회로부(110)에서 획득한 출력 전류를 입력받아 유전체(10)의 두께를 산출하는 제어부(121)와, 실제 출력 전류로부터 유전체(10)의 두께를 연산하는 연산부(122)와, 연산된 모니터링 정보를 외부 장치로 송, 수신하는 외부통신부(123)를 포함할 수 있다.The data processing unit 120 (microcontroller unit) may apply an AC voltage to the sensor 20 while measuring and processing an output current from the sensor 20 . To this end, the data processing unit 120 calculates the thickness of the dielectric 10 from the control unit 121 that calculates the thickness of the dielectric 10 by receiving the output current obtained from the measuring circuit unit 110, and the actual output current. It may include a calculation unit 122 and an external communication unit 123 for transmitting and receiving calculated monitoring information to and from an external device.
제어부(121)는 적어도 3개의 서로 다른 주파수를 가진 교류 전압을 발진시키고, 측정회로부(110)에서 출력 전류를 측정을 명령하고, 외부로 유전체(10)의 두께를 출력하거나 입력받는 등 플라즈마 공정 모니터링 장치(1) 전반을 제어할 수 있다. 제어부(121)에 인접하게 디지털-아날로그 변환기(124)가 배치될 수 있다. The control unit 121 oscillates AC voltages having at least three different frequencies, commands the measurement circuit unit 110 to measure the output current, and monitors the plasma process by outputting or receiving the thickness of the dielectric 10 to the outside. It is possible to control the overall device (1). A digital-to-analog converter 124 may be disposed adjacent to the controller 121 .
연산부(122)는 측정회로부(110)의 출력 전류를 제공받아 출력 전류의 크기와 위상차로부터 센서(20)의 유전체(10)의 두께 정보를 산출한다. 본 실시예에서는 전술한 쉬스 저항(Rs)과, 쉬스 캐패시터(Cs) 및 이로부터 계산되는 유전체(10)의 두께를 계산한다. 또한, 외부통신부(123)는 연산된 모니터링 정보를 외부 장치 주로 컴퓨터(150) 등으로 송, 수신한다. 외부통신부(123) 는 무선 또는 유선 통신 수단일 수 있다.The calculation unit 122 receives the output current of the measurement circuit unit 110 and calculates thickness information of the dielectric 10 of the sensor 20 from the magnitude and phase difference of the output current. In this embodiment, the aforementioned sheath resistance (Rs), the sheath capacitor (Cs), and the thickness of the dielectric 10 calculated therefrom are calculated. In addition, the external communication unit 123 transmits and receives the calculated monitoring information to and from external devices, mainly the computer 150 and the like. The external communication unit 123 may be a wireless or wired communication means.
기존의 플라즈마 공정 모니터링 장치에는 반드시 공정 모니터링 장치에 연결된 컴퓨터 등이 필수적으로 구비되어야 함에 반해, 본 실시예에서는 공정 모니터링 장치(100) 내에 계산을 수행하고 분석하는 데이터 처리부(120)가 포함되어, 연산과 분석을 수행하는 컴퓨터가 생략될 수 있는 장점이 있다. While conventional plasma process monitoring devices must necessarily include a computer connected to the process monitoring device, in this embodiment, the process monitoring device 100 includes a data processing unit 120 that performs calculations and analyzes, There is an advantage that the computer performing the analysis and the analysis can be omitted.
한편, 데이터 처리부(120)는 단일 칩 형태로 제작되거나, 후술할 측정회로부(110)와 인터페이스부(130)를 포함하여 하나의 보드 형태인 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)로 제작될 수 있다. 따라서, 데이터 처리부(120)는 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 장치로 구현될 수 있다.Meanwhile, the data processing unit 120 may be manufactured in the form of a single chip or may be manufactured in the form of a single board, the plasma process monitoring device 100, including the measurement circuit unit 110 and the interface unit 130 to be described later. Accordingly, the data processing unit 120 may be a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or instructions. It can be implemented as a device that can execute and respond to (instruction).
측정회로부(110)는, 데이터 처리부(120)와 센서(20) 사이에 배치되어 데이터 처리부(120)에서 발진된 교류 전압을 오피-앰프(111, op-amp)를 통해 증폭하여 센서(20)으로 전달하고, 센서(20)에 흐르는 출력 전류를 감지할 수 있다. 출력 전류를 측정 저항(113)과 차동 증폭기(114)를 구비한 전류측정부(112)를 거쳐 아날로그-디지털 변환기(141, ADC)로 출력한다. 한편, 본 실시예에서는 측정회로부(110)에서 출력 전류만을 측정하여 유전체(10)의 두께의 정보를 계산함을 상술하였으나, 탐침을 통전한 출력전압이 사용될 수도 있을 것이다.The measurement circuit unit 110 is disposed between the data processing unit 120 and the sensor 20 and amplifies the alternating voltage oscillated by the data processing unit 120 through an op-amp 111 to obtain a sensor 20 , and the output current flowing through the sensor 20 can be sensed. The output current is output to the analog-digital converter 141 (ADC) via the current measuring unit 112 having the measuring resistor 113 and the differential amplifier 114. Meanwhile, in the present embodiment, it has been described above that only the output current is measured by the measuring circuit unit 110 to calculate the thickness information of the dielectric 10, but the output voltage through which the probe is energized may also be used.
아날로그-디지털 변환기(141)는, 측정회로부(110)에 인접하게 마련되며, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 인터페이스부(130)를 통해 데이터 처리부(120)로 출력할 수 있다. The analog-to-digital converter 141 is provided adjacent to the measurement circuit unit 110 and can convert an analog signal into a digital signal and output it to the data processing unit 120 through the interface unit 130 .
디스플레이부(140)는 데이터 처리부(120)로부터 계산된 모니터링 정보를 작업자에 디스플레이한다. 작업자는 디스플레이부(140)를 통해 데이터 처리부(120)로부터 산출된 유전체(10)의 두께, 구체적으로 본 실시예에서는 측정회로부(110)로부터 측정된 출력 전류와 데이터 처리부(120)를 통해 산출된 유전체(10)의 두께를 용이하게 모니터링할 수 있다.The display unit 140 displays the monitoring information calculated by the data processing unit 120 to the operator. The operator calculates the thickness of the dielectric 10 calculated from the data processing unit 120 through the display unit 140, specifically, in this embodiment, the output current measured from the measuring circuit unit 110 and the calculated through the data processing unit 120. The thickness of the dielectric 10 can be easily monitored.
데이터 처리부(120)와 측정회로부(110), 아날로그-디지털 변환기(141), 측정회로부(140) 및 인터페이스부(130)를 포함한 플라즈마 공정 모니터링 장치는, 챔버(40)의 일측에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.The plasma process monitoring device including the data processing unit 120, the measurement circuit unit 110, the analog-to-digital converter 141, the measurement circuit unit 140, and the interface unit 130 is detachably installed on one side of the chamber 40. It can be.
이와 같은 구성의 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 종래보다 소형화를 구현할 수 있다. 즉, 종래 플라즈마 공정 모니터링 장치는 출력데이터를 계산하고 분석하기 위해 외부에 컴퓨터 등의 외부 장치와, 컴퓨터에 연결하기 위해 데이터 입출력보드(Data Acquisition Board, DAQ) 등이 별도로 구비되어야만 한다. 특히, DAQ의 크기가 커서 공정 모니터링 장치를 소형화하는데 문제가 있었다.The plasma process monitoring apparatus 100 having such a configuration can realize a smaller size than the conventional one. That is, the conventional plasma process monitoring device must be separately provided with an external device such as a computer to calculate and analyze output data, and a data acquisition board (DAQ) to connect to the computer. In particular, since the size of the DAQ is large, there is a problem in miniaturizing the process monitoring device.
그러나 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)의 경우, 출력 전류 등의 출력 신호를 데이터 처리부(120)가 입력 받아 이를 자체적으로 연산하고 분석 처리함으로써, 컴퓨터(150)가 필수적으로 요구되지 않고, DAQ가 생략될 수 있어 소형화될 수 있다. DAQ가 생략되는 대신, 외부 장치와 연결은 외부통신부(123)를 통해 유, 무선의 통신을 통해 수행될 수 있다. 소형화된 공정 모니터링 장치(100)만으로 플라즈마의 모니터링이 가능하므로 이동이 용이하고, 설치 및 유지 관리 측면에서도 장점이 있다.However, in the case of the plasma process monitoring device 100 according to the present invention, the data processing unit 120 receives an output signal such as an output current, calculates and analyzes it by itself, so that the computer 150 is not necessarily required, DAQ can be omitted, resulting in miniaturization. Instead of DAQ being omitted, connection with an external device may be performed through wired or wireless communication through the external communication unit 123 . Since plasma can be monitored only with the miniaturized process monitoring device 100, it is easy to move and has advantages in terms of installation and maintenance.
한편, 앞선 도 1에서 설명한 바와 같이, 종래 기술에 따라 단일 주파수의 정현파 교류 전압을 인가하여 출력 전류를 측정하고, 측정된 제1 고조파의 크기 성분에 대한 정보로부터 쉬스 저항(Rs)을 도출하고 유전체(10)의 두께를 산출하는 경우, 챔버에 가해지는 방전 조건(예를 들면, 인가 전력, 가스 종류 및 유량, 내부 압력 등)이 변경되면 계산된 유전체(10)의 두께와 실제 증착되어 있는 유전체(10)의 두께 사이의 오차가 심하게 발생되는 문제점이 존재하며, 위상 차이를 이용하여 유전체(10)의 두께를 측정하는 방법 또한, 증착 막이 두꺼워 짐에 따라 위상차 측정에서 큰 오차가 발생해 신뢰도가 낮아지는 문제가 존재하고, 더 나아가 인가되는 주파수가 낮기 때문에 mm 단위의 edge ring과 같은 유전체(10)의 두께를 측정 할 수 없는 문제점이 존재한다. On the other hand, as described in FIG. 1 above, according to the prior art, a sinusoidal alternating voltage of a single frequency is applied to measure the output current, and the sheath resistance (Rs) is derived from the information on the magnitude component of the measured first harmonic, and the dielectric When calculating the thickness of (10), when the discharge conditions applied to the chamber (eg, applied power, type and flow rate of gas, internal pressure, etc.) are changed, the calculated thickness of the dielectric 10 and the actually deposited dielectric There is a problem that the error between the thicknesses of (10) is severe, and the method of measuring the thickness of the dielectric 10 using the phase difference also causes a large error in the phase difference measurement as the deposition film becomes thicker, resulting in poor reliability. There is a problem of lowering, and furthermore, there is a problem of not being able to measure the thickness of the dielectric 10, such as the edge ring in mm, because the applied frequency is low.
따라서, 일 실시예에 따른 의한 플라즈마 공정 모니터링 방법은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 센서(20)에 서로 다른 주파수를 가지는 3개 이상의 교류 전압(V(t)= cos(w*t))을 동시에 또는 각각 인가시킨 후, 인가한 전압에 대해 출력된 전류에 대한 정보를 이용하여 등가 회로 모델을 만들고, 이를 기초로 유전체(10)의 두께를 산출함으로써, 보다 정확하면서 실시간으로 유전체(10)의 두께를 측정할 수 있다. 이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법에 대해서 설명한다. 플라즈마 공정 모니터링 방법은 전술한 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)를 사용하여 챔버(40) 내부의 플라즈마 상태를 모니터링하는 방법이다.Therefore, in the plasma process monitoring method according to an embodiment, in order to solve the above problem, three or more AC voltages (V(t)=cos(w*t)) having different frequencies are applied to the sensor 20 are applied simultaneously or individually, and then an equivalent circuit model is created using information on the current output for the applied voltage, and the thickness of the dielectric 10 is calculated based on this, so that the dielectric 10 is more accurate and real-time. thickness can be measured. Hereinafter, a plasma process monitoring method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The plasma process monitoring method is a method of monitoring a plasma state inside the chamber 40 using the above-described plasma process monitoring apparatus 100 .
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 발생 공정 모니터링 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5A 와 5B는 본 발명의 일 실시예에 따라, 챔버 내부를 등가회로로 표시한 도면이다.4 is a flowchart illustrating a method for monitoring a plasma generation process according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the interior of a chamber as an equivalent circuit according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 순서도를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법은, 센서(20)에 서로 다른 주파수를 가지는 복수 개의 교류 전압을 인가하는 단계(S110)와, 센서(20)에 발생된 출력 전류를 측정하는 단계(S120)와, 등가회로모델 및 전류의 크기와 측정된 정보를 기초로 등가회로모델의 임피던스를 산출하는 단계(S130)와, 산출된 임피던스 값을 기초로 유전체의 두께를 산출하는 단계와, 산출된 유전체 두께에 정보를 외부로 송출하는 단계(S150)를 포함할 수 있다. Referring to the flowchart shown in FIG. 4, the plasma process monitoring method according to the present invention includes the steps of applying a plurality of AC voltages having different frequencies to the sensor 20 (S110), and The step of measuring the output current (S120), the step of calculating the impedance of the equivalent circuit model based on the equivalent circuit model, the size of the current and the measured information (S130), and the thickness of the dielectric based on the calculated impedance value It may include a step of calculating, and a step of transmitting information on the calculated dielectric thickness to the outside (S150).
센서(20)에 복수 개의 교류 전압을 인가하는 단계(S110)는, 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)의 데이터 처리부(120) 또는 전압 인가부(30)에서 교류 전압을 인가하는 단계이다. 이하 설명의 편의를 위해 데이터 처리부(120)에서 전압을 인가하는 것을 가정으로 한다.The step of applying a plurality of AC voltages to the sensor 20 ( S110 ) is a step of applying an AC voltage from the data processing unit 120 or the voltage application unit 30 of the plasma process monitoring apparatus 100 . For convenience of explanation, it is assumed that the voltage is applied from the data processing unit 120 .
데이터 처리부(120)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수 개의 교류 전압을 동시에 또는 순차적으로 센서(20)에 인가할 수 있다. 인가된 교류 전압은 측정회로부(110)의 오피-앰프(111) 및 전류측정부(112)를 거쳐 센서(20)으로 통전된다. 본 명세서에는 설명의 편의를 위해 데이터 처리부(120)가 인가하는 교류 전압들은 서로 다른 주파수(w1, w2, w3)를 가지는 3개의 정현파가 인가되는 것을 가정으로 설명하나, 본 발명의 실시예가 이로 한정되는 것은 아니고 4개 이상의 정현파가 인가될 수도 있다. The data processor 120 may simultaneously or sequentially apply a plurality of AC voltages having different frequencies to the sensor 20 . The applied AC voltage is energized to the sensor 20 via the op-amp 111 and the current measurement unit 112 of the measurement circuit unit 110. In this specification, for convenience of description, it is assumed that three sine waves having different frequencies (w1, w2, w3) are applied as AC voltages applied by the data processing unit 120, but the embodiment of the present invention is limited to this. It is not, and four or more sine waves may be applied.
한편 도 3에서는 설명의 편의를 위해 데이터 처리부(120)가 복수 개의 교류 전압을 인가하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 다른 실시예로 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 복수 개의 전압을 인가하는 전압 인가부가 데이터 처리부(120)와 별도로 구성되어 있을 수 있다. Meanwhile, in FIG. 3, for convenience of description, the data processing unit 120 has been illustrated and described as applying a plurality of alternating voltages, but in another embodiment, the plasma process monitoring apparatus 100 has a voltage applying unit for applying a plurality of voltages to the data processing unit 120. It may be configured separately from the processing unit 120 .
센서(20)에 발생된 출력 전류를 측정하는 단계(S120)는, 센서(20)에 흐르는 출력 전류를 측정회로부(110)를 통해 감지한다In the step of measuring the output current generated by the sensor 20 (S120), the output current flowing through the sensor 20 is sensed through the measuring circuit unit 110.
측정회로부(110)에는 측정 저항(113)과 차동 증폭기(114)가 포함되어 미세 출력 전류를 증폭하고 노이즈를 제거할 수 있다. 이후 아날로그-디지털 변환기(141)로 출력하고, 디지털 신호로 변환된 출력신호를 인터페이스부(130)를 통해 데이터 처리부(120)로 전달할 수 있다.The measurement circuit unit 110 includes a measurement resistor 113 and a differential amplifier 114 to amplify the fine output current and remove noise. Thereafter, the analog-to-digital converter 141 outputs the signal, and the output signal converted into a digital signal may be transferred to the data processing unit 120 through the interface unit 130.
등가회로 모델 및 측정된 정보를 기초로 임피던스를 산출하는 단계(S130)는, 챔버 내멱에 설치된 금속 구조물에 대해 도 5에 도시된 바와 같이 등가회로모델을 구성하고, 이를 기초로 등가회로모델의 전체 임피던스를 산출하는 단계이다.In the step of calculating the impedance based on the equivalent circuit model and the measured information (S130), the equivalent circuit model is configured for the metal structure installed in the chamber as shown in FIG. 5, and based on this, the entire equivalent circuit model is calculated. This is the step of calculating the impedance.
구체적으로, 챔버(40) 내벽에 설치된 금속 구조물에 다중 주파수의 정현 전압을 인가하는 경우, 플라즈마 내부는 정현파 신호 발생부(210), 유전체(220), 쉬스(230) 및 플라즈마(240)로 표현될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 유전체(220)는 유전체 커패시터(Cdep)로 표현될 수 있고, 쉬스(230)는 쉬스 저항(Rsh) 및 쉬스 커패시터(Csh)로 표현될 수 있다. 한편, 지칭 명칭에 따라 유전체 커패시터(Cdep)는 제1커패시터로, 쉬스 커패시터(Csh)는 제2커패시터로 지칭될 수 있다. Specifically, when a multi-frequency sinusoidal voltage is applied to the metal structure installed on the inner wall of the chamber 40, the inside of the plasma is represented by the sinusoidal signal generator 210, the dielectric 220, the sheath 230, and the plasma 240. 5, the dielectric 220 may be expressed as a dielectric capacitor Cdep, and the sheath 230 may be expressed as a sheath resistance Rsh and a sheath capacitor Csh. Meanwhile, the dielectric capacitor Cdep may be referred to as a first capacitor and the sheath capacitor Csh may be referred to as a second capacitor according to the designation names.
한편, 도 5A에 도시된 등가회로모델에서 쉬스(230)에 대한 쉬스 임피던스(Zsh)는 교류 전압의 특성에 따라 아래와 같은 수학식 (1)로 정의될 수 있다.Meanwhile, in the equivalent circuit model shown in FIG. 5A, the sheath impedance (Zsh) for the sheath 230 may be defined by Equation (1) below according to the characteristics of the AC voltage.
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그리고 유전체(220)에 대한 유전체 임피던스(Xdep) 및 등가회로모델의 전체 임피던스(Ztotal)은 아래 수학식 (2)와 같이 표현될 수 있다.Further, the dielectric impedance (Xdep) of the dielectric 220 and the total impedance (Ztotal) of the equivalent circuit model may be expressed as Equation (2) below.
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한편, 서로 다른 주파수를 가지는 복수 개의 정현파 전압을 인가하였을 때, 각각 측정된 전류(I)를 이용하여 V=I*R 공식을 이용하면, 아래와 같은 수학식 (3)으로 방정식이 정리될 수 가 있다.On the other hand, when a plurality of sinusoidal voltages having different frequencies are applied, using the measured current (I) and using the V = I * R formula, the equation can be organized as Equation (3) below there is.
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산출된 임피던스 값을 기초로 유전체의 두께를 산출하는 단계는, 상기 수학식들을 이용하여 유전체(220)의 유전체 커패시터(Cdep) 값을 구하고 이를 기초로 유전체의 두께를 산출하는 과정이다. The step of calculating the thickness of the dielectric based on the calculated impedance value is a process of obtaining a value of the dielectric capacitor (Cdep) of the dielectric 220 using the above equations and calculating the thickness of the dielectric based on this.
수학식 (1), 수학식 (2) 및 수학식 (3)을 기초로 방정식을 풀면, 유전체 커패시터의 값을 산출할 있는데, 구체적으로 교류 전압의 특성상 인가되는 주파수에 따라 쉬스 임피던스(Zsh,wn) 및 유전체의 리액턴스(Xdep,wn)가 변하기 때문에 이를 이용하면 수학식 (3)과 식을 생성하고, 이를 행렬로 변환한 뒤, 측정된 전류 값 및 전압 값 등을 이용하여 행렬을 풀면, 유전체 임피던스 (Xdep,wn)를 산출할 수 있다.By solving the equation based on Equation (1), Equation (2) and Equation (3), the value of the dielectric capacitor can be calculated. ) and the reactance of the dielectric (Xdep,wn) change, if this is used, Equation (3) and equation are generated, converted into a matrix, and then the matrix is solved using the measured current value and voltage value, etc. Impedance (Xdep,wn) can be calculated.
그리고 유전체 임피던스(Xdep)가 산출되면 이를 기초로 아래 수학식 (4)와 같이 유전체의 정전 용량(Cdep)을 알 수 있고, 최종적으로 금속 구조물의 넓이(A)와 유전체(220) 유전율 ε을 알면 아래 수학식 (5)과 같이 유전체의 두께 d를 측정할 수 있으며, 이러한 유전체의 두께를 산출하는 단계(S230)는 모두 연산부(122)에서 수행될 수 있다.And, when the dielectric impedance (Xdep) is calculated, based on this, the capacitance (Cdep) of the dielectric can be known as in Equation (4) below, and finally, if the area (A) of the metal structure and the permittivity ε of the dielectric 220 are known, The thickness d of the dielectric may be measured as shown in Equation (5) below, and all of the steps (S230) of calculating the thickness of the dielectric may be performed by the calculation unit 122.
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또한 도 5B와 같이 유전체의 전도성이 높은 경우, 유전체 등가 회로에 병렬 저항을 추가하는 방법으로 등가회로모델을 구한 후, 앞서 설명한 방법을 통해 유전체의 두께를 측정할 수 있다.In addition, when the conductivity of the dielectric is high as shown in FIG. 5B, after obtaining an equivalent circuit model by adding parallel resistance to the dielectric equivalent circuit, the thickness of the dielectric can be measured through the method described above.
유전체의 두께를 외부로 출력하는 단계(S240)는, 유전체의 두께를 디스플레이부(140)를 통해 사용자에 표시하는 단계로서, 이 경우 데이터 처리부(120) 내의 외부통신부(123)를 이용하여 외부 컴퓨터(150) 등과 통신할 수 있게 된다.The step of outputting the thickness of the dielectric to the outside (S240) is a step of displaying the thickness of the dielectric to the user through the display unit 140, in this case, an external computer using the external communication unit 123 in the data processing unit 120. (150) and the like can be communicated.
이와 같이, 본 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(100) 및 플라즈마 공정 모니터링 방법에 의하면, 챔버(40)에 가해지는 방전 조건(예를 들면, 인가 전력, 가스 종류 및 유량, 내부 압력 등)이 변경되더라도, 실제 증착되어 있는 유전체의 두께에 비교적 정확하게 유전체의 두께를 산출할 수 있다. 또한, 실제 증착 공정이 수행되는 동안 유전체가 생성되고 있는 경우에도 유전체의 두께를 실시간(real time)으로 모니터링할 수 있는 장점이 존재한다. As described above, according to the plasma process monitoring apparatus 100 and the plasma process monitoring method according to the present embodiment, the discharge conditions applied to the chamber 40 (eg, applied power, gas type and flow rate, internal pressure, etc.) Even if it is changed, the thickness of the dielectric can be calculated relatively accurately to the thickness of the actually deposited dielectric. In addition, there is an advantage in that the thickness of the dielectric can be monitored in real time even when the dielectric is being generated while the actual deposition process is being performed.
또한, 유전체를 유전체 캐패시터(Cdep)와 쉬스 영역을 쉬스 저항(Rs)과 쉬스 캐패시터(Cs)로 근사시키고 유전체의 두께를 계산한 것이므로, 유전체의 상태를 용이하게 파악할 수 있는 장점이 있다. 증착 공정 중 또는 공정이 완료된 후 유전체의 두께를 모니터링하면서 사용자에 의해 설정된 오차 범위 밖의 데이터를 얻을 경우, 플라즈마의 상태가 어떠한지, 챔버(40) 내부에 방전 조건 대로 수행되는지, 증착 공정이 원활히 수행되는지 등의 정성적인 분석이 가능할 수 있게 된다. 실제 오차 범위 밖에 데이터를 추출하였을 때 신속히 증착 공정을 중단하고, 플라즈마 방전 조건을 변경하거나 플라즈마 증착 설비 보수를 도모할 수 있는 장점이 존재한다. In addition, since the dielectric is approximated by the dielectric capacitor (Cdep) and the sheath region with the sheath resistance (Rs) and the sheath capacitor (Cs) and the thickness of the dielectric is calculated, there is an advantage in that the state of the dielectric can be easily grasped. If data outside the error range set by the user is obtained while monitoring the thickness of the dielectric during the deposition process or after the process is completed, what is the state of the plasma, whether it is performed according to the discharge conditions inside the chamber 40, and whether the deposition process is smoothly performed qualitative analysis can be performed. When data is extracted outside the actual error range, there is an advantage in that the deposition process can be quickly stopped, plasma discharge conditions can be changed, or plasma deposition equipment can be repaired.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 다중 주파수의 전압을 인가하고 그에 따른 전류를 측정하는 방식으로 유전체의 두께를 측정하므로, 전압을 인가하고 전류를 측정한 후, 위상차를 이용해 유전체의 두께를 측정하는 종래 장치에서도 추가적으로 본 발명의 원리가 적용되어 유전체의 두께를 측정할 수 도 있다.In addition, since the plasma process monitoring apparatus 100 according to the present invention measures the thickness of a dielectric by applying a multi-frequency voltage and measuring the corresponding current, after applying the voltage and measuring the current, the phase difference is used to measure the dielectric thickness. In a conventional device for measuring the thickness of, the principle of the present invention may be additionally applied to measure the thickness of a dielectric.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 상대적으로 두꺼운 유전체의 두께를 측정하는 경우 유전체의 가장자리 부분의 전기장으로 인해 발생하는 프린징 효과(fringing effect)까지 고려하여 유전체의 두께를 측정하므로, 실제 유전체의 두께와 아주 유사한 측정값을 도출할 수 있다.In addition, when measuring the thickness of a relatively thick dielectric, the plasma process monitoring apparatus 100 according to the present invention measures the thickness of the dielectric considering the fringing effect generated by the electric field at the edge of the dielectric. , it is possible to derive a measured value very similar to the thickness of the actual dielectric.
일반적으로 절연체를 통과하는 전기장은 플레이트에 수직으로 발생하지만, 가장자리 부분(옆 부분)은 그 특성상 휘어서 형성되는데 이 부분을 프린징 효과라고 부른다(여분의 유효단면적). 그리고 이러한 프린징 효과는 챔버 내부에서도 발생하기 때문에, 이러한 현상을 고려하지 않고 유전체의 두께를 측정하는 경우 실제 유전체의 두께와 다소 다른 결과값이 산출될 수 있다. In general, the electric field passing through the insulator occurs perpendicular to the plate, but the edge part (side part) is formed by bending due to its nature, and this part is called the fringing effect (extra effective cross-sectional area). And since this fringing effect also occurs inside the chamber, when the thickness of the dielectric is measured without considering this phenomenon, a result value slightly different from the actual thickness of the dielectric may be calculated.
그러나 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치(100)는 이러한 효과까지 고려하여 유전체의 두께를 산출할 수 있는데, 구체적으로, 유전체의 실측 두께 및 발명 장치로 측정한 유전 용량을 이용하면 유전체의 실제 면적 A와 다른 프린징 효과를 고려한 유효 면적 Aeff에 관한 식을 아래 수학식 (6)과 같이 도출할 수 있다.However, the plasma process monitoring device 100 according to the present invention can calculate the thickness of the dielectric considering these effects. Specifically, the actual area A and An equation for the effective area Aeff considering other fringing effects can be derived as shown in Equation (6) below.
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해당 수식을 발명 장치에 적용할 시 두꺼운 유전체에서도 정밀한 측정이 가능하다. 도 6은 프린징 효과를 고려하여 유전체의 두께를 측정한 경우 측정값과 실제 결과와의 차이를 보여준 도면인데, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치는 1 mm부터 5 mm까지의 쿼츠 플레이트의 두께를 정확히 측정할 수 있음을 알 수 있다.When the corresponding formula is applied to the inventive device, precise measurement is possible even in a thick dielectric. Figure 6 is a view showing the difference between the measured value and the actual result when the thickness of the dielectric is measured in consideration of the fringing effect. It can be seen that the thickness of the quartz plate up to can be accurately measured.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 등가회로모델을 이용하여 유전체의 두께를 측정하였을 때의 실제 실험결과를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법을 플라즈마 챔버에 적용하여 유전체의 두께를 측정하였을 때의 실험 결과를 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법을 디스플레이 공정 챔버에 적용하여 유전체의 두께를 측정하였을 때의 실험 결과를 도시한 도면이다.7 is a diagram showing actual experimental results when the thickness of a dielectric is measured using an equivalent circuit model according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a view showing a plasma process monitoring method according to the present invention in a plasma chamber. 9 is a view showing experimental results when the thickness of a dielectric is measured by applying the plasma process monitoring method according to the present invention to a display process chamber. am.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 등가회로모델을 이용하여 등가회로모델을 구성하는 캐피서터의 정전 용량을 정확히 측정하여 증착 두께 측정 및 재현성을 99% 이상 달성한 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 7 , it can be seen that deposition thickness measurement and reproducibility of 99% or more were achieved by accurately measuring the capacitance of capacitors constituting the equivalent circuit model using the equivalent circuit model according to an embodiment of the present invention.
도 8에서 또한, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법을 실제 플라즈마 챔버에 탑재하여 유전체의 두께를 측정한 경우, 플라즈마의 밀도 및 전자 온도가 변하는 경우에도 발명 장치가 모사한 유전체의 두께를 정확히 측정하였음을 알 수 있으며, 도 9에서 또한, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법은 디스플레이 공정 환경에서도 챔버 내부에 있는 유전체의 두께를 실시간으로 정확하게 측정할 수 있음을 알 수 있다. In FIG. 8, when the plasma process monitoring method according to the present invention was installed in an actual plasma chamber to measure the thickness of the dielectric, the inventive device accurately measured the thickness of the simulated dielectric even when the plasma density and electron temperature were changed. 9, it can be seen that the plasma process monitoring method according to the present invention can accurately measure the thickness of the dielectric inside the chamber in real time even in a display process environment.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 엣지 링(edge ring) 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다. 10 is a diagram for explaining an edge ring compensation method according to an embodiment of the present invention.
최근 반도체 공정에서 웨이퍼와 접하는 플라즈마의 균일도 상승을 위해 엣지 링(edge ring)을 사용하는데, 공정이 진행됨에 따라 엣지 링의 특성상 엣지 링의 마모가 발생하게 되고 이는 플라즈마의 균일도 저하를 야기시키는 문제를 발생시킨다.In recent semiconductor processes, edge rings are used to increase the uniformity of plasma in contact with wafers. generate
그러나, 본 발명에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치 및 플라즈마 발생 장치는 앞서 설명한 방법을 이용하여 엣지 링의 두께 또한 실시간으로 비교적 정확하게 측정할 수 있다. 따라서, 플라즈마 공정 모니터링 장치의 데이터 처리부(120)는 측정된 두께를 미리 설정된 기준 두께와의 차이값을 산출하고, 산출된 차이값이 미리 설정된 값을 벗어나는 경우 마모가 많이 진행된 것을 판단하여, 도 10에 도시된 바와 같이 마모량만큼 엣지 링을 이동시켜 플라즈마의 높은 균일도를 지속적으로 유지할 수 있다. 한편, 엣지 링은 제어부(121)에 이해 이동될 수 있다. However, the plasma process monitoring device and the plasma generating device according to the present invention can relatively accurately measure the thickness of the edge ring in real time using the method described above. Therefore, the data processing unit 120 of the plasma process monitoring device calculates a difference value between the measured thickness and a preset reference thickness, and determines that a lot of wear has progressed when the calculated difference value is out of the preset value, and FIG. 10 As shown in , high uniformity of plasma can be continuously maintained by moving the edge ring by the amount of wear. Meanwhile, the edge ring may be moved by the controller 121 .
지금까지 도면을 통해 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 장치, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 공정 모니터링 방법에 대해 알아보았다. So far, a plasma process monitoring device, a plasma generating device, and a plasma process monitoring method according to an exemplary embodiment have been described through drawings.
일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법 및 공정 모니터링 장치는 챔버에 가해지는 방전 조건이 변경되더라도, 종래 기술과 다르게 방전 조건에 영향을 받지 않고 실제 증착 되어 있는 유전체의 두께를 정확하게 산출할 수 있으며, 실제 증착 공정이 수행되는 동안 유전체가 생성되고 있는 경우에도 유전체의 두께를 실시간(real time)으로 모니터링할 수 있는 장점이 존재한다. The plasma process monitoring method and process monitoring device according to an embodiment can accurately calculate the thickness of the actually deposited dielectric without being affected by the discharge conditions unlike the prior art, even if the discharge conditions applied to the chamber are changed, Even when the dielectric is being produced while the deposition process is being performed, there is an advantage of being able to monitor the thickness of the dielectric in real time.
또한, 전류의 위상차이가 아닌 측정된 임피던스 값을 기초로 유전체의 두께를 측정하므로 종래기술보다 보다 정밀하게 두께 측정이 가능하며, 더 나아가 kHz 대역의 주파수는 물론 MHz 대역의 주파수를 인가하여도 유전체의 두께를 정확하게 측정할 수 있는 장점이 존재한다. In addition, since the thickness of the dielectric is measured based on the measured impedance value rather than the phase difference of the current, it is possible to measure the thickness more precisely than in the prior art. There is an advantage that can accurately measure the thickness of.
또한, 일 실시예에 따른 플라즈마 공정 모니터링 방법 및 공정 모니터링 장치는 챔버 내부에 발생되는 플라즈마의 균일도를 위해 설치되는 엣지 링의 두께 또한 실시간으로 측정이 가능하기 때문에, 엣지 링의 마모가 많이 진행된 것으로 판단된 경우 엣지 링을 상부로 이동시켜 플라즈마의 균일도를 유지할 수 있는 장점이 존재한다.In addition, since the plasma process monitoring method and the process monitoring device according to an embodiment can measure the thickness of the edge ring installed for the uniformity of the plasma generated inside the chamber in real time, it is determined that the edge ring is worn out a lot. In this case, there is an advantage in maintaining the uniformity of the plasma by moving the edge ring upward.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The devices described above may be implemented as hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. A processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of software. For convenience of understanding, there are cases in which one processing device is used, but those skilled in the art will understand that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it can include. For example, a processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, which configures a processing device to operate as desired or processes independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be any tangible machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, intended to be interpreted by or provide instructions or data to a processing device. can be embodied in Software may be distributed on networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer readable media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. Examples of computer-readable recording media include hard disks, floppy disks, and magnetic tapes. Magnetic media, optical media such as CD-ROM and DVD, magneto-optical media such as floptical disks, and ROM, RAM ( RAM), flash memory, etc., hardware devices specially configured to store and execute program instructions. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속할 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques may be performed in an order different from the method described, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. may be combined or combined in a different form than the method described, or other components may be used. Or even if it is replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims may fall within the scope of the following claims.

Claims (15)

  1. 플라즈마가 발생되는 챔버;a chamber in which plasma is generated;
    챔버 내부에 배치되는 적어도 하나의 센서;at least one sensor disposed inside the chamber;
    상기 센서에 서로 다른 주파수를 가지는 3개 이상의 전압을 인가하는 전압 인가부;a voltage applicator for applying three or more voltages having different frequencies to the sensor;
    상기 센서에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 회로부; 및a measuring circuit unit measuring an output current flowing through the sensor; and
    상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 유전체의 두께를 산출하는 데이터 처리부;를 포함하는, 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device including a; data processing unit for calculating the thickness of the dielectric in the chamber based on the information on the sine wave voltage and the information on the output current.
  2. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 데이터 처리부는,The data processing unit,
    상기 유전체가 증착되어 발생되는 유전체 캐패시터, 상기 플라즈마에 인접하게 발생되는 쉬스 영역의 쉬스 캐패시터 및 쉬스 저항의 회로 구성으로 등가 회로 모델을 이용하여, 상기 유전체의 두께를 산출하는, 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device for calculating the thickness of the dielectric using an equivalent circuit model with a circuit configuration of a dielectric capacitor generated by depositing the dielectric, a sheath capacitor in a sheath region generated adjacent to the plasma, and a sheath resistance.
  3. 제 1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 3개 이상의 전압은,The three or more voltages,
    서로 다른 주파수를 가지는 3개 이상의 정현파 전압을 포함하는, 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device comprising three or more sinusoidal voltages having different frequencies.
  4. 제 3항에 있어서,According to claim 3,
    상기 3개 상의 정현파 전압은, 제1정현파, 제2정현파 및 제3정현파를 포함하며,The three-phase sinusoidal voltage includes a first sinusoidal wave, a second sinusoidal wave, and a third sinusoidal wave,
    상기 전압 인가부는,The voltage application unit,
    상기 제1정현파, 상기 제2정현파 및 상기 제3정현파를 동시에 인가하거나, 시간 차이를 두고 인가하는, 플라즈마 발생 장치.Wherein the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave are simultaneously applied or applied with a time difference.
  5. 제 4항에 있어서,According to claim 4,
    상기 데이터 처리부는,The data processing unit,
    상기 제1정현파, 상기 제2정현파 및 상기 제3정현파를 인가하였을 때, 각각 측정되는 전류의 크기 및 상기 등가 회로 모델의 임피던스 정보를 기초로 상기 유전체의 두께를 산출하는, 플라즈마 발생 장치.When the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave are applied, the thickness of the dielectric is calculated based on the magnitude of the measured current and the impedance information of the equivalent circuit model, respectively. Plasma generating device.
  6. 제 2항에 있어서,According to claim 2,
    상기 데이터 처리부는,The data processing unit,
    상기 유전체에 발생되는 프린징 효과(fringing effect)를 고려하여 산출된 정보를 기초로 상기 유전체의 두께를 다시 산출하는, 플라즈마 발생 장치.Plasma generator for re-calculating the thickness of the dielectric based on information calculated in consideration of a fringing effect generated in the dielectric.
  7. 제 2항에 있어서,According to claim 2,
    상기 데이터 처리부는,The data processing unit,
    상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 엣지 링(edge ring)의 두께를 산출하는, 플라즈마 발생 장치.A plasma generating device that calculates a thickness of an edge ring in the chamber based on the information about the sine wave voltage and the information about the output current.
  8. 제7 항에 있어서,According to claim 7,
    산출된 상기 엣지 링의 두께와 미리 설정된 기준 두께와의 차이를 계산한 후, 상기 차이가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 차이만큼 상기 엣지 링을 상부로 이동시키는 제어부;를 더 포함하는, 플라즈마 발생 장치.After calculating the difference between the calculated thickness of the edge ring and the preset reference thickness, if the difference is out of a preset range, a control unit for moving the edge ring upward by the difference; further comprising, plasma generation Device.
  9. 플라즈마가 생성되는 챔버 내부에 배치되는 적어도 하나의 센서에 서로 다른 주파수를 가지는 3개 이상의 정현파 전압을 인가하는 전압 인가부;a voltage applicator for applying three or more sinusoidal voltages having different frequencies to at least one sensor disposed inside a chamber in which plasma is generated;
    상기 센서에 흐르는 출력 전류를 측정하는 측정 회로부; 및a measuring circuit unit measuring an output current flowing through the sensor; and
    상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 유전체의 두께를 산출하는 데이터 처리부;를 포함하는, 플라즈마 공정 모니터링 장치.A plasma process monitoring apparatus comprising a; data processing unit for calculating the thickness of the dielectric in the chamber based on the information on the sine wave voltage and the information on the output current.
  10. 제 9 항에 있어서,According to claim 9,
    상기 데이터 처리부는,The data processing unit,
    상기 유전체가 증착되어 발생되는 유전체 캐패시터, 상기 플라즈마에 인접하게 발생되는 쉬스 영역의 쉬스 캐패시터 및 쉬스 저항의 회로 구성으로 등가 회로 모델을 이용하여, 상기 유전체의 두께를 산출하는, 플라즈마 공정 모니터링 장치. A plasma process monitoring device for calculating the thickness of the dielectric using an equivalent circuit model with a circuit configuration of a dielectric capacitor generated by depositing the dielectric, a sheath capacitor in a sheath region generated adjacent to the plasma, and a sheath resistance.
  11. 제 10 항에 있어서,According to claim 10,
    상기 3개 이상의 정현파 전압은, 서로 다른 주파수를 가지는 제1정현파, 제2정현파 및 제3정현파를 포함하고, The three or more sinusoidal voltages include a first sinusoidal wave, a second sinusoidal wave, and a third sinusoidal wave having different frequencies,
    상기 전압 인가부는, 상기 제1정현파, 상기 제2정현파 및 상기 제3정현파를 동시에 인가하거나, 시간 차이를 두고 인가하는, 플라즈마 발생 장치.The voltage applying unit simultaneously applies the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave, or applies them with a time difference.
    상기 데이터 처리부는, 상기 제1정현파, 상기 제2정현파 및 상기 제3정현파를 인가하였을 때, 각각 측정되는 전류의 크기 및 상기 등가 회로 모델의 임피던스 정보를 기초로 상기 유전체의 두께를 산출하는, 플라즈마 공정 모니터링 장치.The data processing unit calculates the thickness of the dielectric based on the magnitude of the current measured respectively and the impedance information of the equivalent circuit model when the first sinusoidal wave, the second sinusoidal wave, and the third sinusoidal wave are applied, plasma process monitoring device.
  12. 제 10항에 있어서,According to claim 10,
    상기 데이터 처리부는,The data processing unit,
    상기 유전체에 발생되는 프린징 효과(fringing effect)를 고려하여 산출된 정보를 기초로 상기 유전체의 두께를 다시 산출하는, 플라즈마 공정 모니터링 장치.Plasma process monitoring apparatus for re-calculating the thickness of the dielectric based on information calculated in consideration of a fringing effect occurring in the dielectric.
  13. 제 10항에 있어서,According to claim 10,
    상기 데이터 처리부는,The data processing unit,
    상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 유전체의 두께를 산출하는, 플라즈마 공정 모니터링 장치.Plasma process monitoring apparatus for calculating the thickness of the dielectric in the chamber based on the information on the sine wave voltage and the information on the output current.
  14. 제13항에 있어서,According to claim 13,
    산출된 상기 엣지 링의 두께와 미리 설정된 기준 두께와의 차이를 계산한 후, 상기 차이가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 차이만큼 상기 엣지 링을 상부로 이동시키는 제어부;를 더 포함하는, 플라즈마 공정 모니터링 장치.After calculating the difference between the calculated thickness of the edge ring and a preset reference thickness, and when the difference is out of a preset range, a control unit for moving the edge ring upward by the difference; further comprising a plasma process. monitoring device.
  15. 플라즈마가 생성되는 챔버 내부에 배치되는 적어도 하나의 센서에 서로 다른 주파수를 가지는 3개 이상의 정현파 전압을 인가하는 전압 인가 단계;A voltage application step of applying three or more sinusoidal voltages having different frequencies to at least one sensor disposed inside a chamber in which plasma is generated;
    상기 센서에 흐르는 출력 전류를 측정하는 전류 측정 단계; 및a current measuring step of measuring an output current flowing through the sensor; and
    상기 정현파 전압에 대한 정보 및 상기 출력 전류에 대한 정보를 기초로 상기 챔버 내부에 있는 유전체의 두께를 산출하는 데이터 처리 단계;를 포함하는, 플라즈마 공정 모니터링 방법.A data processing step of calculating a thickness of a dielectric inside the chamber based on the information on the sine wave voltage and the information on the output current; including, a plasma process monitoring method.
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