KR100292053B1 - 반도체제조용식각장치의엔드포인트윈도우 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔드 포인트 윈도우에 위치이동이 가능한 보조 쿼츠 윈도우를 적어도 하나이상 형성하여 공정 챔버내에서 플라즈마 가스(Plasma gas)의 반응광에 의하여 생성되는 부산물에 선단의 보조 쿼츠 윈도우가 오염되면, 오염된 보조 쿼츠 윈도우가 위치이동되며 순차적으로 교체되는 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우에 관한 것으로 종래의 엔드 포인트 윈도우는 식각 작업시 발생된 폴리머가 쿼츠 윈도우면에 부착되어 쌓이면서 부산물층을 형성하고 이에따라 점차 쿼츠 윈도우가 오염되어 플라즈마 반응광이 통과하지 못하므로써 식각작업의 종료시점을 정확히 파악하지 못하는 것은 물론 잦은 분해 및 청소가 필요하므로 이에따라 부품의 마모도가 높으며 깨지기 쉬운 쿼츠 윈도우의 훼손을 유발하는 문제점이 있었던바 본 발명은, 공정 챔버와 근접한 엔드 포인트 윈도우 내측에 보조 쿼츠 윈도우를 형성하여 폴리머에 의하여 오염되면 순차적으로 오염된 보조 쿼츠 윈도우를 엔드 포인트 브라켓의 내측으로 이동시켜 폴리머에 의한 엔드 포인트 장치의 작업 중단시점에 대한 오작동을 방지하는 동시에 분해 및 청소에 필요한 기간을 증대시켜 부품의 훼손을 방지하는 잇점이 있는 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우이다.

Description

반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우
본 발명은 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우(End point window)에 관한 것으로, 특히, 엔드 포인트 윈도우에 위치이동이 가능한 보조 쿼츠 윈도우를 적어도 하나이상 형성하여 공정 챔버내에서 플라즈마 가스(Plasma gas)의 반응광에 의하여 생성되는 부산물에 선단의 보조 쿼츠 윈도우가 오염되면, 오염된 보조 쿼츠 윈도우가 위치이동되며 순차적으로 교체되는 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조시 다양한 종류의 식각방법이 사용되고 그 중 플라즈마 가스를 이용한 식각방법은 실리콘 질화막, 다결정 실리콘 및 실리콘 산화막을 식각할 수 있어 많이 사용된다.
이러한 식각작업을 수행하는 플라즈마 식각장치에는 웨이퍼의 식각작업이 완료되는 시점을 감지하여 작업자에게 알려주고 식각장치를 정지시키는 엔드 포인트 장치가 형성된다.
상기 엔드 포인트 장치의 원리는 웨이퍼의 공정층을 식각할 때 공정층의 필름과 플라즈마 가스가 상호 반응하며 생성되는 플라즈마 반응광이 필름에 따라 각각 고유의 색채를 이루는 현상을 이용한다.
즉, 각 공정층이 생성하는 색채는 고유한 스펙트럼 분석이 가능하므로 이를 기초로 하여 웨이퍼의 각 공정층이 명확하게 구별된다.
따라서 엔드 포인트 장치는 웨이퍼의 식각작업시 발생하는 플라즈마 반응광의 스펙트럼을 분석하고 최종 공정층의 스펙트럼이 검출되면 식각작업을 중단한다. 이러한 엔드 포인트 장치는 석영재질의 쿼츠 윈도우로 이루어진 엔드 포인트 윈도우에 의하여 공정 챔버의 일측에 연결된다.
도 1은 종래의 엔드 포인트 장치를 도시한 구성도로써 내부에 웨이퍼가 장착되어 식각작업이 이루어지는 공정 챔버(1)와, 상기 공정 챔버(1)의 일측에 연결되어 식각공정시 발생하는 플라즈마 반응광을 모노크로미터(Monochrometer)(5)에 전달하는 광 케이블(3)과, 상기 공정 챔버(1)와 광 케이블(3) 사이에 형성되어 플라즈마 반응광을 중계하며 부산물을 차단하는 엔드 포인트 윈도우(7)와, 상기 플라즈마 반응광의 스펙트럼을 분석하여 아나로그 신호로 출력하는 모노크로미터(5)와, 아나로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 인터페이스 보드(Interface board)(9)와, 상기 디지털 신호를 그림으로 나타내는 표시부(11)로 구성된다.
한편 상기 모노크로미터(5)는 광케이블(3)에서 입사된 플라즈마 반응광을 스펙트럼 분석하며 일정방향으로 반사하는 홀로그래픽 회절격자(13)와, 상기 홀로그래픽 회절격자(13)를 임의방향으로 회전시키는 모터(15)와, 홀로그래픽 회절격자(13)에서 반사된 스펙트럼 검출값을 받아 아나로그 신호로 변환하는 포토 멀티플러 튜브(Photo multiplier tube)(17)로 구성된다.
이렇게 엔드 포인트 장치(2)에 플라즈마 반응광을 유입하는 엔드 포인트 윈도우는 도 2에서 도시된 바와같이 일측에 광 케이블(3)이 체결되는 유도관(21)을 형성하여 공정 챔버(1)와 체결되는 엔드 포인트 브라켓(19)과, 상기 엔드 포인트 브라켓(19)과 공정 챔버(1)의 사이에 형성되어 공정시 발생하는 부산물인 폴리머(Polymer)를 차단하는 쿼츠 윈도우(Quartz window)(23)와, 상기 쿼츠 윈도우(23)의 양측단에 개재되어 틈새를 밀폐하는 O-링(25) 및 상기 쿼츠 윈도우(23)의 전면에 설치되는 UV 필터(27)로 구성된다.
이러한 엔드 포인트 장치에서의 플라즈마 반응광 유입과정을 설명하면 다음과 같다.
식각공정이 이루어지는 공정 챔버(1)내에서 웨이퍼의 공정층과 플라즈마 가스가 상호 반응하면서 방출되는 플라즈마 반응광이 엔드 포인트 윈도우(7)를 통하여 광 케이블(3)을 거쳐 엔드 포인트 장치(2)로 전달된다.
즉, 플라즈마 반응광은 엔드 포인트 윈도우(7)의 쿼츠 윈도우(23)를 거쳐 UV필터(27)에서 필터링된 후 엔드 포인트 브라켓(19)의 유도관(21)에 연결된 광 케이블(3)에 전달된다.
이렇게 엔드 포인트 장치(2)내로 유입된 플라즈마 반응광은 모노크로미터(5)를 거치면서 스펙트럼 분석되고 아나로그 신호로 변환된다.
이러한 아나로그 신호는 인터페이스 보드(9)를 거치면서 디지털 신호로 변환되고 표시부에 스펙트럼 분석의 결과가 그림으로 나타난다.
따라서 상기 스펙트럼 분석에서 웨이퍼의 최종공정층에 대한 스펙트럼이 검출되면 공정 챔버(1)에서의 식각작업이 중지된다.
그러나, 종래의 엔드 포인트 윈도우는 식각 작업시 발생된 폴리머가 쿼츠 윈도우면에 부착되어 쌓이면서 부산물층을 형성하고 이에따라 점차 쿼츠 윈도우가 오염되어 플라즈마 반응광이 통과하지 못하므로써 식각작업의 종료시점을 정확히 파악하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 종래의 엔드 포인트 윈도우는 폴리머의 부착을 방지하기 위하여 잦은 분해 및 청소가 필요하므로 이에따라 부품의 마모도가 높으며 깨지기 쉬운 쿼츠 윈도우의 훼손을 유발하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 공정 챔버와 근접한 엔드 포인트 윈도우 내측에 보조 쿼츠 윈도우를 형성하여 폴리머에 의하여 오염되면 순차적으로 오염된 보조 쿼츠 윈도우를 엔드 포인트 브라켓의 내측으로 이동시켜 폴리머에 의한 엔드 포인트 장치의 작업 중단시점에 대한 오작동을 방지하는 동시에 분해 및 청소에 필요한 기간을 증대시켜 부품의 훼손을 방지하는 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우를 제공하는데 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 목적을 달성하고자, 청구항 1 의 발명에 따른 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우는, 광 케이블이 체결되는 유도관을 내측에 형성하며 일측단이 공정 챔버와 결합되는 엔드 포인트 브라켓과, 상기 엔드 포인트 브라켓의 내주연 소정부에 형성되어 광케이블과 공정 챔버의 사이를 차단하는 쿼츠 윈도우와, 상기 쿼츠 윈도우의 양측단에 개재되어 틈새를 밀폐하는 O-링 및 상기 쿼츠 윈도우의 전면에 설치되는 UV 필터로 이루어진 엔드 포인트 윈도우에 있어서, 상기 유도관의 내주연에 대하여 수직방향으로 함곡되며 쿼츠 윈도우와 공정 챔버의 사이에 적어도 하나이상 형성되는 삽입홈과, 상기 삽입홈과 대응되며 엔드 포인트 브라켓 몸체의 내측에 연통되어 형성되는 쿼츠 윈도우 안내홈과, 상기 삽입홈과 쿼츠 윈도우 안내홈 사이에서 위치이동되며 유도관을 개폐하는 보조 쿼츠 윈도우와, 상기 보조 쿼츠 윈도우의 일측단에 연결되어 부산물에 의한 오염 정도를 감지하는 자동 부산물 조절부와, 상기 자동 부산물 조절부의 측정값에 따라 상기 보조 쿼츠 윈도우를 상기 쿼츠 윈도우 안내홈의 내측으로 이동시키는 이송수단을 포함하여 구성된다.
이러한 구성에 의하면 쿼츠 윈도우 안내홈에 설치된 보조 쿼츠 윈도우가 이동수단에 의하여 위치이동되어 일측단이 삽입홈에 맞물려 공정 챔버와 광케이블의 사이가 밀폐되므로써 공정 챔버에서 생성되는 플라즈마 반응광은 통과되고 부산물인 폴리머는 차단된다. 이렇게 작업이 진행되면서 보조 쿼츠 윈도우의 표면에 폴리머가 잔류하여 보조 쿼츠 윈도우가 오염되므로써 플라즈마 반응광의 진행이 방해되면 쿼츠 윈도우 안내홈 내측으로 오염된 보조 쿼츠 윈도우가 유입되어 다음번 쿼츠 윈도우에 의하여 폴리머가 차단된다.
청구항 2의 발명에 의한 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우는, 전술한 이송수단은, 상기 자동부산물 조절부의 측정값에 따라 상승 또는 하강하며 보조 쿼츠 윈도우를 위치이동시키는 엑츄에이터로 구성된다.
이러한 구성에 의하면 공정 챔버와 광케이블의 사이에 개재되어 폴리머를 차단하는 보조 쿼츠 윈도우의 오염정도를 보조 쿼츠 윈도우와 연결된 자동부산물 조절부에서 감지하여 측정값과 사전에 셋팅된 설정값을 비교하여 오염정도에 따라 보조 쿼츠 윈도우의 일측에 형성된 엑츄에이터를 작동시켜 유도관을 개방하므로써 다음번 보조 쿼츠 윈도우에 의하여 폴리머를 차단하도록 한다.
도 1은 종래의 엔드 포인트 장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 종래의 엔드 포인트 윈도우를 도시한 분해사시도이고,
도 3a 와 도3b 는 본 발명의 보조 쿼츠 윈도우의 작동 전과 작동 후를 도시한 측면 상태도이고,
도 4a와 도 4b는 본 발명의 보조 쿼츠 윈도우의 작동 전과 작동 후를 도시한 정면 상태도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 공정 챔버, 3 : 광케이블,
5 : 모노크로미터, 7 : 엔드 포인트 윈도우,
9 : 인터페이스 보드, 11 : 표시부,
13 : 홀로그래픽 회절격자, 15 : 모터,
17 : 포토 멀티플러 튜브, 19 , 100 : 엔드 포인트 브라켓,
21 , 101 : 유도관, 23 , 103 : 쿼츠 윈도우,
25 , 109 : O-링, 27 : UV필터,
105 : 쿼츠 윈도우 안내홈, 107 : 삽입홈,
111 : 엑츄에이터, 113 : 보조 쿼츠 윈도우,
115 : 자동부산물 조절부,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하겠다.
도 3a 와 도3b 는 본 발명의 보조 쿼츠 윈도우의 작동 전과 작동 후를 도시한 측면 상태도이고, 도 4a와 도 4b는 본 발명의 보조 쿼츠 윈도우의 작동 전과 작동 후를 도시한 정면 상태도이다.
내부에서 웨이퍼가 적재되어 식각작업이 진행되는 공정 챔버(1)의 일측에 엔드 포인트 브라켓(100)이 체결된다. 이러한 엔드 포인트 브라켓(100)의 중앙에는 공정 챔버(1)까지 연통되며 일측단에 광케이블(3)이 연결되는 유도관(101)이 형성된다.
또한 상기 광케이블(3)이 인입되는 유도관(101) 일측에는 쿼츠 윈도우(103)가 유도관(101)에 대하여 수직방향으로 형성되어 유도관(101)의 내측면에 고정되므로써 공정 챔버(1)와 광케이블(3)의 사이를 밀폐한다.
한편 상기 유도관(101)의 임의지점에는 유도관(101)의 내주연에서 엔드 포인트 브라켓(100)의 몸체 내측으로 연통되는 쿼츠 윈도우 안내홈(105)이 형성되고 이와 대응되는 유도관(101)의 내주연에는 임의깊이로 함곡된 삽입홈(107)이 형성된다.
이러한 쿼츠 윈도우 안내홈(105)에는 일측에 형성된 엑츄에이터(111)로 상승 또는 하강하며 작동되는 보조 쿼츠 윈도우(113)가 형성된다. 즉, 초기에 상기 보조 쿼츠 윈도우(113)는 엑츄에이터(111)와 연동되어 쿼츠 윈도우 안내홈(105)을 따라 상측으로 위치이동되어 일측단이 삽입홈(107)에 끼워지므로써 광케이블(3)과 공정 챔버(1)의 사이를 밀폐하며 설치된다.
이때 상기 삽입홈(107)에 형성된 O-링(109)에 의하여 보조 쿼츠 원도우(113)가 상호 맞물리면서 억지끼움되어 틈새가 밀폐되므로써 공정 챔버(1)에서 유입되는 부산물의 누출을 차단한다.
이러한 상태에서 보조 쿼츠 윈도우(113)가 부산물에 오염되면 보조 쿼츠 윈도우(113)와 연결되어 잔류하는 부산물 측정값을 감지하는 자동부산물 조절부(AUTO GAIN CONTROLLER)(115)의 측정값에 따라 엑츄에이터(111)가 작동되어 보조 쿼츠 윈도우(113)를 쿼츠 윈도우 안내홈(105)측으로 하강하여 쿼츠 윈도우(103)에 의하여 부산물이 차단되도록 한다.
따라서 보조 쿼츠 윈도우(113)가 부산물에 의하여 오염되면 보조 쿼츠 윈도우(113)가 엑츄에이터(111)에 의하여 작동되어 개방되면서 다음에 형성된 쿼츠 윈도우(103)에 의하여 플라즈마 반응광에서 발생하는 부산물이 차단되도록 구성된다.
한편 상기 보조 쿼츠 윈도우(103)와 이를 작동시키는 엑츄에이터(111)는 적어도 하나이상 형성되어 다 단계로 설치됨이 바람직하다.
본 발명의 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우에서 플라즈마 반응광의 부산물에 의한 보조 쿼츠 윈도우의 개방과정을 알아보면 다음과 같다.
도면을 참조하면 웨이퍼에서 식각작업이 진행되는 동안 발생하는 플라즈마 반응광은 공정 챔버(1)의 일측에 형성된 엔드 포인트 윈도우(7)의 쿼츠 윈도우(103)를 거쳐 광케이블(3)에 유입된다.
이때 상기 쿼츠 윈도우(103)는 엔드 포인트 브라켓(100)에 광케이블(3)을 연결하는 유도관(101)의 내주연에 고정된 상태를 유지하여 공정 챔버(1)와 광케이블(3)의 사이를 차단한다.
또한 상기 쿼츠 윈도우(103)와 공정 챔버(1)의 사이에는 엑츄에이터(111)에 의하여 상·하로 이송되는 보조 쿼츠 윈도우(113)가 설치되어 쿼츠 윈도우 안내홈(105)에서 삽입홈(107) 사이를 왕복이동하며 유도관(101)을 개폐한다.
따라서 공정 챔버(1)내에서 웨이퍼의 식각작업시 발생하는 부산물은 공정 챔버(1)와 인접한 보조 쿼츠 윈도우(113)에 의하여 차단되고 플라즈마 반응광만이 광케이블(3)을 거쳐 엔드 포인트 장치(2)로 전송된다.
이렇게 식각작업이 일정시간 진행되어 제일선의 보조 쿼츠 윈도우(113)에 부산물이 쌓이면 이에대한 오염정도를 자동 부산물 조절부(115)에서 감지하여 오염값이 미리 셋팅된 설정값을 넘으면 오염된 보조 쿼츠 윈도우(113)에 연결된 엑츄에이터(111)를 작동시켜 유도관(101)의 쿼츠 윈도우 안내홈(105)으로 이동시킨다.
이에따라 보조 쿼츠 윈도우(113)의 다음번에 형성된 쿼츠 윈도우(103)에 의하여 부산물이 차단되고 플라즈마 반응광만이 광케이블(3)측으로 전송된다.
이때 상기 보조 쿼츠 윈도우(113)가 다 수개 형성되면 다단계로 부산물을 차단할 수 있음을 알 수 있다.
따라서 부산물에 의하여 보조 쿼츠 윈도우(113)가 오염됨에 따라 순차적으로 보조 쿼츠 윈도우(113)가 교체되므로써 엔드 포인트 장치(2)에 전달되는 플라즈마 반응광이 부산물에 의하여 차단되는 것을 방지한다.
상기에서 상술된 바와 같이, 청구항 1 의 발명에 의한 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우는, 위치이송이 가능토록 형성된 보조 쿼츠 윈도우를 쿼츠 윈도우와 공정 챔버의 사이에 적어도 하나이상 형성하여 폴리머에 의하여 보조 쿼츠 윈도우가 오염되면 이를 순차적으로 교체하여 폴리머에 의한 플라즈마 반응광의 통과장애에 의하여 발생하는 식각작업의 중단오류를 미연에 방지하는 잇점이 있다.
청구항 2 의 발명에 의한 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우는, 보조 쿼츠 윈도우의 오염정도를 판단하여 폴리머에 의한 오염정도가 심하면 엑츄에이터를 작동시켜 오염된 보조 쿼츠 윈도우를 제거한다.

Claims (2)

  1. 광 케이블이 체결되는 유도관을 내측에 형성하며 일측단이 공정 챔버와 결합되는 엔드 포인트 브라켓과, 상기 엔드 포인트 브라켓의 내주연 소정부에 형성되어 광케이블과 공정 챔버의 사이를 차단하는 쿼츠 윈도우로 이루어진 엔드 포인트 윈도우에 있어서,
    상기 유도관의 내주연에 대하여 수직방향으로 함곡되며 쿼츠 윈도우와 공정 챔버의 사이에 적어도 하나이상 형성되는 삽입홈과;
    상기 삽입홈과 대응되며 엔드 포인트 브라켓 몸체의 내측에 연통되어 형성되는 쿼츠 윈도우 안내홈과;
    상기 삽입홈과 쿼츠 윈도우 안내홈 사이에서 위치이동되며 유도관을 개폐하는 보조 쿼츠 윈도우와;
    상기 보조 쿼츠 윈도우의 일측단에 연결되어 부산물에 의한 오염 정도를 감지하는 자동 부산물 조절부와;
    상기 자동 부산물 조절부의 측정값에 따라 상기 보조 쿼츠 윈도우를 상기 쿼츠 윈도우 안내홈의 내측으로 이동시키는 이송수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우.
  2. 청구항 1 에 있어서, 상기 이송수단은,
    상기 자동부산물 조절부의 측정값에 따라 상승 또는 하강하며 보조 쿼츠 윈도우를 위치이동시키는 엑츄에이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 식각장치의 엔드 포인트 윈도우.
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