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KR101094598B1 - Appartus and method for mornitoring plasma chamber - Google Patents

Appartus and method for mornitoring plasma chamber Download PDF

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KR101094598B1
KR101094598B1 KR1020100044854A KR20100044854A KR101094598B1 KR 101094598 B1 KR101094598 B1 KR 101094598B1 KR 1020100044854 A KR1020100044854 A KR 1020100044854A KR 20100044854 A KR20100044854 A KR 20100044854A KR 101094598 B1 KR101094598 B1 KR 101094598B1
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KR
South Korea
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plasma chamber
neural network
plasma
network model
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Inventor
김병환
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세종대학교산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명은 플라즈마 챔버 감시 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 플라즈마 챔버 감시 장치는 반도체 공정을 수행하는 플라즈마 챔버(Plasma Chamber)로부터 광원에 대응하는 플라즈마의 반사광 정보를 수집하고, 수집된 반사광 정보에 포함된 라디컬(Radical)들의 파장에 따른 강도 이용하여 최적 신경망 모델을 생성한다. 그리고, 최적 신경망 모델로 계산된 예측치와 반사광 정보인 실측치를 이용하여 상기 플라즈마 챔버에 포함된 플라즈마 상태의 정상 여부를 판단한다.
이러한, 본 발명에 따르면 OES 진단 기구를 이용하여 파장 (Wavelength)에 따른 라디칼 강도(Intensity) 정보를 수집하고 이를 신경망을 이용하여 모델링한 후에, 모델 예측치를 이용하여 챔버를 실시간으로 감시함으로써, 플라즈마 챔버의 리크 상태를 실시간으로 정확하게 파악할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
The present invention relates to a plasma chamber monitoring apparatus and method thereof.
The plasma chamber monitoring apparatus of the present invention collects reflected light information of plasma corresponding to a light source from a plasma chamber performing a semiconductor process, and uses intensity according to wavelengths of radicals included in the collected reflected light information. To generate an optimal neural network model. Then, it is determined whether the plasma state included in the plasma chamber is normal by using the predicted value calculated by the optimal neural network model and the measured value which is reflected light information.
According to the present invention, after collecting the intensity information according to the wavelength (Wavelength) using the OES diagnostic apparatus and modeling it using a neural network, by monitoring the chamber in real time using a model prediction value, the plasma chamber You can expect the effect to accurately identify the leak state of the in real time.

Description

플라즈마 챔버 감시 장치 및 그 방법{APPARTUS AND METHOD FOR MORNITORING PLASMA CHAMBER} Plasma chamber monitoring device and its method {APPARTUS AND METHOD FOR MORNITORING PLASMA CHAMBER}

본 발명은 플라즈마 챔버 감시 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광반사 분석기(Optical Emission Spectroscopy)와 신경망(Neural Network) 모델을 이용하여 플라즈마 챔버의 인 시튜(In-situ) 리크(Leak) 발생을 정확하게 감시할 수 있는 플라즈마 챔버 감시 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention relates to a plasma chamber monitoring apparatus and method thereof, and more particularly, to an in-situ leak of a plasma chamber using an optical emission spectroscopy and a neural network model. It is to provide a plasma chamber monitoring apparatus and method that can accurately monitor the occurrence.

플라즈마를 이용한 반도체 장치로부터 실행할 수 있는 공정으로는 건식 식각(dry etching) 공정이나 화학 기상 증착(chemical vapor deposition) 공정 등을 들 수 있다. 이러한 공정들은 공정을 진행하기 위해서 플라즈마를 발생할 수 있는 플라즈마 챔버를 이용한다. 따라서, 반도체 기판을 플라즈마 챔버 내의 기판 지지대에 올려 놓고, 플라즈마 챔버 내부를 소정의 반응조건으로 조성한 후 플라즈마를 발생시켜 식각 공정 및 화학 기상 증착 공정을 진행한다. As a process which can be performed from the semiconductor device using a plasma, a dry etching process, a chemical vapor deposition process, etc. are mentioned. These processes utilize a plasma chamber capable of generating plasma to proceed with the process. Therefore, the semiconductor substrate is placed on a substrate support in the plasma chamber, the inside of the plasma chamber is formed under predetermined reaction conditions, and then plasma is generated to perform an etching process and a chemical vapor deposition process.

한편, 플라즈마 공정 조건에 이상이 생기거나, 플라즈마 장비를 구성하고 있는 부품, 예컨데 매스플로우 콘트롤러(Mass Flow Controller), RF 소스(Radio Frequency Source) 또는 바이어스 파워(Bias Power) 등에 이상 (Anomaly)이 생길 경우 플라즈마 상태가 변하게 되며, 이에 따라 증착 또는 식각 특성이 달라지게 된다. 이러한 경우에는 공정의 질 (Quality)과 소자의 신뢰성이 저하되게 되는 바, 이를 방지하기 위해서는 반도체 플라즈마 상태를 엄격히 감시하는 기술이 요구된다. On the other hand, abnormalities may occur in the plasma process conditions, or components constituting the plasma equipment, for example, a mass flow controller, an RF source, a bias power, or anomaly. In this case, the plasma state changes, and thus, deposition or etching characteristics are changed. In this case, the quality of the process and the reliability of the device are deteriorated. In order to prevent this, a technology for strictly monitoring the semiconductor plasma state is required.

현재, 플라즈마 챔버의 리크 (leak) 감시는 주로 헬륨 탐지기 (He detector)를 이용해서 점검을 한다. 이러한 헬륨 탐지기를 이용한 리크 감시의 경우에, 리크가 발생한 후에 장비를 정지시키고 리크 탐지를 하기 때문에, 장비 생산성이 크게 저하되게 된다. 또한 리크 발생에 의한 플라즈마 상태로 인해, 변화된 상태에서 공정이 진행되게 됨에 따라 제조되는 박막공정의 질 (Quality)이 저하되고 이에 따라 소자의 합격률(yield)이 현저히 떨어지는 문제점이 있다. 이러한, 종래의 헬륨 탐지기가 갖는 한계를 벗어나고자 옵티컬 에미션 스펙트로스코피(Optical Emission Spectroscopy; OES)와 같은 인-시튜(In-Situ) 진단 기구를 장비가 개발되었다. 하지만, OES를 이용하여 챔버 라디칼의 분포를 측정하고 이를 분석하여 리크 상태를 점검하는 경우에 공정 진행 중 실시간으로 OES 데이터를 분석해서 리크를 탐지하기가 힘들었다. 이는 OES 데이터 자체가 다 변수이고 엄청난 양의 정보를 포함하고 있어 이를 실시간으로 처리하는 기술이 없었기 때문이다. 물론 소수의 라디칼 변수를 감시할 수는 있으나, 이 경우 다른 유용한 라디칼 정보를 활용하지 못하게 되어 리크 감시 성능이 떨어지는 문제점이 있었다. 따라서 OES 전체 정보를 이용해서 실시간으로 리크를 탐지하는 기술의 개발이 요구된다.Currently, leak monitoring of plasma chambers is mainly checked using a helium detector. In the case of the leak monitoring using such a helium detector, since the equipment is stopped and leak detection is performed after the leak occurs, the equipment productivity is greatly reduced. In addition, due to the plasma state due to the occurrence of the leak, as the process proceeds in a changed state, there is a problem in that the quality of the manufactured thin film process is degraded and thus the yield of the device is significantly reduced. In order to overcome these limitations of conventional helium detectors, in-situ diagnostic tools such as optical emission spectroscopy (OES) have been developed. However, it was difficult to detect leaks by analyzing OES data in real time during the process when measuring the leakage state by measuring and analyzing the distribution of chamber radicals using OES. This is because OES data itself is multivariate and contains huge amounts of information, so there is no technology to process it in real time. Of course, it is possible to monitor a small number of radical variables, but in this case there is a problem that the leak monitoring performance is deteriorated because it can not use other useful radical information. Therefore, it is necessary to develop a technique for detecting leaks in real time using the entire OES information.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 광반사 분석기(Optical Emission Spectroscopy)와 신경망(Neural Network) 모델을 이용하여 플라즈마 챔버의 인 시튜(In-situ) 리크(Leak) 발생을 정확하게 실시간으로 감시할 수 있는 플라즈마 챔버 감시 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention is to accurately monitor the in-situ leakage of the plasma chamber in real time using an optical emission spectroscopy and neural network model. It is to provide a plasma chamber monitoring apparatus and method.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 플라즈마 챔버 감시 방법은, 반도체 공정을 수행하는 플라즈마 챔버(Plasma Chamber)로부터 광원에 대응하는 플라즈마의 반사광 정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 반사광 정보에 포함된 라디컬(Radical)들의 파장에 따른 강도를 이용하여 최적 신경망 모델을 생성하는 단계; 및 상기 최적 신경망 모델로 계산된 예측치와 반사광 정보인 실측치를 이용하여 상기 플라즈마 챔버에 포함된 플라즈마 상태의 정상 여부를 판단하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma chamber monitoring method comprising: collecting reflected light information of plasma corresponding to a light source from a plasma chamber performing a semiconductor process; Generating an optimal neural network model using an intensity according to wavelengths of radicals included in the collected reflected light information; And determining whether the plasma state included in the plasma chamber is normal by using the predicted value calculated by the optimal neural network model and the measured value which is reflected light information.

여기서, 상기 플라즈마 상태의 정상 여부를 판단하는 단계는,Here, the step of determining whether the plasma state is normal,

상기 플라즈마의 반사광 정보에 포함된 실측치와 상기 최적 신경망 모델의 예측치를 이용하여 RMSE(Root Mean Squared Error)를 계산하는 단계; 상기 계산된 RMSE값을 이용하여 Belief값을 계산하는 단계; 상기 계산된 Belief값이 기 설정된 오차 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 오차 범위를 초과하는지 여부 판단 결과, 상기 오차 범위를 초과하는 경우에, 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마 상태가 비정상임을 알리는 단계를 포함한다.Calculating a root mean squared error (RMS) using the measured value included in the reflected light information of the plasma and the predicted value of the optimal neural network model; Calculating a Belief value using the calculated RMSE value; Determining whether the calculated Belief value exceeds a preset error range; And determining that the error range is exceeded, informing that the plasma state of the plasma chamber is abnormal when the error range is exceeded.

여기서, 상기 오차 범위를 초과하는지 여부 판단 결과, 상기 오차 범위를 초과하지 않는 경우에, 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마 상태를 정상으로 판단하여 상기 플라즈마 챔버에 내 새롭게 반입된 웨이퍼에 대한 반사광 정보를 수집한 후 상기 수집 단계 이후를 반복하는 단계를 더 포함한다.Here, as a result of determining whether the error range is exceeded, if the error range is not exceeded, the plasma state of the plasma chamber is determined to be normal, and then the reflected light information of the newly loaded wafer into the plasma chamber is collected. It further comprises the step of repeating after the collecting step.

여기서, 상기 최적 신경망 모델을 생성하는 단계는,Here, the step of generating the optimal neural network model,

상기 플라즈마의 반사광 정보에 포함된 전체 또는 특정 파장 구간대의 전체 라디컬들을 파장에 따른 강도에 기초하여 학습 데이터와 테스트 데이터로 분류하는 단계; 상기 분류된 학습 데이터를 이용하여 제1 신경망 모델을 생성하는 단계; 및 상기 제1 신경망 모델에 상기 제1 신경망 모델을 최적화하기 위해 기 설정된 학습인자를 적용하여 상기 최적 신경망 모델을 생성하는 단계를 포함한다.Classifying all radicals included in the reflected light information of the plasma into all learning or test data based on the intensity according to the wavelength; Generating a first neural network model using the classified training data; And generating the optimal neural network model by applying a predetermined learning factor to optimize the first neural network model to the first neural network model.

본 발명의 실시예에 따른 반도체 공정을 수행하는 플라즈마 챔버(Plasma Chamber)의 플라즈마 상태를 감시하는 장치는,An apparatus for monitoring a plasma state of a plasma chamber performing a semiconductor process according to an embodiment of the present invention,

상기 플라즈마 챔버 내의 전체 또는 특정 파장 구간대의 라디컬들에 대한 플라즈마의 반사광 정보를 수집하는 광학 분광 분석부; 상기 수집된 반사광 정보에 포함된 라디컬(Radical)들의 파장에 따른 강도를 이용하여 최적 신경망 모델을 생성하는 신경망 모델링 구축 모듈; 및 상기 최적 신경망 모델을 통해 얻은 예측치와 상기 반사광 정보의 실측치를 기초로 RMSE값을 계산하고, 계산된 RMSE값을 이용하여 Belief값을 계산하며, 계산된 Belief값이 기 설정된 오차 범위를 초과하는지 여부에 따라 상기 플라즈마 챔버의 정상 여부를 판단하는 모델 응용 진단 모듈을 포함한다.An optical spectroscopic analysis unit configured to collect reflected light information of plasma for radicals in all or specific wavelength sections in the plasma chamber; A neural network modeling construction module for generating an optimal neural network model using an intensity according to wavelengths of radicals included in the collected reflected light information; And calculating an RMSE value based on the prediction value obtained through the optimal neural network model and the measured value of the reflected light information, calculating a Belief value using the calculated RMSE value, and whether the calculated Belief value exceeds a preset error range. And a model application diagnostic module for determining whether the plasma chamber is normal.

여기서, 상기 모델 응용 진단 모듈은 계산된 Belief 값이 상기 오차 범위를 초과하지 않는 경우에, 플라즈마 챔버에 새롭게 반입된 웨이퍼에 대해 반사광 정보를 수집한다.Here, the model application diagnostic module collects reflected light information on the wafer newly introduced into the plasma chamber when the calculated Belief value does not exceed the error range.

여기서, 상기 모델 응용 진단 모듈은 상기 계산된 Belief 값이 상기 오차 범위를 초과하는 경우에, 상기 플라즈마 챔버가 비정상임을 관리자에게 알린다.Here, the model application diagnostic module notifies the manager that the plasma chamber is abnormal when the calculated Belief value exceeds the error range.

여기서, 상기 플라즈마 챔버 감시 장치는,Here, the plasma chamber monitoring device,

상기 수집한 플라즈마의 반사광 정보를 학습 데이터와 테스터 데이터로 분류하는 학습 패턴 구성 모듈을 더 포함한다.The apparatus may further include a learning pattern configuration module classifying the collected reflected light information of the plasma into learning data and tester data.

여기서, 상기 신경망 모델링 구축 모델은,Here, the neural network modeling construction model,

상기 학습 데이터를 이용하여 제1 신경망 모델을 생성하며, 생성된 상기 신경망 모델과 상기 테스트 데이터간의 오차값을 계산하고, 계산된 오차값과 학습인자를 이용하여 상기 제1 신경망 모델을 최적화한 상기 최적 신경망 모델을 생성한다.Generating a first neural network model using the training data, calculating an error value between the generated neural network model and the test data, and optimizing the first neural network model using the calculated error value and a learning factor Create a neural network model.

이와 같이 본 발명에 따르면, OES 진단 기구를 이용하여 플라즈마의 파장 (Wavelength)에 따른 라디칼 강도(Intensity) 정보를 수집하고 이를 신경망을 이용하여 모델링한 후에, 모델 예측치를 이용하여 챔버를 실시간으로 감시함으로써, 플라즈마 챔버의 리크 상태를 실시간으로 정확하게 파악할 수 있는 효과를 기대할 수 있다. As described above, according to the present invention, after collecting the radical intensity information according to the wavelength of the plasma using the OES diagnostic apparatus and modeling it using a neural network, by monitoring the chamber in real time using a model prediction value In addition, the effect of accurately identifying the leak state of the plasma chamber in real time can be expected.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치가 측정한 플라즈마 라디컬의 파장에 따른 강도를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치에 적용된 신경망 모델 구조를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 학습 데이터 에러를 파장별로 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 테스트 데이터 에러를 파장별로 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 모델 예측 성능을 테스트 파일로 측정한 RMSE값을 도시한 그래프이다
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치를 테스트 파일 수에 매칭하여 측정한 Belief값을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 플라즈마 챔버 감시 방법을 도시한 순서도이다.
1 is a view showing a plasma chamber monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the intensity according to the wavelength of the plasma radicals measured by the plasma chamber monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a neural network model structure applied to the plasma chamber monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the learning data error of each plasma wavelength of the plasma chamber monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph illustrating test data errors of a plasma chamber monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention for each wavelength.
FIG. 6 is a graph illustrating RMSE values measured by a test file of model prediction performance of a plasma chamber monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating Belief values measured by matching a plasma chamber monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention with the number of test files.
8 is a flowchart illustrating a plasma chamber monitoring method of the plasma chamber monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 구성에 대하여 설명하기로 한다.First, the configuration of a plasma chamber monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a plasma chamber monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버(Plasma Chamber) 감시 장치(200)는 광반사 분광기(Optical Emission Spectroscopy, 210) 및 신경망부(Neural Network, 220)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the plasma chamber monitoring apparatus 200 according to an embodiment of the present invention includes an optical emission spectroscopy 210 and a neural network 220.

광반사 분광기(210)는 광(빛)을 단광 스펙트럼 분산시켜 플라즈마 챔버(100)내의 플라즈마의 전체 라디컬들(Radicals)에 대한 파장에 따른 강도를 측정하여 수집하고, 수집된 라디컬들에 대한 파장에 따른 강도 정보를 신경망부(220)로 제공한다. 이때, 광반사 분광기(210)는 특정 파장 구간 또는 임의로 설정된 다수의 파장 구간에서의 전체 라디컬들의 파장에 따른 강도를 측정하여 이용할 수도 있다. The light reflection spectrometer 210 collects and measures the intensity according to the wavelength of all radicals of the plasma in the plasma chamber 100 by dispersing light (light) into a single light spectrum. The intensity information according to the wavelength is provided to the neural network unit 220. In this case, the light reflection spectrometer 210 may measure and use the intensity according to the wavelength of all radicals in a specific wavelength section or a plurality of wavelength sections arbitrarily set.

여기서, 광반사 분광기(210)는 플라즈마 챔버(100) 내의 정상 플라즈마의라디칼들의 파장에 따른 강도를 수집하기 위해 플라즈마를 이용한 증착과 식각장비를 포함할 수도 있다. Here, the light reflection spectrometer 210 may include deposition and etching equipment using plasma to collect the intensity according to the wavelength of the radicals of the normal plasma in the plasma chamber 100.

여기서, 광반사 분광기(210)는 플라즈마의 전체 라디컬들에 대한 파장에 따른 강도를 측정하기 위해 역전파 신경망(Back-propagation Neural Network)을 이용할 수도 있다. 또한, 역전파 신경망 외에 학습 기능을 가지는 퍼지논리와 같은 다른 패턴인식 시스템을 사용할 수도 있다. Here, the light reflection spectrometer 210 may use a back-propagation neural network to measure the intensity according to the wavelength of all the radicals of the plasma. In addition to other back propagation neural networks, other pattern recognition systems may be used, such as fuzzy logic with learning.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 광반사 분광기(210)에서 수집하는 플라즈마는 고장이 발생하지 않은 상태에서의 플라즈마로, 정상 상태의 플라즈마를 의미한다.On the other hand, the plasma collected by the light reflection spectrometer 210 according to the embodiment of the present invention is a plasma in a state where a failure does not occur, and means a plasma in a steady state.

신경망부(220)는 학습 패턴 구성 모듈(222), 신경망 모델링 구축 모듈(224) 및 모델 응용 진단 모듈(226)을 포함한다.The neural network unit 220 includes a learning pattern configuration module 222, a neural network modeling construction module 224, and a model application diagnostic module 226.

학습 패턴 구성 모듈(222)은 광반사 분광기(210)로부터 수신하는 반사광 정보를 이용하여 신경망 모델을 만들기 위한 학습 데이터 (Training Data)를 생성하고, 학습된 모델의 적합성 판단을 위한 테스트 데이터(Testing Data)를 생성한다. 그리고, 산출된 학습 데이터와 테스트 데이터를 신경망 모델링 구축 모듈(224)로 제공한다. 구체적으로, 학습 패턴 구성 모듈(222)은 광반사 분광기(210)로부터 수신된 반사광 정보에 포함된 파장에 따른 정보를 n(n은 양의 정수임)개의 벡터로 표현하고, 이를 홀수 번에 해당하는 n/2개의 홀수 벡터들과 짝수 번에 해당하는 n/2개의 짝수 벡터들로 구분하며, 구분된 홀수 벡터들을 학습 데이터로 이용하고, 구분된 짝수 벡터들을 테스트 데이터로 이용한다. 학습과 테스트 데이터 n의 다른 비율로 구성될 수 있다. The training pattern configuration module 222 generates training data for creating a neural network model by using reflected light information received from the light reflection spectrometer 210, and test data for determining suitability of the trained model. ) The calculated training data and test data are provided to the neural network modeling construction module 224. Specifically, the learning pattern configuration module 222 expresses information according to the wavelength included in the reflected light information received from the light reflection spectrometer 210 as n (n is a positive integer) vectors, and this corresponds to an odd number of times. The data is divided into n / 2 odd vectors and n / 2 even vectors corresponding to even times. The divided odd vectors are used as training data, and the divided even vectors are used as test data. It can consist of different ratios of training and test data n.

이러한, 학습 패턴 구성 모듈(222)의 학습 데이터 및 테스트 데이터 생성에 대하여 도 2를 통해 상세히 후술한다.The learning data and test data generation of the learning pattern configuration module 222 will be described later in detail with reference to FIG. 2.

신경망 모델링 구축 모듈(224)은 학습 패턴 구성 모듈(222)로부터 수신한 학습 데이터와 테스트 데이터를 이용하여 최적 신경망 모델을 구축한다. The neural network modeling building module 224 constructs an optimal neural network model using the training data and the test data received from the learning pattern construction module 222.

구체적으로, 신경망 모델링 구축 모듈(224)은 학습 데이터를 이용하여 플라즈마 챔버(100)내 라디컬들의 상태에 대한 신경망 모델을 생성한다. 이때, 신경망 모뎅링 구축 모듈(224)은 일반화된 델타 규칙 (Generalized Delta Rule)을 기초로 학습데이터를 이용하여 신경망 모델을 생성하고, 테스트 데이터를 이용하여 생성된 신경망 모델을 최적화한다. 여기서, 신경망 모델링 구축 모듈(224)은 생성된 신경망 모델의 테스트 데이터에 대한 예측성능을 향상 시키기 위해 학습에 관여하는 여러 학습인자를 변화시켜 신경망 모델을 최적화한다. 이때, 학습인자는 은닉층의 뉴런수, 신경망 초기 웨이트의 분포, 뉴런의 활성화 함수의 유형과 경사, 학습허용도 등의 신경망 모델에 영향을 줄 수 있는 인자값들을 포함하며, 신경망 모델링 구축 모듈(224)은 학습인자를 개별적으로 조정하거나, 유전자 알고리즘 (Genetic Algorithm)을 통해 최적화한 학습인자를 이용하여 신경망 모델을 최적화한다.In detail, the neural network modeling building module 224 generates a neural network model for the states of radicals in the plasma chamber 100 using the training data. At this time, the neural network modeling module 224 generates a neural network model using training data based on a generalized delta rule, and optimizes the neural network model generated using the test data. Here, the neural network modeling construction module 224 optimizes the neural network model by changing various learning factors involved in learning to improve the predictive performance of the test data of the generated neural network model. In this case, the learning factors include factors that can affect neural network models such as the number of neurons in the hidden layer, the distribution of neural network initial weights, the type and slope of the activation function of the neurons, and the learning allowance, and the neural network modeling construction module 224 ) Optimizes neural network models by individually adjusting learners or using learning factors optimized through genetic algorithms.

모델 응용 진단 모듈 (226)은 신경망 모델링 구축 모듈(224)에 의해 최적화한 신경망 모델(이하, "최적 신경망 모델"이라고도 함)에 테스트 데이터를 적용하여 테스트 데이터와 최적 신경망 모델간의 오차값을 계산한다. 오차값은 RMSE (Root Mean Squared Error)를 이용하여 계산한다. 이때, RMSE는 다음의 수학식 1을 통해 계산된다.The model application diagnostic module 226 calculates an error value between the test data and the optimal neural network model by applying test data to the neural network model (hereinafter, also referred to as an "optimal neural network model") optimized by the neural network modeling construction module 224. . The error value is calculated using root mean squared error (RMS). At this time, RMSE is calculated through the following equation (1).

Figure 112010030772431-pat00001
Figure 112010030772431-pat00001

여기서, q는 테스트 데이터의 전체 수이고, dj 와 outj 는 각각 실측치와 예측치이다. 이때, 실측치는 반사광 정보를 이용하여 실제 측정된 값이고, 예측치는 최적화한 신경망 모델을 통해 계산된 예측값이다.Where q is the total number of test data, d j With out j Are measured and predicted values, respectively. At this time, the measured value is actually measured value using the reflected light information, and the predicted value is a predicted value calculated through the optimized neural network model.

그리고, 모델 응용 진단 모듈(226)은 계산된 RMSE 값을 이용하여 Belief값을 계산하고, Belief값이 기준 범위에 포함되는지 여부에 따라 플라즈마 챔버(100)의 정상 여부를 판단한다. 이때, Belief값은 하기의 수학식 4를 이용하게 계산된다.The model application diagnostic module 226 calculates the Belief value using the calculated RMSE value, and determines whether the plasma chamber 100 is normal according to whether the Belief value is included in the reference range. At this time, the Belief value is calculated using Equation 4 below.

구체적으로, 모델 응용 진단 모듈(226)은 계산된 Belief값이 기 설정된 오차 범위를 초과하는지 여부에 따라 플라즈마 챔버(100)의 정상 유무를 판단한다. 즉, 모델 응용 진단 모듈(226)은 증가율 혹은 감소율이 설정된 오차 범위(예를 들어, 0.5)를 초과하는 경우에, 플라즈마 챔버(100)가 비정상(리크 검출)이라고 판단하여 관리자에게 알린다. 이때, 모델 응용 진단 모듈(226)은 다음의 수학식 2, 3 및 4를 이용하여 Belief값을 계산한다.In detail, the model application diagnostic module 226 determines whether the plasma chamber 100 is normal according to whether the calculated Belief value exceeds a preset error range. That is, the model application diagnostic module 226 determines that the plasma chamber 100 is abnormal (leak detection) and informs the manager when the increase rate or decrease rate exceeds the set error range (for example, 0.5). At this time, the model application diagnostic module 226 calculates the Belief value using the following equations (2), (3) and (4).

Figure 112010030772431-pat00002
Figure 112010030772431-pat00002

Figure 112010030772431-pat00003
Figure 112010030772431-pat00003

여기서, 수학식 2는 RMSE의 누적 평균값(CUSUM; Cumulative Sum)이 증가된 경우에 이용하며, 수학식 3은 RMSE의 누적 평균값이 감소된 경우에 이용한다. 이때, x는 모델로부터 계산된 RMSE 값이고, μ는 정상으로 판단되는 n개의 테스트 데이터에 대한 모델로부터 예측된 RMSE값들의 평균값이다. 이때, n 값은 공정에 따라 그 수를 달리할 수 있다.Here, Equation 2 is used when the cumulative sum (CUSUM) of the RMSE is increased, and Equation 3 is used when the cumulative average value of the RMSE is decreased. In this case, x is the RMSE value calculated from the model, μ is the average value of the RMSE values predicted from the model for the n test data determined to be normal. At this time, the number of n may vary depending on the process.

한편, 모델 응용 진단 모듈(226)은 RMSE값의 시간에 따른 증가 또는 감소를 판단하기 위해 Belief값을 계산하며, Belief값은 다음의 수학식 4를 통해 계산한다.On the other hand, the model application diagnostic module 226 calculates the Belief value to determine the increase or decrease of the RMSE value over time, the Belief value is calculated through the following equation (4).

Figure 112010030772431-pat00004
Figure 112010030772431-pat00004

여기서, h/l은 h 혹은 l에 대한 값이고, set은 μ의 값과 일치한다.Where h / l is the value for h or l and set matches the value of μ.

모델 응용 진단 모듈(226)은 플라즈마 챔버(100)의 정상 유무 판단을 위해 Belief값이 임의로 설정된 임계치(예를 들어, 0.5)를 넘으면 리크가 발생한 것으로 판단한다. 이때, 임계치 값은 공정에 따라 그 값이 다를 수도 있다. The model application diagnostic module 226 determines that a leak has occurred when the Belief value exceeds a predetermined threshold (for example, 0.5) to determine whether the plasma chamber 100 is normal. In this case, the threshold value may vary depending on the process.

이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 플라즈마의 파장(Wavelength)에 따른 강도 (Intensity)를 이용하여 신경망 모델을 구축하여 이용함으로써, 플라즈마 장비의 상태를 종래보다 정확하고 신속하게 파악할 수 있는 장점이 있다. 또한, 정확하게 측정된 플라즈마 장비의 상태를 통해 장비의 정상 유무를 명확히 알 수 있는 큰 장점이 있다.Such a plasma chamber monitoring apparatus 200 according to an embodiment of the present invention uses a neural network model by using an intensity according to a wavelength of a plasma, thereby using the state of plasma equipment more accurately and quickly. There is an advantage that can be grasped. In addition, there is a big advantage that it is possible to clearly know whether the equipment is normal through the state of the accurately measured plasma equipment.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치가 측정한 플라즈마 장비의 플라즈마 라디칼의 파장에 따른 강도를 도시한 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the intensity according to the wavelength of the plasma radicals of the plasma equipment measured by the plasma chamber monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 장비 감지 장치(200)는 플라즈마 챔버(100)의 플라즈마로부터 반사되는 반사광을 이용하여 기 설정된 파장 범위(178.2 ~ 887.77nm)에서 라디칼 강도를 기 설정된 간격(0.22초 간격)으로 샘플링한다. 이때, 파장범위는 임의로 설정할 수 있으며, 확보하고자 하는 샘플의 양에 따라서 샘플링 간격 역시 조절할 수 있다. 도 2에서 normal과 abnormal은 각각 플라즈마의 정상과 비정상 상태를 의미한다.As shown in FIG. 2, the plasma apparatus detecting apparatus 200 according to an embodiment of the present invention uses the reflected light reflected from the plasma of the plasma chamber 100 to generate a radical intensity in a preset wavelength range (178.2 to 887.77 nm). Sample at preset intervals (0.22 second intervals). In this case, the wavelength range may be arbitrarily set, and the sampling interval may also be adjusted according to the amount of samples to be secured. In FIG. 2, normal and abnormal mean normal and abnormal states of plasma, respectively.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치에 적용된 신경망 모델 구조를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a neural network model structure applied to a plasma chamber monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 자기 상관 시계열 모델(Auto-Correlated Neural Time Series Model)을 이용하여 예측치를 계산한다. 자기 상관 시계열 모델은 λ+k에서의 강도(I) 정보를 현재 파장(λ)과 과거 파장 정보(λ-m)에 해당하는 강도를 이용하여 예측하는 구조이다. As shown in FIG. 3, the plasma chamber monitoring apparatus 200 according to an embodiment of the present invention calculates a predicted value by using an auto-correlated neural time series model. The autocorrelation time series model predicts the intensity (I) information at λ + k using the intensity corresponding to the current wavelength λ and the past wavelength information λ-m.

본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치(200)에서 변수 m과 k는 학습과 테스트 데이터 수를 결정하며, 출력층(Output)과 은닉층(Hidden Layer)의 뉴런(neuron)에 이용되는 활성화 함수에는 유니폴라 시그머이드 함수 (Unipolar Sigmoid Function)와 바이폴라 시그머이드 함수(Bipolar Sigmoid Function)가 있으며, 선형 함수 (Linear Function)가 출력층 뉴런에 이용될 수 있다.In the plasma chamber monitoring apparatus 200 according to an embodiment of the present invention, the variables m and k determine the number of training and test data, and the activation functions used for the neurons of the output layer and the hidden layer are included in the activation function. There are a unipolar sigmoid function and a bipolar sigmoid function, and a linear function can be used for output layer neurons.

한편, 학습과 테스트 데이터의 구성은 시계열 모델의 기본 인자인 (m, k)에 의해 결정된다. 여기서, m은 모델개발에 이용되는 과거 정보의 양을 지칭하며, k는 예측치가 발생하는 과거 시점을 지칭한다. (m,k)의 조합에 따라 구성되는 학습 데이터와 테스트 데이터는 달라지며, 또한 개발된 모델성능도 차이가 생기게 된다. 따라서 모델성능을 최적화하기 위해 (m,k)값을 변화시키면서 모델성능을 평가하고 최적화된 (m,k)를 결정할 수 있다. On the other hand, the composition of the training and test data is determined by (m, k), which is a basic factor of the time series model. Here, m refers to the amount of historical information used for model development, and k refers to the past time point at which the prediction occurs. The training data and test data constituted by the combination of (m, k) are different, and the developed model performance is also different. Therefore, the model performance can be evaluated and the optimized (m, k) can be determined while changing the (m, k) value to optimize the model performance.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 학습 데이터에 대한 모델로부터의 예측 에러를 파장별로 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating a prediction error for each wavelength of a model for learning data of a plasma chamber monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치(200)의 신경망 모델링 구축 모듈(224)은 다음의 수학식5를 통해 학습 데이터에 대한 에러를 산출한다.As shown in FIG. 4, the neural network modeling construction module 224 of the plasma chamber monitoring apparatus 200 according to an embodiment of the present invention calculates an error with respect to training data through Equation 5 below.

Figure 112010030772431-pat00005
Figure 112010030772431-pat00005

본 발명의 실시 예에 따르면, 학습 데이터의 에러 범위가 -100에서 100사이에 대부분 분포하는 것을 알 수 있다. 에러 범위는 공정에 따라 다를 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it can be seen that the error range of the training data is mostly distributed between -100 and 100. The error range may vary depending on the process.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 테스트 데이터에 대한 모델로부터의 예측 에러를 파장별로 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a prediction error for each wavelength of a test data of a plasma chamber monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 테스트 데이터 에러 역시, 위에서 설명한 도 4의 학습 데이터 에러와 동일한 방법으로 산출한다. 테스트 데이터의 에러 범위가 -50에서 50 사이에 대부분 분포하는 것을 알 수 있다. 에러 범위는 공정에 따라 다를 수 있다.As shown in FIG. 5, the plasma chamber monitoring apparatus 200 according to an exemplary embodiment of the present invention calculates a test data error in the same manner as the learning data error of FIG. 4 described above. It can be seen that the error range of the test data is mostly distributed between -50 and 50. The error range may vary depending on the process.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 모델 예측 성능을 테스트 파일로 측정한 RMSE값을 도시한 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating RMSE values measured by a test file of model prediction performance of a plasma chamber monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 총 47개의 테스트 파일에 대한 RMSE값을 통해 정상 상태가 아닌 플라즈마를 판단할 수 있다. 즉, 1~42회는 정상이라고 판단하는 기 설정된 RMSE값의 정상범위(40< 정상 <60)에 포함되지만, 42~46회의 RMSE값은 정상 범위를 벗어나 정상 상태가 아님으로 판단한다. As shown in FIG. 6, the plasma chamber monitoring apparatus 200 according to an exemplary embodiment of the present disclosure may determine a plasma that is not in a normal state through RMSE values of a total of 47 test files. That is, 1 to 42 times are included in the normal range (40 <normal <60) of the predetermined RMSE value determined to be normal, but 42 to 46 times RMSE value is determined to be out of the normal state.

본 발명의 실시 예에서는 리크의 발생을 더욱 정확히 검출하기 위하여 모델로부터 계산된 RMSE값을 CUSUM 제어차트에 전달하고 Belief 함수를 통해 얻은 Belief값을 통해 최종적으로 플라즈마 챔버의 정상 유무 확인을 한다. 이러한, Belief값을 이용한 플라즈마 챔버의 정상 유무 판단에 대하여 다음의 도 7을 통해 후술한다.In an embodiment of the present invention, in order to more accurately detect the occurrence of the leak, the RMSE value calculated from the model is transferred to the CUSUM control chart, and finally, whether the plasma chamber is normally confirmed through the Belief value obtained through the Belief function. The normality of the plasma chamber using the Belief value will be described later with reference to FIG. 7.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 테스트 파일 수에 매칭하여 측정한 Belief값을 도시한 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating Belief values measured by matching the number of test files of the plasma chamber monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 Belief값의 증가 혹은 감소를 감시하여 플라즈마 장비의 정상 유무를 판단한다. 즉, Belief값이 설정된 오차 범위를 초과하여 증가하거나 감소하면 플라즈마 챔버(100)가 정상이 아님으로 판단하여 관리자에게 알린다.As illustrated in FIG. 7, the plasma chamber monitoring apparatus 200 according to an exemplary embodiment of the present invention monitors an increase or decrease of the Belief value to determine whether the plasma equipment is normal. That is, if the Belief value increases or decreases beyond the set error range, it is determined that the plasma chamber 100 is not normal and informs the manager.

본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치(200)가 RMSE를 이용하여 계산한 Belief값은 Model-based CUSUM 값이며, 반사광 정보의 통계적 평균치를 이용하여 계산한 Belief 값은 CUSUM 값이다. 도 7을 통해 일반적으로 CUSUM을 통해 얻은 결과보다 본 발명의 실시 예에 따른 Model-based CUSUM값을 통해 얻은 결과가 플라즈마 상태의 정상 유무를 더욱 명확히 판단할 수 있음을 알 수 있다.The Belief value calculated by the plasma chamber monitoring apparatus 200 according to the embodiment of the present invention using the RMSE is a Model-based CUSUM value, and the Belief value calculated using a statistical average value of the reflected light information is a CUSUM value. It can be seen from FIG. 7 that the results obtained through the Model-based CUSUM value according to the embodiment of the present invention can more clearly determine whether the plasma state is normal than the results obtained through the CUSUM.

더욱이, 각각의 라디컬을 이용하여 계산한 Belief 값과는 더욱 확연한 차이를 알 수 있기 때문에, 본 발명의 실시 예에 따른 Model-based CUSUM값을 이용하면 플라즈마 장비의 정상 상태 여부를 빠르고 정확하게 알 수 있다.Furthermore, since the difference can be more pronounced with the Belief value calculated using each radical, the Model-based CUSUM value according to the embodiment of the present invention can be used to quickly and accurately determine whether the plasma equipment is in a steady state. have.

다음은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버(100)의 플라즈마 상태에 대한 정상 유무를 정확하게 판단하기 위한 플라즈마 챔버 감시 장치(200)의 플라즈마 챔버 감시 방법에 대하여 상세히 설명한다.Next, a plasma chamber monitoring method of the plasma chamber monitoring apparatus 200 for accurately determining whether a plasma state of the plasma chamber 100 is normal or not will be described in detail.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치의 플라즈마 챔버 감시 방법을 도시한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a plasma chamber monitoring method of the plasma chamber monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 플라즈마 챔버(100)내 라디컬들에 대한 반사광 정보를 수집하고(S100), 수집된 반사광 정보를 이용하여 신경망 모델을 생성한다(S102). 이때, 플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 반사광 정보 중 학습 데이터를 이용하여 신경망 모델을 생성한다.As shown in FIG. 8, the plasma chamber monitoring apparatus 200 according to an embodiment of the present invention collects reflected light information on radicals in the plasma chamber 100 (S100), and uses the collected reflected light information to provide a neural network. Create a model (S102). In this case, the plasma chamber monitoring apparatus 200 generates a neural network model using learning data among the reflected light information.

그리고, 생성된 신경망 모델에 테스트 데이터를 적용하여 오차값, 즉 RMSE 를 계산하고(S104), 학습인자를 변화시키면서 RMSE가 최소가 되는 최적 신경망 모델을 생성한다(S106). The test data is applied to the generated neural network model to calculate an error value, that is, the RMSE (S104), and the optimal neural network model is generated to minimize the RMSE while changing the learning factors (S106).

그 후, 플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 테스트 데이터에 대해 계산한 RMSE값을 이용하여 Belief값을 계산한다(S110). Thereafter, the plasma chamber monitoring apparatus 200 calculates a Belief value by using the RMSE value calculated for the test data (S110).

플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 계산된 Belief값이 기 설정된 오차 범위를 초과하는지 여부를 판단하고(S112), 오차 범위를 초과하는 경우에, 플라즈마 장비가 비정상임(리크가 검출됨)을 관리자에게 알린다(S114).The plasma chamber monitoring apparatus 200 determines whether the calculated Belief value exceeds a preset error range (S112), and when the error range is exceeded, the plasma apparatus is abnormal (leak is detected) to the manager. Inform (S114).

한편, 상기 S112 단계에서, 오차 범위를 초과하지 않는 경우에, 플라즈마 챔버 감시 장치(200)는 플라즈마 챔버(100)가 정상임으로 판단하며, 플라즈마 챔버 (100)에 새롭게 반입된 웨이퍼에 대해 상기 S100에서부터 다시 시작한다. 실시간 감시를 위해 모델 구성과 최적화에 관여하는 S102에서부터 S106은 기 구성된 모델로 대체될 수도 있다. 기 구성된 모델을 재 구성할 필요가 있을 때에는 S102에서부터 S106까지의 과정을 수행한다. On the other hand, in step S112, if the error range does not exceed, the plasma chamber monitoring apparatus 200 determines that the plasma chamber 100 is normal, and from the step S100 for the wafer newly introduced into the plasma chamber 100 Start over. S102 to S106, which are involved in model construction and optimization for real-time monitoring, may be replaced by preconfigured models. When it is necessary to reconstruct the previously configured model, the process from S102 to S106 is performed.

이와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 플라즈마 챔버 감시 장치는 반사광의 파장에 따른 강도를 이용하여 구축된 신경망 모델을 통해 테스트 데이터를 이용하여 계산된 Belief값을 통해 리크를 포함한 플라즈마 챔버의 이상 여부를 정확하고 신속하게 판단할 수 있는 큰 효과를 기대할 수 있다. As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the plasma chamber monitoring apparatus checks whether the plasma chamber including the leak is abnormal through the Belief value calculated using the test data through the neural network model constructed using the intensity according to the wavelength of the reflected light. You can expect a big effect that can make an accurate and quick judgment.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

100: 플라즈마 챔버, 200: 플라즈마 챔버 감시 장치,
210: 광반사 분광기, 220: 신경망부,
222: 학습 패턴 구성 모듈, 224: 신경망 모델링 구축 모듈,
226: 모델 응용 진단 모듈,
100: plasma chamber, 200: plasma chamber monitoring device,
210: light reflection spectrometer, 220: neural network part,
222: learning pattern construction module, 224: neural network modeling building module,
226: model application diagnostic module,

Claims (9)

반도체 공정을 수행하는 플라즈마 챔버(Plasma Chamber)로부터 광원에 대응하는 플라즈마의 반사광 정보를 수집하는 단계,
상기 수집된 반사광 정보에 포함된 라디컬(Radical)들의 파장에 따른 강도를 이용하여 최적 신경망 모델을 생성하는 단계 및
상기 최적 신경망 모델로 계산된 예측치와 반사광 정보인 실측치를 이용하여 상기 플라즈마 챔버에 포함된 플라즈마 상태의 정상 여부를 판단하는 단계를 포함하며,
상기 플라즈마 상태의 정상 여부를 판단하는 단계는,
상기 반사광 정보에 포함된 실측치와 상기 최적 신경망 모델의 예측치를 이용하여 RMSE(Root Mean Squared Error)를 계산하는 단계,
상기 계산된 RMSE값을 이용하여 Belief값을 계산하는 단계,
상기 계산된 Belief값이 기 설정된 오차 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계 및
상기 오차 범위를 초과하는 경우에, 상기 플라즈마 챔버에 포함된 플라즈마 상태가 비정상임을 알리는 단계를 포함하며,
상기 계산된 RMSE값을 이용하여 Belief값을 계산하는 단계는,
상기 Belief 값의 누적 평균값(CUSUM; Cumulative Sum)이 증가 또는 감소함에 따라 다음과 같이 상기 Belief 값을 나누어 계산하는 플라즈마 챔버 감시 방법:
Figure 112011068389965-pat00014

여기서, h/l은 h 혹은 l에 대한 값이고, set은 μ의 값과 일치하며,
상기 RMSE의 누적 평균값(CUSUM)이 증가된 경우에 다음의 Sh를 이용하며,
Figure 112011068389965-pat00015

상기 RMSE의 누적 평균값(CUSUM)이 감소된 경우에는 다음의 Si를 이용하며,
Figure 112011068389965-pat00016

x는 모델로부터 계산된 RMSE 값이고, μ는 정상으로 판단되는 n개의 테스트 데이터에 대한 모델로부터 예측된 RMSE값들의 평균값이다.
Collecting reflected light information of a plasma corresponding to a light source from a plasma chamber performing a semiconductor process;
Generating an optimal neural network model using an intensity according to wavelengths of radicals included in the collected reflected light information; and
Determining whether the plasma state included in the plasma chamber is normal by using the predicted value calculated by the optimal neural network model and the measured value which is reflected light information.
Determining whether the plasma state is normal,
Calculating a root mean squared error (RMS) using the measured value included in the reflected light information and the predicted value of the optimal neural network model;
Calculating a Belief value using the calculated RMSE value,
Determining whether the calculated Belief value exceeds a preset error range; and
If exceeding the error range, informing that the plasma state included in the plasma chamber is abnormal;
Calculating the Belief value using the calculated RMSE value,
Method for monitoring the plasma chamber by dividing the Belief value as the cumulative sum (CUSUM; Cumulative Sum) of the Belief value increases or decreases as follows:
Figure 112011068389965-pat00014

Where h / l is the value for h or l, set matches the value of μ,
When the cumulative average value (CUSUM) of the RMSE is increased, the following S h is used.
Figure 112011068389965-pat00015

When the cumulative average value (CUSUM) of the RMSE is decreased, the following S i is used.
Figure 112011068389965-pat00016

x is the RMSE value calculated from the model, and μ is the average value of the RMSE values predicted from the model for n test data judged to be normal.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 오차 범위를 초과하는지 여부 판단 결과, 상기 오차 범위를 초과하지 않는 경우에, 상기 플라즈마 챔버의 플라즈마 상태를 정상으로 판단하여 상기 플라즈마 챔버에 내 새롭게 반입된 웨이퍼에 대한 반사광 정보를 수집한 후 상기 수집 단계 이후를 반복하는 단계
를 더 포함하는 플라즈마 챔버 감시 방법.
The method of claim 1,
As a result of determining whether the error range is exceeded, if the error range is not exceeded, the plasma state of the plasma chamber is determined to be normal, and the reflected light information of the newly loaded wafer into the plasma chamber is collected and the collection is performed. Steps to repeat after step
Plasma chamber monitoring method further comprising.
제1항에 있어서,
상기 최적 신경망 모델을 생성하는 단계는,
상기 플라즈마의 반사광 정보에 포함된 전체 또는 특정 파장 구간대의 전체 라디컬들을 파장에 따른 강도에 기초하여 학습 데이터와 테스트 데이터로 분류하는 단계;
상기 분류된 학습 데이터를 이용하여 제1 신경망 모델을 생성하는 단계; 및
상기 제1 신경망 모델에 상기 제1 신경망 모델을 최적화하기 위해 기 설정된 학습인자를 적용하여 상기 최적 신경망 모델을 생성하는 단계
를 포함하는 플라즈마 챔버 감시 방법.
The method of claim 1,
Generating the optimal neural network model,
Classifying all radicals included in the reflected light information of the plasma into all learning or test data based on the intensity according to the wavelength;
Generating a first neural network model using the classified training data; And
Generating the optimal neural network model by applying a predetermined learning factor to optimize the first neural network model to the first neural network model
Plasma chamber monitoring method comprising a.
반도체 공정을 수행하는 플라즈마 챔버(Plasma Chamber)의 플라즈마 상태를 감시하는 장치에 있어서,
상기 플라즈마 챔버 내의 전체 또는 특정 파장 구간대의 라디컬들에 대한 반사광 정보를 수집하는 광반사 분광기;
상기 수집된 반사광 정보에 포함된 라디컬(Radical)들의 파장에 따른 강도를 이용하여 최적 신경망 모델을 생성하는 신경망 모델링 구축 모듈; 및
상기 최적 신경망 모델을 통해 얻은 예측치와 상기 반사광 정보의 실측치를 이용하여 RMSE값을 계산하고, 계산된 RMSE값을 이용하여 Belief값을 계산하며, 계산된 Belief값이 기 설정된 오차 범위를 초과하는지 여부에 따라 상기 플라즈마 챔버의 정상 여부를 판단하는 모델 응용 진단 모듈을 포함하며,
상기 모델 응용 진단 모듈은,
상기 Belief 값의 누적 평균값(CUSUM; Cumulative Sum)이 증가 또는 감소함에 따라 다음과 같이 상기 Belief 값을 나누어 계산하는 플라즈마 챔버 감시 장치:
Figure 112011068389965-pat00017

여기서, h/l은 h 혹은 l에 대한 값이고, set은 μ의 값과 일치하며,
상기 RMSE의 누적 평균값(CUSUM)이 증가된 경우에 다음의 Sh를 이용하며,
Figure 112011068389965-pat00018

상기 RMSE의 누적 평균값(CUSUM)이 감소된 경우에는 다음의 Si를 이용하며,
Figure 112011068389965-pat00019

x는 모델로부터 계산된 RMSE 값이고, μ는 정상으로 판단되는 n개의 테스트 데이터에 대한 모델로부터 예측된 RMSE값들의 평균값이다.
An apparatus for monitoring a plasma state of a plasma chamber performing a semiconductor process,
A light reflection spectrometer for collecting reflected light information for radicals in all or specific wavelength sections in the plasma chamber;
A neural network modeling construction module for generating an optimal neural network model using an intensity according to wavelengths of radicals included in the collected reflected light information; And
The RMSE value is calculated using the prediction value obtained from the optimal neural network model and the measured value of the reflected light information, the Belief value is calculated using the calculated RMSE value, and whether the calculated Belief value exceeds a preset error range. And a model application diagnostic module for determining whether the plasma chamber is normal.
The model application diagnostic module,
As the cumulative sum (CUSUM; Cumulative Sum) of the Belief value increases or decreases, the plasma chamber monitoring apparatus for dividing the Belief value as follows:
Figure 112011068389965-pat00017

Where h / l is the value for h or l, set matches the value of μ,
When the cumulative average value (CUSUM) of the RMSE is increased, the following S h is used.
Figure 112011068389965-pat00018

When the cumulative average value (CUSUM) of the RMSE is decreased, the following S i is used.
Figure 112011068389965-pat00019

x is the RMSE value calculated from the model, and μ is the average value of the RMSE values predicted from the model for n test data judged to be normal.
제5항에 있어서,
상기 모델 응용 진단 모듈은,
계산된 Belief 값이 상기 오차 범위를 초과하지 않는 경우에, 플라즈마 챔버 에 새롭게 반입된 웨이퍼에 대해 반사광 정보를 수집하는 챔버 감시 장치.
The method of claim 5,
The model application diagnostic module,
And if the calculated Belief value does not exceed the error range, reflecting light information is collected for the newly loaded wafer into the plasma chamber.
제6항에 있어서,
상기 모델 응용 진단 모듈은,
상기 계산된 Belief 값이 상기 오차 범위를 초과하는 경우에, 상기 플라즈마 챔버가 비정상임을 관리자에게 알리는 플라즈마 챔버 감시 장치.
The method of claim 6,
The model application diagnostic module,
And informing the manager that the plasma chamber is abnormal when the calculated Belief value exceeds the error range.
제5항에 있어서,
상기 수집한 반사광 정보를 학습 데이터와 테스터 데이터로 분류하는 학습 패턴 구성 모듈을 더 포함하는 플라즈마 챔버 감시 장치.
The method of claim 5,
And a learning pattern configuration module for classifying the collected reflected light information into learning data and tester data.
제8항에 있어서,
상기 신경망 모델링 구축 모델은,
상기 학습 데이터를 이용하여 제1 신경망 모델을 생성하며, 생성된 상기 신경망 모델과 상기 테스트 데이터간의 오차값을 계산하고, 계산된 오차값과 학습인자를 이용하여 상기 제1 신경망 모델을 최적화한 상기 최적 신경망 모델을 생성하는 플라즈마 챔버 감시 장치.
The method of claim 8,
The neural network modeling construction model,
Generating a first neural network model using the training data, calculating an error value between the generated neural network model and the test data, and optimizing the first neural network model using the calculated error value and a learning factor Plasma chamber monitoring device for generating neural network model.
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