KR0156309B1 - 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정중에 반응챔버내에서 생기는 부산물 폴리머들을 분석하기 위한 분석방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 인-시투(In-situ) 분석방법은 반도체 제조공정의 반응 챔버 벽의 서로 직선상으로 마주보는 위치에 한 쌍의 투광창들을 형성하고, 상기 투광창들 외부, 빛의 경로상에 포커싱 렌즈를 설치하며, 광 신호 증폭기 및 광 데이타 분석 시스템을 구비하여, 소정의 광원으로부터 상기 투광창들을 통과하도록 빛을 조사하여 상기 두 개의 투광창을 통과하여 나오는 빛의 흡수 스텍트럼을 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 반도에 공정 부산물 폴리머를 따로 분리하거나 반응 챔버를 개방시키지 않고 인-시투로 분석하는 것이 가능하며, 에칭 시간경과에 따른 폴리머 생성량에 대한 정보를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 공정 부산물의 인-시투 (In-situ) 분석방법 및 그 장치

제1도는 종래의 공정 부산물 폴리머 분석방법을 보여주기 위한 모식도이다.

제2도는 본 발명에 따른 공정 부산물 폴리머의 인-시투 분석방법 및 그 장치를 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2,16 : 반응 챔버 4,18 : 반응 챔버 벽

6 : 투광창 8 : 감지기

10,32 : 웨이퍼 스테이지 12 : 광원

14 : 제 1 포커싱 렌즈 20 : 전위 투광창

22 : 후위 투광창 24 : 제 2 포커싱 렌즈

26 : 감지기 28 : 증폭기

30 : 분석 시스템 40,50 : 데이타 분석계

본 발명은 반도체 제조공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정중에 반응챔버내에서 생기는 부산물 폴리머들을 분석하기 위한 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석방법 및 그 장치에 관한 것이다.

건식 식각 공정(Dry Etching Process) 등의 반도체 제조공정에 있어서는 반응 챔버내에서 다양한 플라즈마 핵종(Plasma species) 및 반응 생성물들의 상호작용에 의하여 공정 진행중에 다량의 폴리머가 생성되기 마련이다. 이러한 폴리머들은 반응 부산물로서 공정의 효율성을 떨어뜨리거나 제품 품질에 악영향을 주게 되는데, 근래에는 오히려 이러한 폴리머중의 일부가 공정상 유용하게 활용될 수 있다는 것이 확인되어 의도적으로 그런 폴리머들을 생성시켜 CD(Critical Dimension) 조절 및 선택비 항상 등의 목적으로 사용하기도 하며 나아가서 이러한 기술이 중요한 관심 기술로서 대두되고 있다.

이와 같이 공정 부산물 폴리머에 대한 적극적인 생성 유도 및 조절이 중요한 기술로 대두되면서 공정중 부산물 폴리머의 생성속도 및 그 화학 조성 등에 대한 발전된 분석 기법의 개발이 요구되고 있는데, 특히 분석 효율 및 신뢰도 측면에서 생성된 폴리머를 반응 챔버내에서 인-시투로 분석하는 방법이 개발이 절실하게 요구되고 있다.

그러나 현재까지는 그 접근 방법의 어려움 때문에 폴리머 인-시투 분석방법의 개발이 미미한 수준이며 실용화된 기법은 거의 없는 실정이다.

제1도에 반도체 제조 공정중 반응 챔버에서 발생되는 부산물을 확인하기 위한 종래의 방법이 간단히 예시되어 있는데, 이는 옵디칼에미션 스펙트로스코피(Optical Emission Spectroscopy)를 이용한 것으로서 반응 챔버(2)의 반응 챔버 벽(4) 일부에 투광창(6) (Light Transmitting Window)을 형성하고 상기 투광창(6) 외부에 감지기(8) (Detector)를 장치한 것으로서, 반응 챔버(2)내의 플라즈마에서 방출되는 자외선 및 가시광선 영역의 빛이 투광창(6)을 통해 분석계(40)로 제공되도록 하여 분석하는 방법이다.

그러나, 이와 같은 종래의 방법에 있어서는 특정막질에서 검출되는 플라즈마량이 미미하여 분석효율 및 신로도가 매우 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고 분석효율 및 신뢰도 측면에서 월등히 개선된 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 제조공정의 반응 챔버내에서 발생하는 폴리머의 생성 속도 및 화학 조성 등을 정확하게 측정 및 제어하여 공정중의 폴리머 부산물을 보다 효율적으로 이용하기 위함에 있다.

본 발명에 따른 반도체 공정 부산물의 인-시투(In-situ) 분석방법은 반도체 제조공정의 반응 챔버 벽의 서로 직선상으로 마주보는 위치에 한 쌍의 투광창들을 형성하고, 상기 투광창들 외부, 빛의 경로상에 포커싱 렌즈를 설치하며, 광 신호 증폭기 및 광 데이타 분석 시스템을 구비하여, 소정의 광원으로부터 상기 투광창들을 통과하도록 빛을 조사하여 상기 두 개의 투광창을 통과하여 나오는 빛의 흡수 스텍트럼을 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 형태에 따른 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석장치는 광원수단(Ligth source), 상기 광원수단으로서 조사되는 빛을 집중시키기 위한 포커싱 렌즈 수단, 상기 포커싱 렌즈 수단을 통과한 빛을 반응 챔버내를 관통시키기 위하여 반응 챔버 벽의 대응되는 위치에 형성되는 한 쌍의 투광창, 상기 투광창을 통과하여 나오는 빛을 감지하기 위한 감지수단 및 상기 감지 수단에 감지된 빛을 분석하기 위한 일련의 분석수단으로서 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 투광창들중 빛의 출구쪽 투광차에서 반응 챔버를 투과하여 나오는 빛을 집중시키기 위하여 제 2 의 포커싱 렌즈를 설치할 수도 있다.

제2도는 본 발명의 바람직한 일실시예를 보여주는 도면으로서 이하에서 제2도를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명할 것이다.

우선 본 발명에 있어서 소정의 광원(12) (Light source)이 구비되며, 상기 광원(12)으로부터 조사되는 빛을 일정 영역에 집중시키기 위한 제 1 포커싱 렌즈(14)가 구비되어 있다.

한편, 반응 챔버 벽(18)의 직선상으로 대응되는 위치에 상기 제 1 포커싱 렌즈(14)를 통과한 빛이 상기 반응 챔버(16)를 투과할 수 있도록 한 쌍의 전위 투광창(20) (Front light transmitting window)과 후위 투광창(22) (Rear light transmitting window)이 구비된다. 상기 투광창들은 상기 반응 챔버 벽(18)을 절개하여 O - 링 부착 플랜지 방식이나 가스켓 부착 플랜지 방식으로 설치될 수 있고, 이외에도 통상의 적절한 수단을 이용할 수 있을 것이다.

상기 후위 투광창(22)의 외부에는 역시 빛의 경로상에 빛을 집중시키기 위한 제 2 포커싱 렌즈(24)가 설치되며, 상기 제 2 포커싱 렌즈 다음에는 빛을 감지하기 위한 감지기(26) (Detector) 및 빛을 비교 분석하기 위한 분석계(50)가 구비된다. 상기 분석계(50)는 감지기에서 감지되는 빛을 분석될 수 있는 강도로 증폭하기 위한 증폭기(28) (Amplifier)와 증폭된 빛에서 흡수스펙트럼을 얻어 원래의 광원으로부터의 빛과 비교 분석하기 위한 데이타 분석 시스템(30) (Data analyzing system)으로 이루어진다.

제3도는 제2도의 A 부분의 확대도로서 투광창들(20, 22)이 반응 챔버 벽에 부착되는 형태를 보여주는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 분석방법은 다음과 같이 수행되어질 수 있다.

우선 광원(12)에서 제2도에서의 화살표 방향으로 조사되는 빛은 제 1 포커싱 렌즈(14)를 거치면서 집중되어 전위 투광창(20)을 통하여 반응 챔부(16)내로 조사된다.

반응 챔버(16)내로 조사된 빛은 공정중에 생성되어 전위 투광창(20)에 흡착된 폴리머에 의하여 흡수, 산란, 반사 등의 과정을 거친 후 후위 투광창(22)에 도달하며, 후위 투광창(22)에서도 역시 흡수, 산란, 반사 등을 겪게 된다. 이와 같이 하여 후위 투광창(22)을 통과한 빛은 다시 제 2 포커싱 렌즈(24) 및 미러(31) (Mirror)를 거쳐 감지기(26) (Detector)에 감지된 후 분석계(50)로 투입되어 증폭기(28)과 데이타 분석 시스템(30)에 의해 일반적인 데이타 분석방법과 동일한 과정을 거쳐서 흡수 스펙트럼으로 얻어져 원래의 광원(12)으로부터의 빛과 비교 분석된다.

이때 미러(31)는 빛의 진로를 바꾸기 위하여 채용되는 것으로서 빛의 경로중 어디든지 채용되어질 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 반도체 제조공정중 반응 챔버내에서 생성되는 폴리머를 투광창에 부착시켜 여기에 광을 조사하여 광 흡수 스펙트로스코피(Light Absorption Spectorscopy) 기법으로 생성된 폴리머를 확인, 분석함으로써, 폴리머를 따로 분리하거나 반응 챔버를 개방시키지 않고 인-시투로 분석하는 것이 가능하며, 식각(Etching)시간대별로 모니터링하게 되면 스펙트럼상의 피크 강도 (Peak Intensity) 변화로부터 에칭 시간경과에 따른 폴리머 생성량에 대한 정보를 얻게되는 효과가 있다.

본 발명의 분석장치는 건식 식각 공정(Dry Etching Process) 뿐만 아니라 반응 챔버내에서 생성되는 폴리머를 확인할 필요가 있는 공정에는 어느 곳에나 채용할 수 있을 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상의 범주내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서는 당연한 것이며 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구 범위에 속함은 당연하다.

Claims (9)

1. 반도체 공정 부산물의 분석방법에 있어서, 반도체 제조공정의 반응 챔버 벽의 서로 직선상으로 마주보는 위치에 한 쌍의 투광창들을 형성하고 상기 투광창들 외부, 빛의 경로상에 포커싱 렌즈를 설치하며, 광신호 증폭기 및 광 데이타 분석 시스템을 구비하여, 소정의 광원으로부터 상기 투광창들을 통과하도록 빛을 조사하여 상기 두 개의 투광창을 통과하면서 상기 투광창에 부착된 폴리머에 의해 생성되는 빛의 흡수 스펙트럼을 증폭시켜 분석하는 것을 특징으로 하는 반도체 공정 부산물의 인-시투(In-situ) 분석방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 빛의 스펙트럼을 분석함에 있어 한편으로 원래의 광원으로부터 빛을 입력 받아 광 흡수 스펙트로스코피(Light Absorption Spectroscopy)기법을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 빛의 경로중 어느 한곳에 빛의 경로를 바꾸기 위한 미러(Mirror)를 설치하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석방법.
4. 반도체에 공정 부산물의 분석 장치에 있어서, 광원수단(Light source); 상기 광원수단으로부터 조사되는 빛을 집중시키기 위한 제 1 포커싱 렌즈 수단; 상기 제 1 렌즈 수단을 통과한 빛을 반응 챔버내를 관통시키기 위한 반응 챔버 벽의 대응되는 위치에 형성되는 한 쌍의 투과창; 상기 투광창을 통과하여 나오는 빛을 감지하기 위한 감지 수단; 및 상기 감지 수단에 감지된 빛을 분석하기 위한 일련의 분석수단; 으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 투광창들중 빛의 출구쪽 투광창에서 반응 챔버를 투과하여 나오는 빛을 집중시켜서 감지수단에 제공하기 위하여 제 2 포커싱 렌즈 수단이 부가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 각 수단사이 한 곳 또는 두 곳이상에 빛의 진로를 바꾸기 위한 미러(Mirror)를 설치한 것을 특징으로 하는 상기 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 투광창이 상기 반응 챔버 벽을 절개하여 O - 링 부착 플랜지 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 투광창이 상기 반응 챔버 벽을 절개하여 가스켓 부착 플랜지 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석장치.
9. 제4항에 있어서, 상기 분석계는 입력되는 빛의 세기를 증폭하기 위한 증폭기와 빛의 스펙트럼 분석을 위한 통상의 데이타 분석 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 반도체 공정 부산물의 인-시투 분석장치.