JP2003332299A - 厚さ測定システムが具備された回転エッチング装置 - Google Patents

厚さ測定システムが具備された回転エッチング装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】厚さ測定システムが具備された回転エッチング
装置を提供する。 【解決手段】本発明によるこの装置は、基板が置かれる
回転可能なスピンヘッドと、基板の上部に位置し、基板
上にエッチング液を噴射するエッチング液供給手段と、
エッチング液供給を制御するエッチング液供給制御器を
具備している。また、この装置は、薄膜の厚さを測定す
る厚さ測定システムとエッチング液供給制御器にエッチ
ング液供給停止信号を伝達する主制御器を具備してい
る。厚さ測定システムは基板の表面に光を入射し、基板
から反射される光の間接信号を分析して薄膜の厚さを測
定する。主制御器は厚さ測定システムで測定された結果
を基準値と比較し、測定値が基準値に到達する前に、エ
ッチング液供給制御器にエッチング液供給停止信号を伝
達する。この際に、エッチング液供給が停止した後、一
定の時間、基板上の残留エッチング液により薄膜が追加
エッチングされて薄膜の厚さが基準値に到達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の製造装
置に関するものであり、さらに具体的に、回転するスピ
ンヘッド上に置かれた基板にエッチング液を噴射して特
定膜をエッチングする回転エッチング装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子は基板上に薄膜を蒸着する蒸
着工程、基板上にフォトレジストパターンを形成する写
真工程、基板内に不純物を注入するイオン注入工程及び
特定薄膜を除去するエッチング工程などで構成された複
雑な単位工程を通じて製造される。これらのうち、エッ
チング工程は外部から密閉された真空チャンバ内にプラ
ズマを発生させて基板の表面の薄膜を除去する乾式エッ
チング工程及びエッチング液が入れた水槽に基板を入れ
て薄膜を除去する湿式エッチングを含む。最近では、回
転可能なスピンヘッド上に基板を設け、前記基板が回転
する間基板の上部面、下部面またはエッジに気化したエ
ッチング液を噴射して基板の特定領域をエッチングする
回転エッチング装置が導入された。回転エッチング装置
は特定領域のみをエッチングすることができる領域選択
性が優れており、薄膜のエッチング厚さを制御するのに
容易なので、薄い厚さの薄膜のエッチングに多い使用さ
れている。したがって、薄い薄膜の厚さを制御するため
に、エッチング終点を正確に測定することが非常に重要
である。
【０００３】従来には、エッチング副産物として発生す
るガス成分を分光計で分析することによって、エッチン
グ終点を検出した。この際に、エッチング液の濃度変化
及び工程条件変化によりエッチング量の誤差が発生し、
正確な厚さの制御が難しい問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、基板上の薄膜の厚さを実時間測定して、工程終了時
点を探知することができる終点検出装置が具備された回
転エッチング装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述の課題を達成するた
めに本発明は、厚さ測定システム、エッチング液供給手
段及び回転可能なスピンヘッドを含む回転エッチング装
置を提供する。この装置は、基板が置かれる回転可能な
スピンヘッドと、前記基板の上部に位置し、前記基板上
にエッチング液を噴射するエッチング液供給手段と、前
記エッチング液供給を制御するエッチング液供給制御器
とを含む。またこの装置は、薄膜の厚さを測定する厚さ
測定システムと前記エッチング液供給制御器にエッチン
グ液供給停止信号を伝達する主制御器とを含む。前記厚
さ測定システムは前記基板の表面に光を入射し、前記基
板から反射される光の間接信号を分析して薄膜の厚さを
測定する。前記主制御器は前記厚さ測定システムで測定
された結果を基準値と比較し、測定値が基準値に到達す
る前に、前記エッチング液供給制御器にエッチング液供
給停止信号を伝達する。この際に、エッチング液供給が
停止した後に、一定の時間、前記基板上の残留エッチン
グ液により薄膜が追加エッチングされ、薄膜の厚さが基
準値に到達される。
【０００６】本発明の一態様で、前記厚さ測定システム
は前記基板の上部に位置し、前記基板の表面に光を入射
し、前記基板から反射された光を感知する複数の光学探
針（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｂｅｓ）と、特定波長の光
を前記各光学探針に提供する光源と、前記各光学探針か
ら伝達される反射光の間接信号を検出する検出器と、前
記検出器から検出された間接信号を評価して厚さを測定
し、前記主制御器に伝送する厚さ測定制御器とを含む。
前記光学探針は探針フォルダに装着されてエッチング液
から腐食が防止される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、添付した図を参照して、本
発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、本
発明はここで説明される実施形態に限定されず、他の形
態で具体化されることができる。むしろ、ここで紹介さ
れる実施形態は開示された内容が徹底で、完全になれる
ように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達され
るように提供されるものである。明細書の全体にわたっ
て同一の参照番号で表示された部分は同一の構成要素を
示す。
【０００８】図１は本発明の望ましい実施形態による厚
さ測定システムが具備された回転エッチング装置を概略
的に示す図面である。
【０００９】図１を参照すると、本発明による回転エッ
チング装置は基板４に置かれるスピンヘッド２、エッチ
ング液供給手段８０及び厚さ測定システムが具備されて
いる。前記スピンヘッド２は回転可能なシャフトに固定
されて一定の速度に回転する。前記厚さ測定システムは
光学探針ユニット（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｂｅ ｕｎ
ｉｔ：１０）、光源部１８、検出器２０及び厚さ測定制
御器２２で構成される。前記光学探針ユニット１０は前
記基板４の上部に所定の距離離隔されて設けられ、光を
発光する発光部と基板から反射された光を受光する受光
部で構成される。前記光源部１８は紫外線ランプまたは
キセノン（Ｘｅｎｏｎ）ランプなどで短波長の光を生成
し、前記光学探針ユニット１０の発光部に伝達する。前
記検出器２０は前記光学探針ユニット１０の受光部から
伝送された光のノイズを除去し、所望する間接信号を抽
出する機能をし、前記厚さ測定制御器２２は前記検出器
２０から抽出された間接信号が入力され、変換（ＦＦ
Ｔ；Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａ
ｔｉｏｎ）、補正（Ｆｉｔｔｉｎｇ）及び演算などの一
連の過程を実行するマイクロプロセッサを使用して薄膜
の厚さを測定する。前記光学探針ユニット１０と前記光
源部１８及び前記検出器２０の間の光伝送は信号伝送ラ
イン２６を通じて行われる。前記信号伝送ライン２６は
多数の光ファイバーからなる。すなわち、前記光学探針
１０は前記光源１８から信号伝送ライン２６を通じて光
が伝達され、前記基板４に入射し、前記基板４から反射
された光は前記信号伝送ライン２６を通じて前記検出器
２０に伝送される。薄膜の厚さを正確に測定するため
に、前記厚さ測定システムは複数の光学探針ユニット１
０を具備する。この場合に、前記厚さ測定装置は各々の
光学探針ユニット１０の光信号が入力されるための複数
のチャネルを有し、前記各々の光学探針１０から伝送さ
れた光信号は分岐され、各チャネルに入力される。
【００１０】前記エッチング液供給手段８０は前記基板
４の上部にエッチング液を噴射する噴射ノズル８を具備
している。前記噴射ノズル８は移送アーム６に設けら
れ、前記基板の上部に所定の距離離隔されて位置する。
また、前記エッチング液供給手段８０はエッチング液供
給制御器１２をさらに含む。前記エッチング液供給制御
器１２は特定エッチング液を供給、または遮断し、エッ
チング液の供給及び遮断のために、エッチング液供給ラ
インに設けられたバルブ１４を制御する機能をする。本
発明による回転エッチング装備は装備の全体システムを
監視して制御するための主制御器１６を具備している。
前記厚さ測定制御器２２で実時間に測定された基板上の
薄膜の厚さは前記主制御器１６に伝送され、前記主制御
器１６は薄膜の厚さが適正の水準に至った時に、前記エ
ッチング液供給制御器１２にエッチング液供給中断命令
を伝送する。この際に、基板上に噴射されるエッチング
液が中断されても、残留エッチング液により薄膜のエッ
チングが起こる。したがって、本発明による回転エッチ
ング装置は残留エッチング液による薄膜の厚さを考慮
し、薄膜の厚さが基準値に到達する前に、エッチング液
の供給を中断し、残留エッチング液により二次エッチン
グを進行させ、薄膜の厚さが基準値を有するようにす
る。前記二次エッチングは１０μｓ乃至２ｓの間実施す
ることが望ましい。また、前記光学探針ユニット１０は
エッチング液により光学探針が損傷されることを防止す
るために、基板の表面から３０ｃｍ乃至１ｍ程度離隔さ
せて設けることが望ましい。
【００１１】図２は本発明の望ましい実施形態による光
学探針ユニットを説明するための図面である。
【００１２】図２を参照すると、本発明によると、光学
探針ユニット１０は探針設置台に設けられた光学探針５
０を含む。前記探針設置台は上部マウンティングブロッ
ク４０、下部マウンティングブロック４２及びマウンテ
ィングブロック支持部６０で構成される。前記上部マウ
ンティングブロック４０及び前記下部マウンティングブ
ロック４２は第１結合手段５４で締結される。前記上部
マウンティングブロック４０はその下部面にスライド溝
４４が形成されている。前記スライド溝４４は約１°乃
至５°の傾斜角を有するように形成される。前記上部マ
ウンティングブロック４０の下部に前記下部マウンティ
ングブロック４２が締結される。結果的に、前記下部マ
ウンティングブロック４２及び前記上部マウンティング
ブロック４０の間にスライド溝４４が存在する。前記ス
ライド溝４４は前記上部マウンティングブロック４０及
び前記下部マウンティングブロック４２の間で一方向に
開口されており、前記スライド溝４４に透明窓５２が挿
入される。この際に、前記透明窓５２は前記マウンティ
ングブロックの外部に所定の部分の突出部を有するよう
に前記スライド溝４４の深さより長く製作されることが
望ましい。前記透明窓５２はその表面が損傷される場合
に、交替することができる。前記上部マウンティングブ
ロック４０及び前記下部マウンティングブロック４２の
中心軸には各々上部ホール６２ｔ及び下部ホール６２ｂ
が形成されている。前記透明窓５２を除去した場合に、
前記上部ホール６２ｔ及び前記下部ホール６２ｂは互い
に連通する。前記上部ホール６２ｔに前記光学探針５０
が挿入される。したがって、前記上、下部ホール６２
ｔ、６２ｂは前記光学探針５０から発光または受光され
る光の経路に提供される。上述のように、前記スライド
溝４４は約１°乃至５°の傾斜角を有する。前記透明窓
５２を透過する光の入射角と前記透明窓の法線方向が平
行する場合に、前記透明窓５２から反射される光と基板
から反射された光の間接によってノイズが発生する場合
がある。このため、前記透明窓５２を所定の角度の傾斜
角を有するように設けることによって、前記透明窓５２
から反射される光によるノイズの発生を防止することが
できる。
【００１３】前記下部マウンティングブロック４２の下
部はマウンティングブロック支持部６０に第２結合手段
５８で締結される。前記マウンティングブロック支持部
６０は光出入口６２ｈが形成されている。前記光出入口
６２ｈは前記下部マウンティングブロック４２が前記マ
ウンティングブロックの支持部６０に締結された時に、
前記下部ホール６２ｂと連通する。図示しないが、前記
マウンティングブロック支持部６０には前記光出入口６
２ｈの内部に気体を噴射して気体カーテン（ａｉｒ ｃ
ｕｒｔａｉｎ）を形成するための気体供給手段が存在す
る。
【００１４】図３は図２に示した光学探針ユニットを示
す断面図である。
【００１５】図３を参照すると、前記マウンティングブ
ロック４０と下部マウンティングブロック４２の間のス
ライド溝４に透明窓５２が図１乃至図５°の傾斜角に挿
入される。また、光ファイバー２６に連結された光学探
針１０が前記上部マウンティングブロック４０の上部に
挿入される。前記下部マウンティングブロック４２はマ
ウンティングブロック支持部６０に締結される。前記マ
ウンティングブロック支持部６０に形成された光出入口
６２ｈの側壁には前記光出入口６２ｈの内部に気体６８
を噴射する気体噴射手段７０が形成されている。前記気
体噴射手段７０は前記光出入口６２ｈの内部に窒素また
は空気を噴射して気体カーテンを形成する。エッチング
工程が進行される間、気化したエッチング液が前記光出
入口６２ｈを通じて前記透明窓５２に付着される場合
に、透過率が低くなるか、前記透明窓５２の表面がエッ
チング液により腐食されることができる。したがって、
前記透明窓５２の前方に気体カーテンを形成してエッチ
ング液の蒸気が前記透明窓５２に付着されることを防止
することができる。
【００１６】図４は本発明の望ましい実施形態による光
学探針を説明するための図面である。
【００１７】図４を参照すると、光学探針１０は複数の
受光部６４及び複数の発光部６６で構成される。各々の
受光部６４及び発光部６６には光ファイバー５６ｓが接
続されている。前記光ファイバー５６ｓは光ファイバー
の束である光信号伝送ライン２６に連結される。
【００１８】図５及び図６は本発明の望ましい実施形態
による回転エッチング装置において、基板の表面の薄膜
の厚さを測定する方法を説明するための概略図である。
【００１９】図５及び図６を参照すると、半導体基板１
００上に形成された薄膜１０２が形成されており、前記
半導体基板１００から所定の距離離隔され、ノズル８が
配置されてエッチング溶液を噴射する。前記半導体基板
１００は回転するスピンヘッド（図示せず）に置かれて
一定の速度に回転する。前記半導体基板１００の上部に
一定距離離隔されて光学探針ユニット１０が位置する。
薄膜１０２をエッチングする間、前記基板１００の上部
に位置する光学探針５０から前記基板１００の表面に光
が入射される。図６は光が入射される領域Ａを拡大した
図面である。図６に示したように、前記薄膜１０２の表
面から反射される第１反射光Ｉ１と前記薄膜１０２を透
過して前記基板１００の表面から反射される第２反射光
Ｉ２が存在する。前記第１反射光Ｉ１及び前記第２反射
光Ｉ２は相互間接を起こして前記薄膜１０２がエッチン
グされる間、相殺及び消滅間接信号を有する反射光を発
生させる。この際の間接信号は前記光学探針５０に入射
され、光伝送ラインを通じて厚さ測定制御器に伝送され
る。厚さ測定制御器は入力された間接信号を評価して薄
膜の厚さを実時間に測定する。
【００２０】
【発明の効果】前述のように、本発明によると、基板が
設けられたスピンヘッドが一定の速度に回転する間、前
記基板上にエッチング溶液を噴射させ、基板上に形成さ
れた薄膜をエッチングする間、実時間に正確な薄膜の厚
さを測定することができる。また、光学探針がエッチン
グ液の増加により損傷されることを防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の望ましい実施形態による厚さ測定シス
テムが具備された回転エッチング装置を概略的に示す図
面である。
【図２】本発明の望ましい実施形態による光学探針部分
を説明するための図面である。
【図３】図２に示した光学探針部分を示す断面図であ
る。
【図４】本発明の望ましい実施形態による光学探針を説
明するための図面である。
【図５】本発明の望ましい実施形態による回転エッチン
グ装置において、基板の表面の薄膜の暑さを測定する方
法を説明するための概略図である。
【図６】本発明の望ましい実施形態による回転エッチン
グ装置において、基板の表面の薄膜の暑さを測定する方
法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
２ スピンヘッド ４ 基板 ６ 移送アーム ８ 噴射ノズル １０ 光学探針 １２ エッチング液供給制御器 １４ バルブ １６ 主制御器 １８ 光源 ２０ 検出器 ２２ 厚さ測定制御器 ２６ 信号伝送ライン ８０ エッチング液供給手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 べ ジョンヨン 大韓民国 チュンチョンナムド チョンア ンシ ウッスンドン 623−５ Ｆターム(参考） 2F065 AA30 CC32 FF51 GG03 HH13 JJ05 LL02 PP13 PP22 4K057 WA11 WA14 WB06 WG08 WJ10 WM05 WM11 WN01 5F043 DD13 DD25 EE07 EE08 EE40

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板が置かれる回転可能なスピンヘッド
    と、 前記基板の上部に位置し、前記基板上にエッチング液を
    噴射するエッチング液供給手段と、 前記エッチング液供給を制御するエッチング液供給制御
    器と、 前記基板の表面に光を入射し、前記基板から反射される
    光の間接信号を分析して基板上の薄膜の厚さを測定する
    厚さ測定システムと、 前記厚さ測定システムで測定された結果を基準値と比較
    し、測定値が基準値に到達する前に、前記エッチング液
    供給制御器にエッチング液供給停止信号を伝達する主制
    御器とを含み、エッチング液供給停止の後に、前記基板
    上の残留エッチング液により薄膜の厚さが基準値に到達
    することを特徴とする回転エッチング装置。
  2. 【請求項２】 前記厚さ測定システムは、 前記基板の上部に位置し、前記基板の表面に光を入射
    し、反射された光を感知する複数の光学探針と、 特定波長の光を前記各光学探針に提供する光源部と、 前記各光学探針から伝達される反射光の間接信号を検出
    する検出器と、 前記検出器から検出された間接信号を評価して厚さを測
    定する主制御器に伝送する厚さ測定制御器とを含むこと
    を特徴とする請求項１に記載の回転エッチング装置。
  3. 【請求項３】 前記光源は紫外線ランプまたはキセノン
    ランプであることを特徴とする請求項２に記載の回転エ
    ッチング装置。
  4. 【請求項４】 前記光学探針は、 前記光源から提供される光を基板の表面に入射する複数
    の発光部と、 前記基板から反射された反射光を感知する複数の発光部
    とを含むことを特徴とする請求項２に記載の回転エッチ
    ング装置。
  5. 【請求項５】 前記光学探針が設けられる探針設置台を
    さらに含み、 前記探針設置台は、 中心軸に前記光学探針が挿入される上部ホールが存在
    し、下部面にスライド溝が形成された上部マウンティン
    グブロックと、 前記上部マウンティングブロックの下部に締結され、前
    記上部ホールと同軸の下部ホールを有する下部マウンテ
    ィングブロックと、 前記スライド溝に挿入される脱着可能な透明窓と、 前記下部マウンティングブロックが締結され、前記下部
    ホールと連通した光出入口が形成され、前記光出入口の
    内側に形成されて前記光出入口内に気体を噴射する噴射
    手段が具備されたマウンティングブロック支持部とを含
    むことを特徴とする請求項２に記載の回転エッチング装
    置。
  6. 【請求項６】 前記スライド溝は１゜乃至５゜の傾斜角
    を有するように形成され、前記透明窓は前記探針設置台
    に傾いて装着されることを特徴とする請求項５に記載の
    回転エッチング装置。
  7. 【請求項７】 前記エッチング液供給中断の後に、１０
    μｓ乃至２ｓの時間の間、前記基板の表面の薄膜を二次
    エッチングすることを特徴とする請求項１に記載の回転
    エッチング装置。
JP2003081044A 2002-04-12 2003-03-24 厚さ測定システムが具備された回転エッチング装置 Expired - Lifetime JP3790519B2 (ja)

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KR2002-019925 2002-04-12
KR10-2002-0019925A KR100452918B1 (ko) 2002-04-12 2002-04-12 두께측정시스템이 구비된 회전식각장치

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