KR100549955B1 - 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치 - Google Patents

반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100549955B1
KR100549955B1 KR1020040056177A KR20040056177A KR100549955B1 KR 100549955 B1 KR100549955 B1 KR 100549955B1 KR 1020040056177 A KR1020040056177 A KR 1020040056177A KR 20040056177 A KR20040056177 A KR 20040056177A KR 100549955 B1 KR100549955 B1 KR 100549955B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
end point
etching
wafer
wavelength
Prior art date
Application number
KR1020040056177A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060008439A (ko
Inventor
박봉진
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020040056177A priority Critical patent/KR100549955B1/ko
Priority to US11/151,236 priority patent/US20060016558A1/en
Publication of KR20060008439A publication Critical patent/KR20060008439A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100549955B1 publication Critical patent/KR100549955B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32963—End-point detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
    • G01N21/73—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using plasma burners or torches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/26—Acting in response to an ongoing measurement without interruption of processing, e.g. endpoint detection, in-situ thickness measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정시 챔버로부터 방사되는 플라즈마 파장 변화를 통해 웨이퍼 전면 상부에 증착되어 있는 물질막에 대해 식각종말점을 검출할 수 있는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치에 관한 것이다. 본 발명에서는 상기 식각종말점 검출장치를 구현함에 있어서, 챔버로부터 방사되는 플라즈마 파장을 리딩하는 필터부의 구조를 다양한 각도를 가지고 사방으로 방사되는 플라즈마 파장을 보다 광범위하게 리딩할 수 있도록 적어도 두 개 이상의 파장입사면이 형성되어 있는 삼각뿔등의 다면체 형상 또는 0∼180도 반경내로 입사되는 플라즈마 파장을 최대한 광범위하게 리딩할 수 있는 반구 형상으로 구현함을 특징으로 한다. 이와 같이, 상기 필터구조를 어느 일방으로 방사되는 플라즈마 파장만을 제한적으로 리딩할 수 있었던 종래의 플랫한 평면구조를 벗어나 다양한 각도로 입사되는 플라즈마 파장을 광범위하게 리딩할 수 있도록 개선함으로써, 웨이퍼의 어느 특정 영역이 아닌 웨이퍼 전면에 대한 식각종말점 검출이 가능하게 된다. 이처럼 웨이퍼 전면에 대한 식각종말점 검출이 가능해짐에 따라 웨이퍼 전면 상부에 증착되어 있는 물질막에 대해 균일하고 우수한 식각프로파일을 얻을 수 있게 되며, 그로 인해 반도체 디바이스의 특성 또한 향상시킬 수 있게 된다.
반도체, 건식 식각, 플라즈마, 모노크로미터, 식각종말점

Description

반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치{end point detector of semiconductor manufacturing equipment}
도 1은 본 발명에 적용되는 일반적인 식각종말점 검출장치의 주요 기능부를 나타내는 블록구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 식각종말점 검출장치내의 필터구조를 나타낸다.
도 3은 상기 도 2에 도시되어 있는 종래 기술에 따른 필터구조를 통한 식각종말점 검출가능 범위를 도식적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 식각종말점 검출장치내의 필터구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 식각종말점 검출장치내의 필터구조를 나타낸다.
도 6은 상기 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 필터를 통한 식각종말점 검출가능 범위를 도식적으로 나타내는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100,200: 필터부 102: 챔버
104: 챔버 내부 반경
본 발명은 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정시 챔버로부터 방사되는 플라즈마 파장을 검출하여 웨이퍼 상부에 증착되어 있는 물질막의 식각종말점을 검출하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치에 관한 것이다.
최근 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 대중화에 따라 반도체 디바이스도 비약적으로 발전하고 있다. 이로 인해 그 기능적인 면에 있어서도 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구되어 반도체 디바이스의 집적도는 점차 증가되고 있는 실정이다. 이러한 반도체 디바이스의 고집적화 및 대용량화 추세로 인해 메모리셀을 구성하는 각각의 단위소자 사이즈가 축소됨에 따라 제한된 면적내에 다층구조를 형성하는 고집적화기술 또한 눈부신 발전을 거듭하고 있다.
일반적으로 반도체 디바이스는 웨이퍼 표면 상부에 여러 가지 기능을 수행하는 박막을 증착하고 이를 패터닝하여 다양한 회로 기하구조를 형성함으로써 제조하게 되는데, 이러한 반도체 디바이스를 제조하기 위한 공정은 크게 반도체 기판 상에 가공막을 형성하는 증착(deposition)공정, 상기 증착공정으로 형성된 가공막 상에 감광막을 도포한 뒤, 마스크를 이용하여 감광막을 노광한 후 노광되어 패터닝된 상기 감광막을 식각마스크로서 이용하여 반도체 기판상의 상기 가공막을 패터닝하 는 포토리소그래피(photolithography)등과 같은 식각 공정, 그리고 웨이퍼 표면에 층간절연막등을 증착한 후에 일괄적으로 웨이퍼 표면을 연마하여 단차를 없애는 평탄화(CMP: Chemical Mechanical Polishing)공정등과 같은 여러 단위 공정들로 이루어져 있다.
반도체 디바이스를 제조함에 있어서, 웨이퍼 표면 상부에 여러 가지 기능을 수행하는 물질막 패턴을 형성하기 위해서는, 증착된 전체 물질막 중에서 필요한 부분은 남겨두고 불필요한 부분은 제거하기 위한 화학적 또는 물리적 방법의 식각 공정이 수행된다. 그러나 반도체 소자의 고집적화 추세가 가속됨에 따라 메모리셀을 구성하는 각각의 단위 영역들간의 단차가 증가하여 종횡비(aspect ratio)가 증가됨으로 인하여 보다 미세한 가공기술들의 연구가 불가피한 실정이다. 따라서, 상기한 식각 공정에 있어서, 습식 식각은 밀착성이 나쁘고 감광막과 하부물질막 사이에 식각에천트가 스며들어 패터닝의 정확도가 불량한 단점이 있어 제한적으로 적용된다. 이에 비하여 건식 식각은 감광막의 밀착성을 특히 우수하게 유지하여야 할 필요성이 습식 식각에 비해 낮으며, 사이드 에치가 적어 정확한 프로파일이 얻어지는 장점이 있어 광범위하게 적용되고 있는데, 이러한 건식 식각공정으로서는 플라즈마, 스퍼터링 또는 이온 빔을 이용한 건식 식각 공정이 통상적으로 행해지고 있다.
일반적으로, DRAM등의 반도체 디바이스를 제조함에 있어서는, 반응챔버내에 반응가스를 주입하고 고주파 또는 마이크로 웨이브 전력을 인가시켜 플라즈마 상태를 형성하고, 반응가스로부터 자유전자 또는 이온을 발생시켜 웨이퍼 상부의 물질막을 패터닝하는 플라즈마 방식의 건식 식각 공정은 반도체 디바이스 제조를 위해 수행되는 매우 주요한 공정중의 하나이다. 그런데, 상기에서 언급한 바와 같이, 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 인접 패턴들과의 종횡비가 증가하여 영역간의 물질막의 증착두께가 일정하지 않고, 기존에 형성된 패턴들의 단차로 인하여 식각 공정이 웨이퍼 전반에 걸쳐 이상적으로만 이루어지지는 않는다. 따라서, 원하는 부분에서 원하는 물질층을 완전히 식각하기 위해서는 충분한 시간동안 식각공정을 진행할 수 밖에 없다. 그러나, 식각이 오래 진행되면 식각 타겟막은 물론 그 하부의 원치않는 물질막까지도 식각되는 경우가 있다. 식각률을 높이기 위해 선택비가 낮은 식각물질을 사용할 경우 이러한 문제점은 더욱 심화될 수 있다.
따라서, 이러한 문제점을 완화시키기 위해 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정에서는 일정 시간을 정해놓고 공정을 진행시키는 방법 이외에 공정의 특정 시점을 찾아 식각 조건을 바꾸어주는 방법이 많이 사용되고 있다. 즉, 특정 시점 전에는 식각 속도를 빠르게 할 수 있는 조건을 선택하여 공정을 진행시키고, 특정 시점후에는 식각속도는 보다 느려도 타겟막 하부의 물질막과의 선택비가 높은 조건을 선택하여 공정을 진행시키는 방법이다. 이때, 상기 특정 시점이라함은 식각할 타겟막 하부의 물질막이 드러나는 시점을 시점을 의미하는데, 이를 식각종말점(End Point)이라 한다. 이러한 식각종말점 검출과정에 있어서, 식각할 타겟막 하부의 물질막이 드러나는 시점(식각종말점)전까지의 식각 공정을 주식각, 상기 하부의 물질막이 드러난 시점 이후의 식각 공정을 과도식각이라 한다. 이와 같이, 식각 단계를 나누어 수행함에 있어서는 식각종말점을 검출하는 것이 매우 중요한 과정이다. 이러한 식각종말점을 검출하는 방법에는 여러 가지가 있으나, 공정챔버내의 플라즈마 에서 발생하는 에미션(emission)을 모노크로메터(monocrometer)로 측정하여 특정 물질의 고유한 파장임을 인식함으로써 식각 공정을 제어하는 방법이 주로 이용되고 있다.
보다 구체적으로는, 이러한 식각종말점은 건식 식각이 진행되는 챔버내에서 웨이퍼를 가공할 때 산화막, 폴리실리콘등의 물질막이 플라즈마에 의해 반응할 때 방출되는 파장(빛)을 감지하여 식각종말점을 검출하는 식각종말점 검출장치를 통해 검출되는데, 이러한 식각종말점 검출장치를 이용한 식각종말점 검출과정을 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 염소(Cl2) 플라즈마에서 폴리실리콘을 식각할 때 표면반응의 산출물로는 염화실리콘이 생성되고, 상기 폴리실리콘의 식각이 완료되어 하부 층간절연막인 이산화실리콘막이 드러나면 염화실리콘은 더 이상 생성되지 않는다. 이때, 상기 염화실리콘은 플라즈마내에서 파장이 282.3nm인 고유의 에미션을 방출한다. 따라서 광학 필터 또는 모노크로메터를 사용하여 플라즈마의 에미션에서 여러 파장의 광 가운데 파장이 282.3nm인 광만을 선택적으로 추출한 후, 이 파장의 광의 세기를 시간의 함수로 나타내면 일정 시점에서 변곡점을 가지며 급격히 감소하는 형태를 얻을 수 있는데, 이러한 시점을 물질막의 식각종말점으로 결정하는 것이다.
상기 식각종말점 검출과정을 통해서 알 수 있듯이, 식각종말점을 검출하는 과정에 있어서는 챔버로부터 방사되는 플라즈마 반응에 의한 파장을 직접 리딩하는 필터의 기능이 매우 중요하다. 즉, 필터를 통해 챔버내에서 방출되는 플라즈마 파 장을 리딩하여 정확한 식각종말점 게인값을 측정하게 되므로, 이러한 필터의 기능이 전체 반도체 디바이스 제조공정의 성공을 좌지우지한다하여도 과언이 아니다.
본 분야에 적용되고 있는 식각종말점 검출장치는 통상적으로 웨이퍼가 로딩되는 반응챔버 외벽에 구비되는데, 이러한 식각종말점 검출장치 및 이를 이용한 식각종말점 검출방법이 미국특허 US106017호등에 상세히 개시되어 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 일반적인 식각종말점 검출장치의 주요 기능부를 나타내는 블록구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 식각종말점 검출장치는 챔버(도시되지 않음)로부터 방사되는 플라즈마 파장을 직접 리딩하는 필터부(10), 상기 필터부(10)를 통해 리딩된 플라즈마 파장을 분별하는 센서부(12), 상기 센서부(12)로부터 전달되는 플라즈마 파장 신호를 증폭하는 증폭부(14), 상기 증폭부(14)로부터 전달되는 플라즈마 파장 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터부(16) 및 상기 플라즈마 파장 신호의 입력/출력을 콘트롤하는 I/O부(18)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 I/O부(18)로부터 출력되는 EOP 신호는 상기 플라즈마 파장을 통해 식각종말점을 최종적으로 검출하는 제어부(도시되지 않음)측으로 전송되도록 구성되는데, 이러한 식각종말점 검출장치는 챔버 외벽에 설치된다. 따라서, 플라즈마를 이용한 식각 공정이 진행되는 동안 상기와 같은 구성의 식각종말점 검출장치를 통해 챔버로부터 방사되는 플라즈마 파장이 리딩되어, 웨이퍼 상부의 식각 타겟물질막의 식각종말점이 검출되는 것이다.
한편, 도 2에는 종래 기술에 따른 식각종말점 검출장치내의 필터부(10)의 구 조가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 챔버로부터 방사되는 파장을 리딩하기 위한 플랫한 평면구조의 필터부(10)가 형성되어 있다. 상기 종래의 필터부는 플랫한 평면구조로 이루어져 있다. 따라서, 챔버로부터 방사되는 여러 방향의 파장들 중 상기 필터부(10)의 일측에 구현되어 있는 입사파장면(11)측에 수직으로 입사되는 파장만을 제한적으로 리딩할 수 있다. 즉, 도면상에 실선으로 표시된 화살표는 상기 필터부(10)의 파장입사면(11)에 90도 각도로 입사되는 플라즈마 파장을 나타내며, 점선으로 표시된 화살표는 상기 파장입사면(11)에 90도 미만의 예각범위 또는 90도를 초과하는 둔각범위로 입사되는 플라즈마 파장을 나타낸다.
이와 같이, 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정시 화살표의 왼측에 위치하고 있는 챔버로부터 대략 0∼180도에 이르는 다양한 방향으로 플라즈마 파장이 방사되는데, 종래의 플랫한 평면구조의 필터부(10)를 통해서는 챔버로부터 상기 필터부(10)의 파장입사면(11)측으로 수직으로 입사되는 플라즈마 파장만이 리딩될 수 있다.
상기 90도 각도로 방사되어 파장입사면(11)으로 입사되는 플라즈마 파장은 대체로 웨이퍼 센터영역으로부터 방사되는 파장인데, 종래에는 웨이퍼 센터영역으로부터 방사되는 플라즈마 파장을 통해 식각종말점을 검출한 후, 이러한 식각종말점을 이용하여 웨이퍼 전체 영역에 대한 식각공정을 콘트롤하였다. 즉, 웨이퍼 센터영역만에 대해 검출된 식각종말점을 웨이퍼 전체 영역에 대한 식각종말점으로 간주하여 식각공정이 제어하였다. 따라서, 웨이퍼 센터영역에 대해서는 정확한 식각 종말점에 따라 식각 공정을 제어한 것이므로 우수한 식각 프로파일이 형성될 수 있으나, 필터부를 통해 파장이 리딩되지 못하는 웨이퍼의 센터영역 이외의 엣지영역등에 대해서는 적정 식각률을 초과하여 과도하게 침식되는 오버에치 또는 적정 식각률에 미치지 못하여 원하는 패턴을 얻을 수 없게 되는 언더에치등의 불량이 발생하게 된다.
도 3은 상기 도 2에 도시되어 있는 종래 기술에 따른 필터구조를 통한 식각종말점 검출가능 범위를 도식적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 참조번호 (20)은 공정 챔버를 나타내며, 참조번호 (22)는 공정시 웨이퍼가 로딩되는 챔버 내부의 반경을 나타낸다. 그리고, 상기 공정 챔버의 외벽에는 식각종말점 검출장치의 필터부(10)가 형성되어 있다.
한편, 참조부호 "A"는 상기 필터부를 통해 플라즈마 파장이 리딩되는 영역을 나타낸다. 그리고, 참조부호 "B"는 플라즈마 파장이 방사되기는 하나, 상기 필터부(10)의 구조상 문제점으로 인해 플라즈마 파장이 리딩되지 못하는 영역을 나타낸다.
이와 같이, 종래에는 필터부(10)의 파장입사면(11)측에 직각을 이루며 방사되는 "A"영역의 플라즈마 파장만이 상기 필터부(10)를 통해 리딩되고, 필터부(10)의 파장입사면(11)과 직각을 이루지 못하고 비스듬히 입사되는 웨이퍼 엣지영역으로부터 방사되는 플라즈마 파장은 상기 필터부(10)를 통해 리딩되지 못하였다. 그럼에도 불구하고, 종래에는 상기 웨이퍼 센터영역인 "A"영역으로부터 방사된 플라즈마 파장을 통해 검출되는 식각종말점을 웨이퍼 전체 영역에 대한 식각종말점으로 간주하여 식각 공정을 진행할 수 밖에 없었다. 따라서, "A"영역에 해당되는 웨이퍼 센터영역의 물질막에 대해서는 양호한 식각 프로파일이 얻어질 수 있으나, 플라즈마 파장이 리딩되지 못한 "B"영역에 해당되는 웨이퍼의 엣지영역의 물질막에 대해서는 오버에치 또는 언더에치등이 발생되어 웨이퍼 전체적으로 균일한 식각 프로파일을 얻을 수 없게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 분야에서는 챔버내 로딩되어 있는 웨이퍼의 전체 영역으로부터 방사되는 플라즈마 파장을 그 방사되는 영역에 구애받지 않고 광범위하게 리딩할 수 있고, 이처럼 광범위하게 리딩된 플라즈마 파장을 통해 웨이퍼 전체 영역에 대한 식각종말점을 검출할 수 있도록 하여 미세식각공정시 발생될 수 있는 불량을 최소화할 수 있는 개선된 필터구조를 가지는 식각종말점 검출장치가 절실히 요구되고 있다.
상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정시, 챔버로부터 방사되는 플라즈마 파장을 그 방사 각도에 구애받지 않고 광범위하게 리딩할 수 있는 개선된 필터구조를 가지는 식각종말점 검출장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정시, 웨이퍼 전면에 걸쳐 식각종말점을 검출할 수 있도록 하는 개선된 필터구조를 가지는 식각종말점 검출장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정시, 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일한 식각 프로파일을 얻을 수 있도록 하는 개선된 필터구조를 가지는 식각종말점 검출장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 웨이퍼 전체 영역에 대한 식각종말점을 검출하여 공정 안정화를 도모하고, 반도체 디바이스의 특성 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 개선된 필터구조를 가지는 식각종말점 검출장치를 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치는, 챔버로부터 서로 다른 방사각도를 가지고 사방으로 방사되는 플라즈마 파장을 그 방사각도에 구애받지 않고 최대한 광범위하게 리딩할 수 있도록, 적어도 두개 이상의 면이 일정 각도를 유지하며 접하고 있어 적어도 두개 이상의 파장입사면을 가지는 다면체 형상의 필터부를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치는, 챔버로부터 서로 다른 방사각도를 가지고 사방으로 방사되는 플라즈마 파장을 그 방사각도에 구애받지 않고 최대한 광범위하게 리딩할 수 있도록, 0∼180도 반경내로 입사되는 플라즈마 파장을 리딩할 수 있는 둥근 파장입사면을 가지는 반구 형상의 필터부를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 식각종말점 검출장치내의 필터구조를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 필터부(100)의 형태가 종래에서와 같은 하나의 파장입사면을 가지는 플랫한 평면구조가 아닌, 챔버로부터 다양한 각도를 가지고 사방으로 방사되는 플라즈마 파장을 광범위하게 인식할 수 있는 적어도 두 개 이상의 파장입사면(101,102)을 가지는 다면체 형상으로 이루어져 있다. 보다 상세히 설명하면, 도 4에 도시되어 있는 필터구조는 프리즘과 같은 삼각기둥 형태를 그 단면구조로 나타낸 것인데, 이는 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 반도체 제조 설비내 적용이 가능한 한 이러한 삼각기둥 형태뿐만 아니라 삼각뿔, 피라미드 구조로 알려진 사각뿔, 오각뿔 및 그 이상의 수많은 파장입사면을 가지는 다양한 다면체 형상으로 얼마든지 형성할 수 있음은 물론이다.
본 발명에서는 상기 도 4에 도시되어 있는 삼각기둥 형태의 필터부(100)를 통해, 챔버로부터 다양한 각도를 가지고 사방으로 방사되는 웨이퍼 전체 영역에 대한 플라즈마 파장을 그 파장의 방사각도에 구애받지 않고 최대한 광범위하게 리딩할 수 있게 된다. 다시 말해, 웨이퍼의 센터 영역으로부터 방사되는 플라즈마 파장은 물론, 웨이퍼의 센터영역을 벗어난 엣지영역으로부터 방사되는 플라즈마 파장까지 서로 일정 각도를 가지고 인접해 있는 두 개의 파장입사면(101,102)를 통해 광 범위하게 리딩함으로써, 웨이퍼 전체 영역에 대한 식각종말점을 검출할 수 있게 된다. 이와 같이, 상기한 구조의 필터부(100)를 적용할 경우, 웨이퍼 전체 영역에 대한 식각종말점을 검출함에 따라, 웨이퍼 전면 상부에 증착되어 있는 물질막에 대해 균일하고 우수한 식각 프로파일을 얻을 수 있게 된다.
한편, 이러한 각을 가지는 다면체 형상이 아닌 곡률을 가지는 구 또는 반구, 또는 정현파(사인파) 형태등과 같이 곡선형태로도 형성할 수 있는데, 하기의 도 5에는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 식각종말점 검출장치내의 필터구조로서, 반구 형상의 필터부가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 상기 도 4에서와 같이 파장입사면의 개수가 정해진 다면체 형상이 아닌 하나의 둥근 파장입사면(201)을 가지는 반구 형상의 필터부(200)가 도시되어 있다. 이러한 반구 형상의 필터부(201)를 통해서도 챔버로부터 다양한 각도를 가지고 사방으로 방사되는 플라즈마 파장을 광범위하게 인식할 수 있다. 즉, 상기 반구 형상의 필터부(200)에는 0∼180도 방향에 이르는 파장입사면(201)이 형성되어 있으므로 0∼180도 방향으로 방사되는 플라즈마 파장을 리딩할 수 있다. 이러한 관점에서 볼 때, 상기 반구 형상의 필터부(201)를 적용할 경우, 상기 도 4에 도시되어 있는 삼각기둥 형태의 필터부(100)에 비해 보다 광범위한 플라즈마 파장 리딩 범위를 확보할 수 있게 된다.
도 6에는 상기 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 필터를 통한 식각종말점 검출가능 범위가 도시되어 있다.
도 6을 참조하면, 참조번호 (102)은 공정 챔버를 나타내며, 참조번호 (104) 는 공정시 웨이퍼가 로딩되는 챔버 내부의 반경을 나타낸다. 그리고, 상기 공정 챔버의 외벽에는 본 발명의 실시예에 따른 식각종말점 검출장치의 필터부(100,200)가 형성되어 있다.
한편, 참조부호 "C"는 본 발명에 따른 상기 삼각기둥 형상의 필터부(100) 또는 반구 형상의 필터부(200)를 통해 플라즈마 파장이 리딩될 수 있는 영역을 나타낸다. 종래 평면구조의 필터부에 의해서는 웨이퍼의 센터영역(도 3의 "A"영역)만의 플라즈마 파장이 리딩될 수 있었으나, 본 발명에 따른 삼각기둥 형상의 필터부(100) 또는 반구 형상의 필터부(200)를 통해서는 상기 챔버 내부(104)에 로딩된 웨이퍼의 전체 영역으로부터 방사되는 플라즈마 파장을 최대한 광범위하게 리딩할 수 있게 된다. 그 결과, 웨이퍼 전체 영역에 대한 식각종말점 검출이 가능하게 되어, 웨이퍼 전면 상부에 증착되어 있는 물질막에 대한 고른 식각 프로파일을 얻을 수 있게 된다.
종래에는 챔버내 방출되는 여러 방향의 파장중에서 챔버외벽에 설치된 필터부측으로 직선으로 방사되는 일방의 파장만을 제한적으로 리딩하여 이를 웨이퍼 전면에 대한 식각종말점으로 결정함으로써, 갈수록 미세화되어가는 공정의 안정화를 기대할 수 없었다. 그러나, 본 발명에서는 도 4에 도시되어 있는 다면체 형상의 필터부 또는 도 5에 도시되어 있는 반구 형상의 필터부를 구비함으로써, 웨이퍼 전체 영역에 대한 플라즈마 파장을 리딩하는 것이 가능해지고, 그에 따라 웨이퍼 전면에 대해 식각종말점을 검출하는 것이 가능해진다. 그 결과, 웨이퍼의 어느 특정 영역이 오버에치 또는 언더에치되는 불량없이 웨이퍼 전면에 대해 고른 식각 프로파일 을 얻을 수 있게 되어 공정안정화를 도모할 수 있게 된다. 그리고, 이러한 본 발명의 효과는 구 또는 정현파 형태의 파장입사면을 가지는 필터부를 통해서도 충분히 얻어질 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 건식 식각 공정시 챔버내 발생되는 플라즈마 파장을 통해 웨이퍼상에 증착된 물질막의 식각종말점을 검출하기 위한 식각종말점 검출장치에 있어서, 챔버로부터 사방으로 방사되는 플라즈마 파장을 리딩하기 위한 필터부를 다수개의 파장입사면을 가지는 다면체 형상 또는 둥근 파장입사면을 가지는 반구 형상으로 구현한다. 그 결과, 챔버로부터 다양한 방사각도를 가지고 방사되는 플라즈마 파장을 그 방사각도에 구애받지 않고 최대한 광범위하게 리딩함으로써 웨이퍼의 어느 특정 영역이 아닌 웨이퍼 전면에 대한 식각종말점 검출이 가능해지고, 그에 따라 웨이퍼 전면 상부에 증착되어 있는 물질막에 대해 균일하고 우수한 식각 프로파일을 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 다면체 형상 또는 반구 형상의 개선된 필터부를 통해 웨이퍼 전면에 대해 정확한 식각종말점을 검출함으로써, 플라즈마를 이용한 건식 식각에 대한 공정 안정화를 도모할 수 있고, 그로 인해 반도체 디바이스의 특성 향상 및 생산성 증대라는 매우 이로운 효과 또한 기대할 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 건식 식각 공정시 챔버로부터 방사되는 플라즈마 파장을 리딩하여 웨이퍼 상부에 증착되어 있는 식각 타겟 물질막의 식각종말점을 검출하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치에 있어서:
    챔버로부터 서로 다른 방사각도를 가지고 사방으로 방사되는 플라즈마 파장을 그 방사각도에 구애받지 않고 최대한 광범위하게 리딩할 수 있도록, 적어도 두개 이상의 면이 일정 각도로 인접하고 있어 적어도 두개 이상의 파장입사면이 형성되어 있는 다면체 형상의 필터부를 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 필터부는 삼각기둥, 삼각뿔, 사각뿔 또는 오각뿔 형상으로 구현됨을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치.
  3. 건식 식각 공정시 챔버로부터 방사되는 플라즈마 파장을 리딩하여 웨이퍼 상부에 증착되어 있는 식각 타겟 물질막의 식각종말점을 검출하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치에 있어서:
    챔버로부터 서로 다른 방사각도를 가지고 사방으로 방사되는 플라즈마 파장 이 수직으로 입사될 수 있는 파장입사면이 적어도 두개 이상 서로 일정 각도를 이루며 인접하고 있는 다면체 형상의 필터부를 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 필터부는 삼각기둥, 삼각뿔, 사각뿔 또는 오각뿔 형상으로 구현됨을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치.
  5. 건식 식각 공정시 챔버로부터 방사되는 플라즈마 파장을 리딩하여 웨이퍼 상부에 증착되어 있는 식각 타겟 물질막의 식각종말점을 검출하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치에 있어서:
    챔버로부터 서로 다른 방사각도를 가지고 사방으로 방사되는 플라즈마 파장을 그 방사각도에 구애받지 않고 최대한 광범위하게 리딩할 수 있도록, 0∼180도 반경내로 입사되는 플라즈마 파장을 리딩할 수 있는 둥근 파장입사면을 가지는 반구 형상의 필터부를 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 필터부의 파장입사면을 구 또는 정현파 형상으로 구 현함을 특징으로 하는 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치.
KR1020040056177A 2004-07-20 2004-07-20 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치 KR100549955B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040056177A KR100549955B1 (ko) 2004-07-20 2004-07-20 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치
US11/151,236 US20060016558A1 (en) 2004-07-20 2005-06-14 Endpoint detecting device in semiconductor manufacturing system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040056177A KR100549955B1 (ko) 2004-07-20 2004-07-20 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060008439A KR20060008439A (ko) 2006-01-27
KR100549955B1 true KR100549955B1 (ko) 2006-02-07

Family

ID=35655890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040056177A KR100549955B1 (ko) 2004-07-20 2004-07-20 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20060016558A1 (ko)
KR (1) KR100549955B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080138988A1 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Jeffrey Drue David Detection of clearance of polysilicon residue
JP5947217B2 (ja) * 2011-06-06 2016-07-06 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ 色分離フィルタアレイ、固体撮像素子、撮像装置、および表示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01243524A (ja) * 1988-03-25 1989-09-28 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
JPH03125425A (ja) * 1989-10-09 1991-05-28 Toshiba Corp エッチング終点判定方法
KR100268448B1 (ko) * 1998-08-17 2000-10-16 윤종용 식각 종점 검출 장치
KR20010051930A (ko) * 1999-11-24 2001-06-25 브라이언 알. 바흐맨 종말점 검출용의 최적화된 광학 시스템

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4927485A (en) * 1988-07-28 1990-05-22 Applied Materials, Inc. Laser interferometer system for monitoring and controlling IC processing
US5980767A (en) * 1994-02-25 1999-11-09 Tokyo Electron Limited Method and devices for detecting the end point of plasma process
EP0735565B1 (en) * 1995-03-31 1999-06-02 International Business Machines Corporation Method and apparatus for monitoring the dry etching of a dielectric film to a given thickness
US6071375A (en) * 1997-12-31 2000-06-06 Lam Research Corporation Gas purge protection of sensors and windows in a gas phase processing reactor
US6390019B1 (en) * 1998-06-11 2002-05-21 Applied Materials, Inc. Chamber having improved process monitoring window

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01243524A (ja) * 1988-03-25 1989-09-28 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
JPH03125425A (ja) * 1989-10-09 1991-05-28 Toshiba Corp エッチング終点判定方法
KR100268448B1 (ko) * 1998-08-17 2000-10-16 윤종용 식각 종점 검출 장치
KR20010051930A (ko) * 1999-11-24 2001-06-25 브라이언 알. 바흐맨 종말점 검출용의 최적화된 광학 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US20060016558A1 (en) 2006-01-26
KR20060008439A (ko) 2006-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5747380A (en) Robust end-point detection for contact and via etching
US20030232509A1 (en) Method for reducing pitch
JP2007503720A (ja) フィーチャ微小寸法の低減
US6465159B1 (en) Method and apparatus for side wall passivation for organic etch
US6673714B2 (en) Method of fabricating a sub-lithographic sized via
KR100549955B1 (ko) 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치
CN111850555B (zh) 高耦合效率的感应式超导边缘探测器制备方法及结构
JP4792200B2 (ja) リセスエッチング前のインタフェロメトリによるｉｎ−ｓｉｔｕモニタリングを伴う平坦化エッチング方法
WO2004006306A2 (en) Method for controlling the extent of notch or undercut in an etched profile using optical reflectometry
US20070259457A1 (en) Optical endpoint detection of planarization
US20090302000A1 (en) Pattern forming method
KR100372894B1 (ko) 반도체 장치의 콘택홀 형성 방법
US20230009146A1 (en) Manufacturing method for deep trench capacitor with scalloped profile
JP4400406B2 (ja) 半導体装置の製造方法
KR20180073790A (ko) 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법
JP3109059B2 (ja) ドライエッチング方法
CN115176205A (zh) 处理透明基板的方法和设备
KR20060008374A (ko) 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치
US20130200437A1 (en) Method of forming nanogap pattern, biosensor having the nanogap pattern, and method of manufacturing the biosensor
JP2007027291A (ja) 半導体装置およびその製造方法
KR20060020135A (ko) 반도체 제조 설비의 식각종말점 검출장치
CN1185080C (zh) 化学机械研磨的监控测量方法
KR20060012076A (ko) 식각종말점 검출방법
KR100466192B1 (ko) 반도체 소자의 제조 방법
JP2001300847A (ja) 研磨装置及び半導体デバイス製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130131

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140129

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee