KR100641476B1 - Apparatus for detecting leak of plasma etch chamber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 식각 챔버의 누설 감지 장치에 관한 것으로, 플라즈마 식각 챔버의 내부로 인입된 웨이퍼를 전기적으로 고정하기 위해 웨이퍼 지지부에 공급된 전하와 반대 전하로 대전된 바이어스를 공급하는 DC 바이어스 공급부와, DC 바이어스 공급부에 의하여 식각 챔버로 공급되는 DC 바이어스를 검출하는 DC 바이어스 검출부와, DC 바이어스 검출부에 의해 검출된 DC 바이어스의 전압 파형을 실시간으로 분석하여 식각 챔버의 누설 여부를 판정하는 누설 판정부와, 누설 판정부에 의한 누설 판정에 따라 식각 챔버에 의한 웨이퍼 식각을 정지시키는 인터록부를 포함하며, 플라즈마 식각 챔버에 의한 식각 공정 진행 중에 식각 챔버의 누설 현상을 감지하여 이를 외부에 경보함과 아울러 식각 공정을 인터록 시킴으로써 누설 현상에 의한 식각저해 현상을 사전에 방지하여 반도체 소자의 전기적 특성이 안정화되는 이점이 있다.The present invention relates to a leak detection apparatus of a plasma etching chamber, comprising: a DC bias supply unit supplying a bias charged with a charge opposite to a charge supplied to a wafer support to electrically fix a wafer introduced into the plasma etching chamber; A DC bias detector which detects the DC bias supplied to the etching chamber by the DC bias supply unit, a leak determination unit which determines whether the etching chamber is leaked by analyzing the voltage waveform of the DC bias detected by the DC bias detector in real time; An interlock unit stops the etching of the wafer by the etching chamber according to the leakage determination by the leak determining unit. The interlock unit detects leakage of the etching chamber during the etching process by the plasma etching chamber and alerts the outside to the etching process. Etching inhibition due to leakage phenomenon by interlocking There is an advantage that the electrical properties of the semiconductor device is stabilized by preventing the phase in advance.

Description

플라즈마 식각 챔버의 누설 감지 장치{APPARATUS FOR DETECTING LEAK OF PLASMA ETCH CHAMBER}Leak Detection Device of Plasma Etch Chamber {APPARATUS FOR DETECTING LEAK OF PLASMA ETCH CHAMBER}

도 1은 종래 기술에 따른 플라즈마 식각 챔버 장치의 구성도,1 is a block diagram of a plasma etching chamber apparatus according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 누설 감지 장치가 적용된 플라즈마 식각 챔버 장치의 구성도,2 is a block diagram of a plasma etching chamber apparatus to which the leak detection apparatus according to the present invention is applied;

도 3은 본 발명에 따른 누설 감지 장치에서 식각 챔버의 정상 시와 누설 현상 발생 시에 검출되는 DC 바이어스 전압의 파형도.3 is a waveform diagram of a DC bias voltage detected when the etching chamber is normal and leakage occurs in the leak detection apparatus according to the present invention.

본 발명은 플라즈마 식각 챔버의 누설 감지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공정 진행 중에 식각 챔버로 공급되는 DC 바이어스의 전압 파형을 실시간으로 분석하여 식각 챔버의 누설 현상을 감지하도록 한 플라즈마 식각 챔버의 누설 감지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting a leak in a plasma etching chamber, and more particularly, to leaking a plasma etching chamber to detect a leakage phenomenon of the etching chamber by analyzing a voltage waveform of a DC bias supplied to the etching chamber in real time. To a sensing device.

일반적으로 반도체 소자는 열처리, 세정, 박막 형성, 이온 주입, 패턴 전사, 식각 등의 많은 단위 공정을 조합하여 제조한다.In general, semiconductor devices are manufactured by combining a number of unit processes such as heat treatment, cleaning, thin film formation, ion implantation, pattern transfer, and etching.

이 중에서 식각 공정은 감광막, 산화막 등의 마스크를 사용한 선택적 식각에 의해 박막 패턴을 가공하거나, 전면 식각에 의해 박막 표면의 세정이나 불필요한 박막을 제거하며, 필요한 박막 두께만 남기고 식각 제거한다.Among the etching process, the thin film pattern is processed by selective etching using a mask such as a photoresist film, an oxide film, or the front surface is etched to remove the unnecessary thin film from the surface of the thin film or to remove the unnecessary thin film.

이러한 식각 공정에서는 피가공 재료를 화학 약품으로 용해시키는 습식 식각법이 주로 사용되어왔다. 그러나 습식 식각법은 폐액의 처리, 식각액의 조제 후의 안정성, 식각에 의한 기포 발생 등의 문제점이 있으므로 현재는 피가공 재료 위에 가스를 공급해 반응을 일으켜서 증기압이 높은 물질 또는 휘발성 물질을 생성시킴으로써 식각을 시키는 건식 식각법이 사용되고 있다. 특히 건식 식각 공정에 관련된 장비 기술이 상당히 진보하여 여러 형태의 웨이퍼를 습식 식각 보다 훨씬 더 빨리 더 정확하게 식각할 수 있게 되었다.In such an etching process, a wet etching method for dissolving a workpiece into chemicals has been mainly used. However, wet etching has problems such as treatment of waste solution, stability after preparation of etching solution, bubble generation due to etching, etc. At present, etching is performed by supplying gas on the material to be reacted to generate a high vapor pressure material or volatile material. Dry etching is used. In particular, advances in equipment technology related to the dry etching process have made it possible to etch many types of wafers much faster and more accurately than wet etching.

건식 식각법 중 플라즈마 식각은 고주파(Radio Frequency; RF)가 인가된 식각 챔버(반응실) 내부로 가스를 주입하면 높은 에너지 상태로 활성화되어 이온, 전자, 원자, 라디칼(radical) 등이 생성되는 데, 이것을 사용하여 피가공 재료를 식각하는 것으로 실리콘 질화막, 다결정 실리콘 및 실리콘 산화막을 식각할 수 있다.Plasma etching in the dry etching method is activated in a high energy state when gas is injected into the etching chamber (reaction chamber) to which Radio Frequency (RF) is applied, and ions, electrons, atoms, and radicals are generated. The silicon nitride film, the polycrystalline silicon and the silicon oxide film can be etched by etching the material to be processed using this.

종래 기술에 따른 플라즈마 식각 챔버 장치는 도 1의 구성도에 나타낸 바와 같이, 일측에 공정가스 공급라인(도시 생략됨) 및 공정가스 배출라인(도시 생략됨)이 연결 설치된 소정의 내용적을 갖는 식각 챔버(1)와, 식각 챔버(1)의 내측 전면에 설치되어 식각 챔버(1) 내부로 인입된 웨이퍼를 전기적으로 고정하기 위한 전하를 공급하는 웨이퍼 지지부(3)와, 웨이퍼 지지부(3)의 저면에 연결되며 웨이퍼 지지부(3)에 공급된 전하와 반대 전하로 대전된 바이어스를 공급하는 DC 바이어스 공급부(5)와, 식각 챔버(1)의 상측에 연결 설치되는 접지부(7)로 구성된다.In the plasma etching chamber apparatus according to the related art, as illustrated in the configuration diagram of FIG. 1, an etching chamber having a predetermined content having a process gas supply line (not shown) and a process gas discharge line (not shown) are connected to one side. (1), a wafer support part 3 provided on the inner front surface of the etching chamber 1 to supply electric charges for electrically fixing the wafer drawn into the etching chamber 1, and the bottom surface of the wafer support part 3; And a DC bias supply 5 for supplying a bias charged with a charge opposite to that supplied to the wafer support 3, and a ground 7 connected to and installed above the etching chamber 1.

이와 같이 구성된 플라즈마 식각 챔버 장치에 의하면, 반도체 웨이퍼에 포토 레지스트를 도포하고, 패턴을 갖는 래티클을 이용하여 노광공정을 진행하며, 웨이퍼에 코팅된 포토 레지스트를 선택적으로 제거하는 현상공정을 실시한 후, 웨이퍼를 식각 챔버(1) 내부의 웨이퍼 지지부(5)에 고정 장착하고, 식각 챔버(1) 내에 공정가스를 공급한 상태에서 RF 에너지를 기체 혼합물에 가함으로써 그 기체 혼합물이 해리되어 생성된 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 패턴 식각하는 것이다.According to the plasma etching chamber apparatus configured as described above, after the photoresist is applied to the semiconductor wafer, the exposure process is performed by using a reticle having a pattern, and after the development step of selectively removing the photoresist coated on the wafer, The wafer is fixedly mounted on the wafer support 5 inside the etching chamber 1, and RF energy is applied to the gas mixture while the process gas is supplied into the etching chamber 1, thereby dissociating the gas mixture into plasma. Pattern is etched using the wafer.

이러한 플라즈마 식각 챔버 장치에서 식각 챔버(1) 내의 압력과 온도 등의 공정조건은 웨이퍼 식각 특성을 크게 좌우하므로 엄정한 관리가 요구된다. 특히 식각 챔버의 누설 현상이 발생할 경우에는 플라즈마 조건의 변경을 유발시키며 대기중 O2, N2 등의 주입으로 인해 식각 저해 현상이 유발된다. 이러한 식각 저해 현상으로 인해 폴리가 식각되지 않고 잔류하여 쇼트를 발생시키며, 이는 반도체 소자의 전기적 특성을 저하시키게 된다.In such a plasma etching chamber apparatus, process conditions such as pressure and temperature in the etching chamber 1 greatly influence wafer etching characteristics, so that exact management is required. In particular, when leakage occurs in the etching chamber, plasma conditions may be changed and etching inhibition may be caused by injection of O 2 or N 2 into the atmosphere. Due to the etching inhibition phenomenon, the poly is not etched and remains to generate a short, which degrades the electrical characteristics of the semiconductor device.

따라서, 종래에는 사전 예방정비(Preventive Maintenance) 등을 통해 식각 챔버의 누설 여부를 모니터링하는 방법이 이용되었으나 실제 공정 진행 중에 비정상적으로 발생되는 누설 현상은 감지할 수 없는 문제점이 있었다.Therefore, in the related art, a method of monitoring whether the etching chamber is leaked through preventive maintenance or the like has been used, but there is a problem that abnormal leakage occurring during an actual process cannot be detected.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 공정 진행 중에 식각 챔버로 공급되는 DC 바이어스의 전압 파형을 실시간으로 분석하여 식각 챔버의 누설 현상을 감지하도록 한 플라즈마 식각 챔버의 누설 감지 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been proposed to solve such a conventional problem, and the leak detection apparatus of the plasma etching chamber to detect the leakage phenomenon of the etching chamber by analyzing the voltage waveform of the DC bias supplied to the etching chamber during the process in real time The purpose is to provide.                         

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버의 누설 감지 장치는, 플라즈마 식각 챔버의 내부로 인입된 웨이퍼를 전기적으로 고정하기 위해 웨이퍼 지지부에 공급된 전하와 반대 전하로 대전된 바이어스를 공급하는 DC 바이어스 공급부와, 상기 DC 바이어스 공급부에 의하여 상기 식각 챔버로 공급되는 DC 바이어스를 검출하는 DC 바이어스 검출부와, 상기 DC 바이어스 검출부에 의해 검출된 DC 바이어스의 전압 파형을 실시간으로 분석하여 정상적인 전압 파형보다 낮은 전압 파형을 갖는 DC 바이어스가 검출되면 상기 식각 챔버에 누설 현상이 발생된 것으로 판정하는 누설 판정부와, 상기 누설 판정부에 의한 누설 판정에 따라 상기 식각 챔버에 의한 웨이퍼 식각을 정지시키는 인터록부를 포함한다.The apparatus for detecting leakage of the plasma etching chamber according to the present invention for realizing the above object provides a bias charged with a charge opposite to that supplied to the wafer support to electrically fix the wafer introduced into the plasma etching chamber. A DC bias supply unit, a DC bias detection unit detecting a DC bias supplied to the etching chamber by the DC bias supply unit, and a voltage waveform of the DC bias detected by the DC bias detection unit in real time to analyze a normal voltage waveform. A leakage determining unit which determines that a leakage phenomenon has occurred in the etching chamber when a DC bias having a low voltage waveform is detected, and an interlock unit which stops wafer etching by the etching chamber in accordance with the leakage determination by the leakage determining unit. do.

본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.There may be a plurality of embodiments of the present invention. Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment allows for a better understanding of the objects, features and advantages of the present invention.

본 발명에 따른 누설 감지 장치가 적용된 플라즈마 식각 챔버 장치는 도 2의 구성도에 나타낸 바와 같이, 일측에 공정가스 공급라인(도시 생략됨) 및 공정가스 배출라인(도시 생략됨)이 연결 설치된 소정의 내용적을 갖는 식각 챔버(1)와, 식각 챔버(1)의 내측 전면에 설치되어 식각 챔버(1) 내부로 인입된 웨이퍼를 전기적으로 고정하기 위한 전하를 공급하는 웨이퍼 지지부(3)와, 웨이퍼 지지부(3)의 저면에 연결되며 웨이퍼 지지부(3)에 공급된 전하와 반대 전하로 대전된 바이어스를 공급하는 DC 바이어스 공급부(5)와, 식각 챔버(1)의 상측에 연결 설치되는 접지부(7)와, DC 바이어스 공급부(5)에 의하여 식각 챔버(1)로 공급되는 DC 바이어스를 검출 하는 DC 바이어스 검출부(101)와, DC 바이어스 검출부(101)에 의해 검출된 DC 바이어스의 전압 파형을 실시간으로 분석하여 식각 챔버(1)의 누설 여부를 판정하는 누설 판정부(103)와, 누설 판정부(103)에 의한 누설 판정에 따라 경보등 또는 경보음을 통해 누설 상태를 외부에 경보하는 누설 경보부(105)와, 누설 판정부(103)에 의한 누설 판정에 따라 식각 챔버(1)에 의한 웨이퍼 식각을 정지시키는 인터록부(107)를 포함하여 구성된다.Plasma etching chamber apparatus to which the leak detection device according to the present invention is applied, as shown in the configuration of FIG. 2, is provided with a process gas supply line (not shown) and a process gas discharge line (not shown) connected to one side thereof. An etching chamber 1 having an internal volume, a wafer support part 3 provided on an inner front surface of the etching chamber 1 to supply electric charges for electrically fixing a wafer introduced into the etching chamber 1, and a wafer support part A DC bias supply part 5 connected to the bottom of the bottom part 3 and supplying a bias charged with a charge opposite to that supplied to the wafer support part 3, and a ground part 7 connected to and installed above the etching chamber 1. ), The DC bias detection unit 101 for detecting the DC bias supplied to the etching chamber 1 by the DC bias supply unit 5, and the voltage waveform of the DC bias detected by the DC bias detection unit 101 in real time. minute The leak determining unit 103 for determining whether the etching chamber 1 is leaked, and the leak warning unit 105 for warning the outside of the leak state through an alarm lamp or an alarm sound according to the leak determination by the leak determining unit 103. And an interlock portion 107 which stops the etching of the wafer by the etching chamber 1 in accordance with the leakage determination by the leakage determination unit 103.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 플라즈마 식각 챔버 장치에 의하면, 반도체 웨이퍼를 식각 챔버(1) 내부의 웨이퍼 지지부(5)에 고정 장착하고, 식각 챔버(1) 내에 공정가스를 공급한 상태에서 RF 에너지를 기체 혼합물에 가함으로써 그 기체 혼합물이 해리되어 생성된 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 패턴 식각한다.According to the plasma etching chamber apparatus according to the present invention configured as described above, the RF wafer is fixedly mounted on the wafer support part 5 inside the etching chamber 1, and RF energy is supplied in a state in which a process gas is supplied into the etching chamber 1. The wafer is pattern etched using the plasma generated by dissociation of the gas mixture by addition to the gas mixture.

이러한 식각 공정 중에 DC 바이어스 공급부(5)는 웨이퍼 지지부(3)에 공급된 전하와 반대 전하로 대전된 바이어스를 공급하며, DC 바이어스 검출부(101)는 DC 바이어스 공급부(5)에 의하여 식각 챔버(1)로 공급되는 DC 바이어스를 검출한다.During this etching process, the DC bias supply unit 5 supplies a bias charged with a charge opposite to that supplied to the wafer support unit 3, and the DC bias detection unit 101 supplies the etching chamber 1 by the DC bias supply unit 5. Detects the DC bias supplied to

여기서, DC 바이어스 검출부(101)에 의하여 검출되는 DC 바이어스의 전압 파형은 도 3에 나타낸 바와 같다. 정상적인 식각 공정이 진행되는 경우에는 도 3의 A와 같은 전압 파형이 검출되는데, 식각 챔버(1)의 누설 현상이 발생할 경우에는 도 3의 B와 같은 전압 파형이 검출된다.Here, the voltage waveform of the DC bias detected by the DC bias detector 101 is as shown in FIG. 3. When a normal etching process is performed, a voltage waveform as shown in FIG. 3A is detected. When a leakage phenomenon of the etching chamber 1 occurs, a voltage waveform as shown in FIG. 3B is detected.

그러면, 누설 판정부(103)에서는 DC 바이어스 검출부(101)에 의해 검출되는 도 3과 같은 DC 바이어스의 전압 파형을 실시간으로 분석하여 식각 챔버(1)의 누설 여부를 판정하는 데, 도 3에 나타낸 정상적인 전압 파형인 A보다 낮은 전압 파형 B 를 갖는 DC 바이어스가 검출되면 식각 챔버(1)에 누설 현상이 발생된 것으로 판정한다.Then, the leakage determining unit 103 analyzes the voltage waveform of the DC bias as shown in FIG. 3 detected by the DC bias detecting unit 101 in real time to determine whether the etching chamber 1 is leaked. When a DC bias having a voltage waveform B lower than A, which is a normal voltage waveform, is detected, it is determined that a leakage phenomenon occurs in the etching chamber 1.

이와 같이, 누설 판정부(103)에 의해 식각 챔버(1)의 누설 판정이 내려지면 이를 신호 받은 누설 경보부(105)는 경보등 또는 경보음을 통해 식각 챔버(1)의 누설 상태를 외부에 경보하며, 인터록부(107)는 인터록 신호를 발생시켜 식각 챔버(1)에 의한 웨이퍼 식각을 정지시킨다.As such, when the leakage determination of the etching chamber 1 is made by the leakage determining unit 103, the leakage warning unit 105 which has received the signal alerts the outside of the leakage state of the etching chamber 1 through an alarm light or an alarm sound. The interlock unit 107 generates an interlock signal to stop wafer etching by the etching chamber 1.

상기에서는 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.In the above description, but limited to one embodiment of the present invention, it is obvious that the technology of the present invention can be easily modified by those skilled in the art. Such modified embodiments should be included in the technical spirit described in the claims of the present invention.

전술한 바와 같이 본 발명은 플라즈마 식각 챔버에 의한 식각 공정 진행 중에 식각 챔버의 누설 현상을 감지하여 이를 외부에 경보함과 아울러 식각 공정을 인터록 시킴으로써 누설 현상에 의한 식각저해 현상을 사전에 방지하여 반도체 소자의 전기적 특성이 안정화되는 효과가 있다.As described above, the present invention detects the leakage phenomenon of the etching chamber during the etching process by the plasma etching chamber and alerts the outside, and interlocks the etching process to prevent the etching phenomena due to the leakage phenomenon in advance. The electrical properties of the stabilized effect.

Claims (3)

플라즈마 식각 챔버의 내부로 인입된 웨이퍼를 전기적으로 고정하기 위해 웨이퍼 지지부에 공급된 전하와 반대 전하로 대전된 바이어스를 공급하는 DC 바이어스 공급부와,A DC bias supply for supplying a bias charged with a charge opposite to that supplied to the wafer support to electrically fix the wafer introduced into the plasma etching chamber; 상기 DC 바이어스 공급부에 의하여 상기 식각 챔버로 공급되는 DC 바이어스를 검출하는 DC 바이어스 검출부와,A DC bias detector to detect a DC bias supplied to the etching chamber by the DC bias supply unit; 상기 DC 바이어스 검출부에 의해 검출된 DC 바이어스의 전압 파형을 실시간으로 분석하여 정상적인 전압 파형보다 낮은 전압 파형을 갖는 DC 바이어스가 검출되면 상기 식각 챔버에 누설 현상이 발생된 것으로 판정하는 누설 판정부와,A leakage determination unit which analyzes the voltage waveform of the DC bias detected by the DC bias detection unit in real time and determines that a leakage phenomenon occurs in the etching chamber when a DC bias having a voltage waveform lower than a normal voltage waveform is detected; 상기 누설 판정부에 의한 누설 판정에 따라 상기 식각 챔버에 의한 웨이퍼 식각을 정지시키는 인터록부An interlock unit for stopping wafer etching by the etching chamber in accordance with the leakage determination by the leakage determining unit; 를 포함하는 플라즈마 식각 챔버의 누설 감지 장치.Leak detection apparatus of the plasma etching chamber comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 누설 판정부에 의한 누설 판정에 따라 경보등 또는 경보음을 통해 누설 상태를 외부에 경보하는 누설 경보부를 더 포함하는 것을 특징으로 한 플라즈마 식각 챔버의 누설 감지 장치.Leak detection unit of the plasma etching chamber further comprises a leakage alarm unit for warning the outside of the leakage state through an alarm light or an alarm sound in accordance with the leakage determination by the leak determination unit. 삭제delete
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