KR100374549B1 - 식각상태 감시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 식각장비로 웨이퍼에 형성된 소정의 박막을 식각하는 경우, 그 웨이퍼의 전면에 대한 식각 균일성 및 식각 종말점(ESP)을 정확하게 검출하도록 함으로써 식각의 최적화에 적당하도록 한 식각상태 감시장치에 관한 것으로, 웨이퍼의 식각대상물로 부터 방출되는 빛만을 통과시키는 필터와, 그 필터를 통과한 빛을 입사받아 그를 전기적 신호로 변화시키는 씨씨디(CCD) 카메라와, 그 씨씨디 카메라의 출력을 처리하여 웨이퍼의 전면에 대한 식각상태를 소정의 데이타로 구함과 아울러 식각 대상막의 식각 종료시점을 판단하는 제어부로 구성된다. 이와 같은 본 발명은 웨이퍼에 형성된 소정의 식각 대상막이 식각될 때, 그 식각 대상막으로 부터 소정의 빛이 방사되는 모든 식각방법에 적용될 수 있는 것으로, 상기 필터 및 씨씨디 카메라는 가능한한 웨이퍼의 전면에 대응하는 위치에 배치하는 것이 바람직하지만, 그렇게 배치할 수 없는 경우에는 식각장비를 변형시키거나, 렌즈 및 광케이블과 같은 보조수단을 통해 씨씨디 카메라가 웨이퍼의 전면을 담당하도록 한다. 그리고 제어부는 웨이퍼의 전면에 대한 식각상태를 디지탈신호로 구함과 아울러 그 웨이퍼의 전면에 대한 식각상태를 다수의 소영역으로 구분하여 처리함으로써, 식각 종말점에 대한 판단이 용이하도록 구성한다.

Description

식각상태 감시장치
본 발명은 반도체소자 제조장치에 관한 것으로, 특히 건식(플라즈마) 식각장비로 웨이퍼에 형성된 소정의 박막을 식각하는 경우, 그 웨이퍼의 전면에 대한 식각 균일성 및 식각 종말점(ESP)을 정확하게 검출하도록 함으로써, 건식 식각의 최적화에 적당하도록 한 식각상태 감시장치에 관한 것이다.
웨이퍼에 형성된 소정의 박막을 패터닝하기 위한 (건)식각공정은 필수적일 뿐만 아니라 수율(Yield)을 좌우하는 중요한 공정중의 하나이다. 이와 같은 식각공정은, 각각의 반도체소자를 형성하기 위한 식각 대상막을 웨이퍼 단위로 식각하는 식각장비로 수행된다. 따라서, 웨이퍼에 형성되는 다수의 반도체소자가 정확성 및 균일성을 갖도록 하기 위해서는, 상기 식각 대상막에 대한 식각이 웨이퍼 전면에 대해서 균일하고도 정확하게 이루져야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 건식 식각의 균일성 및 정확성을 달성하기 위한 종래 기술에 대해서 설명한다.
우선, 소정의 하부막 위에 형성된 소정의 박막(식각 대상막)을 포토리소그래피 및 식각공정을 통해 패터닝하는 전공정에 대해서 간단히 설명한 후, 그 패터닝 공정에 포함된 식각공정 및 그 식각공정을 수행하기 위한 식각장비에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
소정의 식각 대상막 위에 포토레지스트를 도포한 후, 그 포토레지스트에 소정의 패턴이 형성된 레이클을 전사한다. 이후, 그 결과물에 대한 선택적 식각으로, 상기 레지스트패턴을 식각 대상막에 전사한다. 이때, 상기 식각은 식각 대상막이 완전히 식각되도록 하기 위한 추가적 과식각(over-etch)이 수행된다.
이와 같은 패터닝공정에 포함된 상기 식각공정은 플라즈마 식각법으로 달성될 수 있는데, 도 1은 상기 플라즈마 식가공정을 수행하기 위한 일반적인 플라즈마 식각장비의 구성 및 동작을 대략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 상기 플라즈마 식각공정을 통해 얻게 되는 일반적인 패턴의 구조를 나타낸 단면도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
일반적인 플라즈마 식각공정은, 공정챔버(20)를 포함하여 구성된 도 1에 도시된 바와 같은 플라즈마 식각장비를 통해 수행되는 것으로, 그 공정챔버(20) 안으로 공급되는 가스를 플라즈마(30)로 만들면, 그 플라즈마(30)가 공정챔버(20) 내부의 하부에 수평으로 놓여있는 웨이퍼(10)와 반응을 일으켜, 그 웨이퍼(10)에 형성된 식각 대상막(13)을 선택적으로 식각하는 방법이다. 이때, 상기 플라즈마 식각공정은, 레지스트패턴(14)의 개구부를 따라 그 아래에 있는 식각 대상막(13)을 상기 개구부의 하부 방향으로만 식각하는 이방성식각으로, 상기 식각 대상막(13)이 하부막(12) 위에 남지 않도록 함과 아울러 그 하부막(12)의 두께(d)를 조절하기 위한 과식각 단계를 포함한다. 그 뿐만 아니라 상기 플라즈마 식각공정은, 웨이퍼(10)의 오염을 방지하고 최적의 환경에서 식각이 이루어지도록 하기 위한 펌핑 단계를 포함하는데, 그 펌핑은 식각이 완료되면, 공정챔버(20) 내부에 남아 있는 플라즈마 및 이물질을 배기하도록 구성된다.
한편, 도 3은 상기 도 2에 표시된 패턴을 형성하는 식각공정에서 발생되는 소정의 파장을 갖는 빛의 광량 변화를 나타낸 그래프로서, 이에 대해서 설명하면 다음과 같다. 플라즈마 식각공정은 다양한 물질을 식각하게 되는데, 그 각각의 식각 대상물질은 그 물질 특유의 고유한 파장을 갖는 빛을 방사하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 식각 대상막에서 방사되는 빛의 광량변화를 나타낸 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이, 플라즈마 식각이 시작되는 지점(A)에서 그 식각 대상막(13)의 식각면적 및 식각량에 대응하는 광량의 빛이 방출되기 시작하여, 그 식각 대상막(13)이 모두 식각될 때까지 지속되다가 그 식각 대상막(13)이 모두 식각된 지점(B)에서 급격히 감소하게 된다. 즉, 상기 식각 대상막(13)이 모두 식각됨으로써 그 아래에 있는 하부막(12)이 식각되기 시작하면, 식각 대상막(13)에 대응하는 고유파장의 빛은 더 이상 방출되지 못하고, 하부막(12)에 대응하는 고유파장의 빛이 방출되기 시작한다. 이때, 플라즈마 식각이 시작되는 지점(A)과 그 하부막(12)이 노출되는 지점(B) 사이에서 그 광량의 크기가 거의 일정한 고유파장 빛이 방출됨을 알 수 있다.
이하, 도 3에 도시된 곡선의 특성을 이용하여 고안된 것으로, 도 2에 도시된바와 같은 패턴을 형성하기 위한 종래 기술에 따른 식각 종말점(ESP) 검출장치 및 그 검출장치의 동작에 대해서 도 4에 도시된 종래 식각 종말점 검출장치의 구성블럭도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 종래 기술에 따른 식각 종말점 검출장치(ESP SYSTEM)는 도 4에 도시된 바와 같이, 공정챔버(20)의 일측면에 형성된 출구를 통해 방출되는 빛을 필터링하여 원하는 파장의 빛만을 통과시키는 필터(40) 및 그 필터(40)를 통해 입사되는 빛을 감지하여 그 빛의 양에 대응하는 전기적 신호를 출력하는 샌서(50)와, 그 센서(50)의 출력을 증폭하는 증폭부(60)와, 상기 각 부를 총괄적으로 제어함과 아울러 상기 증폭부(50)에서 출력된 신호를 처리하는 제어부(70)로 구성되었다. 이때, 상기 제어부(70)는 상기 도 3에 도시된 그래프와 같이 구해지는 광량을 분석하여 식각 대상막(13)의 식각 완료시점(tB)을 판단함과 동시에 그 식각 완료시점(tB)을 식각장비의 제어부(미도시)에 출력한다. 이에 따라, 상기 식각장비의 제어부는 기설정된 시간(tC-tB) 동안 웨이퍼(10)를 과식각하게 됨으로써 도 2와 같은 패턴이 완성된다.
이와 같이 구성된 종래 식각 종말점 검출장치의 동작 및 그 식각 종말점 검출장치를 이용한 식각방법에 대해서 설명하면 다음과 같다.
플라즈마 식각장비가 가동(tA)됨에 따라 공정챔버(20) 안에서 플라즈마(30)가 발생되면, 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 식각 대상막(13)이 그 위에 형성된 레지스트패턴(14)의 개구부에서 선택적으로 식각됨에 따라 그 식각 대상막(13)를 구성하는 물질에 해당하는 빛이 발생하게 된다.
이와 같이 식각 대상막(13)에서 방사된 빛은 공정챔버(20)의 일측면에 형성된 출구를 통해서 방출됨으로써, 그 출구에 부착된 필터(40)를 통해 센서(50)로 입사된다. 이에 따라 상기 센서(50)는 감지되는 빛의 양과 비례하는 전기적 신호를 출력하게 되고, 그 출력된 신호는 증폭부(60)에서 증폭된 후, 제어부(70)로 전달된다. 따라서, 상기 제어부(70)가 입력받은 신호를 처리하여 식각상태를 판단한다.
이와 같은 과정은 계속 진행되다가, 식각 대상막(13)이 모두 식각됨으로써 그 식각 대상막(13)으로 부터 더 이상의 빛이 방사되지 않게 되면(tB), 상기 제어부(70)가 그 시점(tB)을 식각 대상막(13)의 식각 완료시점으로 판단함과 동시에 그를 식각장비의 제어부로 출력한다.
이에 따라 상기 결과를 인가받는 식각장비의 제어부는 그 인가받은 시점(tB)을 기준으로 하여 기설정된 소정의 과식각 시간(tC-tB)을 카운트하면서 상기 플라즈마 식각을 계속 진행하다가, 그 기설정된 시간(tC-tB)이 경과하면 식각을 종료한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 하부막(12)의 일부를 식각함으로써, 식각 대상막(13)이 완전히 식각되도록 함과 아울러 하부막(12)이 이상적인 두께(d)가 되도록 한다.
그러나, 웨이퍼의 각 위치에 있는 식각 대상물로 부터 방사되는 빛을 검출함에 있어서, 그 빛의 평균값 또는 일부만을 검출하여 웨이퍼 전체의 식각상태를 판단하도록 구성된 상기 종래 기술은, 소정의 이유로 인하여 웨이퍼의 각 위치에서의식각률이 달라 웨이퍼가 균일하게 식각되지 못하는 경우에, 그 식각 불균일을 감지하지 못하게 됨으로써, 식각률이 늦은 영역에서는 식각 대상물이 남아 있게 되는 반면에 식각률이 빠른 영역에서는 하부막의 식각량이 지나치게 많게 되어도 그 결과를 알 수 없게 되어, 이후의 공정이 무의미함에도 불구하고 계속 진행될 문제점이 있었다. 그리고, 식각 종말점 검출장치의 출력신호(파형)를 통해 웨이퍼의 식각이 균일하지 않다는 것을 알 수 있는 경우에도, 그 웨이퍼의 식각 종료시점을 판단하는데 어려움이 많았을 뿐만 아니라 그 웨이퍼의 영역별 식각상태에 대한 정보를 알 수 없어, 그 웨이퍼에 대한 가치를 판단하기 어려운 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 소정의 식각 대상막이 플라즈마 식각되고 있는 웨이퍼의 전영역에 대해서 그 웨이퍼의 식각상태를 감지함과 아울러 그 웨이퍼의 전영역을 다수의 소영역으로 구분하여 그 구분된 각 영역에 대한 식각상태를 서로 비교하도록 함으로써, 식각공정의 불량을 식각공정 중에 알 수 있도록 한 식각상태 감시장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 식각장비의 구성 및 동작을 대략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 상기 도 1에 도시된 플라즈마 식각장비를 통해 얻게 되는 일반적인 패턴의 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 상기 도 2에 표시된 패턴을 형성하는 식각공정에서 발생되는 소정의 파장을 갖는 빛의 광량변화를 나타낸 그래프.
도 4는 종래 기술에 따른 식각 종말점 검출장치(ESP SYSTEM)의 구성블럭도.
도 5는 본 발명에 따른 식각상태 감시장치의 기본적인 구성 및 배치구조를 나타낸 구성블럭도.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 식각상태 감시장치의 1-3실시예를 나타낸 구성블럭도.
도 9는 본 발명에 따른 식각상태 감시장치의 동작을 설명하기 위한 데이타 평면도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
10: 웨이퍼 10a: 데이타 평면도
11: 실리콘기판 12: 하부막
13: 식각 대상막 14: 레지스트패턴
20: 공정챔버 30: 플라즈마
140: 필터 150: 씨씨디 카메라
170: 디지탈 처리 제어부 180: 렌즈부
190: 광케이블
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨이퍼에 형성된 소정의 식각 대상막이 식각될 때, 그 식각 대상막으로 부터 소정의 빛이 방사되는 모든 식각방법에 적용될 수 있는 것으로, 웨이퍼의 식각 대상물로 부터 방출되는 빛만을 통과시키는 필터와: 그 필터를 통과한 빛을 입사받아 그를 전기적 신호로 변화시키는 씨씨디(CCD) 카메라와: 그 씨씨디 카메라의 출력을 처리하여 웨이퍼의 전면에 대한 식각상태를 소정의 데이타로 구함과 아울러 식각 대상막의 식각 종료시점을 판단하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 필터와 씨씨디 카메라는 웨이퍼의 전면에 대응함과 아울러 그 웨이퍼의 각 소영역에서 방사되는 빛을 그들의 각 소영역을 통해 통과 및 감지할 수 있는 위치에 배치되도록 한다.
이하, 첨부된 도면 도 2와 도 3 및 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 이때, 도 5는 임의의 플라즈마 식각장비에 적용되는 본 발명에 따른 식각상태 감시장치의 기본적인 구성 및 각 구성의 원칙적인 배치구조를 나타낸 구성배치도이고, 도 6 내지 도 8은 상기 도 5에 도시된 식각상태 감시장치와 균등한 기술적 사상을 갖는 식각상태 감시장치의 구성 및 배치에 대한 각 실시예를 나타낸 구성배치도이며, 도 9는 제어부의 동작을 설명하기 위한 것으로, 웨이퍼 전면에 대한 식각상태를 동시에 알 수 있도록 나타낸 데이타 평면도이다.
본 발명에 따른 식각상태 감시장치의 기본 구성 및 그의 원칙적인 배치구조는, 도 5에 도시된 바와 같이, 그의 전면이 웨이퍼(10)의 전면과 대응하도록 그 웨이퍼(10)와 평행하게 배치된 것으로, 그 웨이퍼(10)의 식각 대상막(13)에서 방사되는 빛만을 통과시키는 필터(140)와; 그 필터(140) 위에서 그 필터(140) 뿐만 아니라 상기 웨이퍼(10)의 전면과 대응하도록 배치된 것으로, 상기 필터(140)를 통과한 빛을 감지하여 전기적 신호로 변환시키는 씨씨디 카메라(150)와; 그 씨씨디 카메라(150)에서 출력하는 신호를 디지탈 처리함과 아울러 그 데이타를 분석하여 웨이퍼(10)의 각 소영역에서의 식각상태를 구하여 식각 대상막(13)의 식각 종료시점을 판단하는 디지탈 처리 및 제어부(170)로 구성된다. 이때, 웨이퍼(10)의 전면에 대응하도록 배치된 필터(140) 및 씨씨디 카메라(150)는, 그 필터(140) 및 씨씨디 카메라(150)의 각 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)이 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)이 대응하도록 배치된 것으로, 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에서 방사된 빛이 필터(140) 및 씨씨디 카메라(150)의 각 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)으로 입사된다. 즉, 씨씨디 카메라(150)의 출력을 처리하는 제어부(170)가, 웨이퍼(10)의 전면을 소정의 규칙에 따라 다수의 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)으로 구분함과 아울러, 씨씨디 카메라(10)의 촬상면을 상기 웨이퍼(10)에 대한 구분 규칙에 따라 다수의 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)으로 구분하여, 상기 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)과 씨씨디 카메라(150)의 각 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)이 일대일로 대응하도록 그들을 매치시킴과 동시에, 씨씨디 카메라(150)의 각 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)에 있는 각 화소의 출력을 평균하여 그 평균값을 그에 대응하는 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)의 식각상태로 판단함과 아울러, 그 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에 대한 식각상태를 웨이퍼(10)의 전면에 대해서 비교함으로써, 식각 대상막(13)에 대한 최적의 식각 완료시점(tC)을 판단한 후, 그 결과를 식각장비의 제어부(미도시)로 출력함과 아울로 디스플레이장치(미도시)로 출력한다.
이하, 상기가 같이 구성되고 배치되는 식각상태 감시장치의 동작 및 그와 관련된 식각장비의 동작에 대해서 설명하면 다음과 같다.
플라즈마 식각이 시작되면(tA), 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에서는 도 3의 그래프와 같이 급격히 증가하는 식각 대상물 특유의 빛을 방사하게 되는데, 그 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에서 방사되는 빛은 그에 대응하는 필터(140)의 각 소영역을 통해 씨씨디 카매라(150)의 각 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)에 입사된다.
이에 따라 상기 씨씨디 카메라(150)는 그의 각 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)에 있는 화소를 통해 상기 입사광의 광량에 대응하는 전기적 신호를 출력하고, 그 씨씨디 카메라(150)의 출력을 처리하는 디지탈 처리 및 제어부(170)는 웨이퍼(10)의 전면에 대서 그 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에서의 식각상태를 디지탈 신호로 구하여, 그 결과를 식각장비의 제어부로 출력한다. 일례로, 웨이퍼(10)의 전면에 대해서 구한 각 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)의 출력이, 동시에 도 3에 표시된 tB시점에서 급격히 감소하면, 그 감소시점을 식각 대상막(13)의 식각 완료시점(tC)으로 판단함과 동시에 그 결과를 식각장비의 제어부 및 디스플레이장치로 출력한다. 다른 경우로서, 웨이퍼(10) 전면에 대해서 구한 각 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)의 출력이, 서로 다른 시점에서 급격히 감소하게 되면, 목적하는 공정의 특성에 따른 적절한 기준에 따라 식각 대상막(13)에 대한 식각 완료시점(tC)을 판정하거나, 디스플레이장치를 통해 식각장비를 조치하도록 하는 정보를 출력함으로써, 조작자가 웨이퍼(10)의 전면에 대한 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에서의 식각률이 일치하는 조치를 취하도록 한다.
한편, 상기와 같은 과정을 통해 식각 대상막(13)의 식각 완료시점(tB)에 대한 신호를 인가받게 된 식각장비의 제어부는, 그 신호를 기준으로 기설정된 소정의 일정한 시간동안(tC-tB) 식각을 지속함으로써, 도 2에 도시된 바와 같은 패턴을 완성한다.
이와 같은 본 발명은, 그의 구성 및 배치가 식각장치의 구조 및 식각의 특성에 따라 다양하게 변형될 수 있는데, 그 변형에 따른 본 발명의 여러 실시예에 대해서 간단히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 마이크로파 타입의 식각장치와 같이, 공정챔버의 상층부가 웨이퍼 전면의 각 소영역에서 방사되는 빛을 그 웨이퍼의 표면과 동일한 조건하에서 입사받을 수 있는 공간을 갖도록 형성되는 식각장비에 적용되는 본 발명에 따른 식각상태 감시장치의 배치구조에 대한 일실시예를 나타낸 것으로, 플라즈마(30)의 흐름을 방해하지 않도록 공정챔버(20)의 상층부에 배치된 필터(140)와 씨씨디 카메라(150)가, 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에서 방사되는 빛을 그 웨이퍼(10)의 표면부의 광량분포와 같은 조건하에서 입사받을 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 웨이퍼(10)의 식각 대상막(13)으로 부터 방사되는 빛에 대한 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에서의 방사량을 상기 씨씨디 카메라(150)가 검출하여 디지탈 처리 및 제어부(170)로 출력하게 된다. 이와 같은 일실시예의 구성 및 동작은 도 5를 참조하여 설명한 내용과 같으므로 자세한 설명은 생략한다. 미설명부호 21은 마이크로파를 공급하기 위한 도파관을 나타낸다.
그리고 도 7은 공정챔버의 상층부에 전극이 형성된 전극 타입의 플라즈마 식각장치와 같이, 공정챔버의 상층부에 웨이퍼의 전면과 대응될 수 있는 필터 및 씨씨디 카메라를 배치할 수 없는 식각장비에 적용되는 본 발명에 따른 식각상태 감시장치의 배치구조에 대한 2실시예를 나타낸 것으로, 그의 전면에 대해서 웨이퍼(10)에서 방사된 빛이 통과할 수 있는 구멍이 일정한 규칙에 따라 형성된 상기 전극(22) 위에, 상기 도 5와 같이 구성되고 동작하는 식각상태 감시장치를 배치한 모습을 보여주고 있다. 이때, 상기 전극(22)에 형성된 구멍은 전극의 작용에 대한 영향을 고려할 뿐만 아니라 웨이퍼의 전면에 대해서 균일하게 배열되도록 형성되고, 그 위에 배치되는 필터(140)는 그 전극(22)과 같은 크기로 구성됨으로써, 그 전극(22)의 전 구멍을 통과하는 빛을 필터링하도록 하며, 씨씨디 카메라(150)는 상기 필터(140)의 전면을 촬상할 수 있는 위치에 배치된다. 이와 같이 구성된 2실시예는, 필터(140) 및 씨씨디 카메라(150)가 웨이퍼(10)에서 방사된 빛의 일부만을 입사받게 되지만, 상기 구멍의 배열에 따라 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에 대해서 동일한 조건으로 빛을 입사받을 수 있게 되면, 상기 도 5를 참조하여 설명한 식각상태 감시장치의 동작과 거의 동일하게 될 수 있다.
그리고, 도 8은 공정챔버의 구조적 특성에 따라 그 공정챔버의 상층부에 웨이퍼의 전면에 대응할 수 있는 필터 및 카메라를 배치할 수 없는 플라즈마 식각장비에 적용되는 본 발명의 3실시예에 따른 식각상태 감시장치의 구성 및 배치구조를 보여주는 것으로, 공정챔버(20)의 상부구조체(23)에 구멍을 형성하여 그 구멍에 맞도록 배치한 렌즈부(180)와, 그 렌즈부(180)를 관통한 빛을 필터링하여 식각 대상물(13)에서 발생된 빛만을 통과시키는 필터(140)와, 그 필터(140)를 통과한 빛을 동일한 분포조건으로 전달할 수 있는 광케이블(190)과, 그 광케이블(190)을 통해 인가받는 빛을 전기적 신호로 변환하는 씨씨디 카메라(150)와, 그 씨씨디 카메라(150)의 출력을 처리하는 디지탈 처리 및 제어부(170)로 구성될 수 있음을 보여주고 있다. 이때, 상기 렌즈부(180)를 배치하기 위해 공정챔버 상부구조체(23)에 형성되는 구멍은 웨이퍼(10)의 전면에서 방사되는 빛을 가능한한 균등하게 입사받을 수 있는 상부구조체(23)의 중심부에 적당한 크기로 형성된다.
이와 같이 구성된 3실시예에 따른 식각상태 감시장치는, 렌즈부(180)가 그의 각 영역을 통과하는 빛의 분포를 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에서 방사된 빛의 분포와 같도록 그 빛을 처리하고, 하나 또는 다수의 광케이블(190)이 상기 렌즈부(180)와 필터(140)를 거친 빛을 그 빛의 공간적 특성을 변화시키지 않은 상태로 씨씨디 카메라(150)로 전달하는 방식을 채택한 것으로, 필터(140) 및 씨씨디 카메라(150)가 웨이퍼에서 방사된 빛을 직접 입사받을 수 있도록 배치될 수 없는 식각장비에 적당함을 알 수 있다. 따라서, 상기 도 7의 2실시예에서 설명한 전극 타입의 플라즈마 식각장비에도 본 발명의 3실시예에 따른 식각상태 감시장치가 적용될 수 있는데, 이는 전극 타입 플라즈마 식각장비의 전극(22) 중심부에 렌즈부(180)를 배치할 수 있는 구멍을 형성한 후, 도 8에 도시된 식각상태 감시장치의 구성(140,150,170,180,190) 및 배치구조를 동일하게 적용함으로써 달성된다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 디지탈 처리 및 제어부가 씨씨디 카메라를 통해 인가받는 신호를 처리하는 방법에 대한 일실시예를 나타낸 것으로, 웨이퍼(10)를 크기가 같은 다수의 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)으로 분할함과 아울러 그 웨이터(10)에서 방사된 빛을 필터(140)와 씨씨디 카메라(150)를 통해 인가받아 그 신호를 상기 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)에 대응하는 각 소영역(A'영역,B'영역,C'영역, ...)별로 처리한 후, 그들을 서로 매치시킨 관계를 데이타 평면도(10a)에 나타내었다. 이때, 웨이퍼(10)의 각 소영역(A영역,B영역,C영역, ...)의 식각상태를 나타내는 데이타 평면도(10a)에는 웨이퍼(10)의 각 소영역에서 방사된 빛의 양에 비례하는 디지탈 신호가 대응한다.
상술한 바와 같이, 씨씨디 카메라로 웨이퍼의 전면에서 방사되는 빛을 검출하도록 하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 식각상태 검출장치는, 웨이퍼의 전면에 대한 식각상태를 식각공정 중에 검출할 수 있을 뿐만 아니라 그 웨이퍼의 전면을 다수의 소영역으로 구분하여 그 각 소영역에 대한 식각상태를 구하도록 함으로써, 웨이퍼의 식각 종말점을 정확하게 구할 수 있을 뿐만 아니라 그 웨이퍼에 대한 식각 균일도를 바로 알 수 있도록 하여 식각시간의 설정 및 식각장비에 조치를 취하도록 하는 정보를 제공하는 효과를 준자.

Claims (8)

  1. 웨이퍼에 형성된 소정의 식각 대상막이 식각될 때, 그 식각 대상막으로 부터 소정의 빛이 방사되는 모든 식각방법에 적용될 수 있는 것으로, 웨이퍼의 식각 대상물로 부터 방출되는 빛만을 통과시키는 필터와: 그 필터를 통과한 빛을 입사받아 그를 전기적 신호로 변화시키는 씨씨디(CCD) 카메라와; 그 씨씨디 카메라의 출력을 처리하여 웨이퍼의 전면에 대한 식각상태를 소정의 데이타로 구함과 아울러 식각 대상막의 식각 종료시점을 판단하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 식각상태 감시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 및 씨씨디 카메라는 웨이퍼의 전면에 대응함과 아울러 그 웨이퍼의 각 소영역에서 방사되는 빛을 그들의 각 소영역을 통해 통과 및 감지할 수 있는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 식각상태 감시장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 필터 및 씨씨디 카메라는 공정챔버의 상층부에 웨이퍼와 평행하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 식각상태 감시장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전극 타입의 플라즈마 식각장비에 적용되는 상기 필터 및 씨씨디 카메라는 소정의 규칙에 따라 다수의 구멍이 형성된 상기 전극 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 식각상태 감시장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전극 타입의 플라즈마 식각장비와 같이 공정챔버의 상층부에 충분한 공간이 없는 플라즈마 식각장비에 적용되는 상기 필터 및 씨씨디 카메라는, 웨이퍼의 전면에서 방사되는 빛을 입사받을 수 있는 상기 전극 및 공정챔버 상부구조체의 일부영역에 구멍을 형성함과 아울러 그 구멍으로 입사되는 빛을 처리하기 위한 렌즈부를 통해 입사받도록 구성되는 것을 특징으로 하는 식각상태 감시장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 씨씨디 카메라는 렌즈부가 필터를 거친 빛을 광케이블을 통해 입사받도록 구성된 것을 특징으로 하는 식각상태 감시장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광케이블은 렌즈부의 각 영역을 통과하는 빛을 그대로 전달할 수 있도록 하나 이상의 광섬유로 구성된 것을 특징으로 하는 식각상태 감시장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 씨씨디 카메라에서 출력될 신호를 인가받아 웨이퍼의 전면을 다수의 소영역으로 구분함과 아울러 그 각 소영역의 식각상태를 구하여 그들을 서로 비교함으로써, 식각 대상막의 식각 종료시점을 판단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 식각상태 감시장치.
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