KR100727632B1 - 보쉬 공정에 이용되는 건식 식각 장치들, 건식 식각 종료점검출장치들 및 그들을 이용해서 전기소자를 형성하는방법들 - Google Patents

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Abstract

보쉬 공정(Bosch Process)에 이용되는 건식 식각 장치들, 건식 식각 종료점 검출장치들 및 그들을 이용해서 전기소자를 형성하는 방법들을 제공한다. 이 식각 장치들, 건식 식각 종료점 검출장치들 및 그들을 이용해서 전기 소자를 형성하는 방법들은 식각 및 증착 공정들이 반복적으로 수행되는 동안 기판의 식각 정보를 갖는 플라즈마 광을 분리해서 전기 소자를 효율적으로 제조하는 방안을 제공해준다. 이를 위해서, 공정 챔버가 준비된다. 상기 공정 챔버의 측벽에 광윈도우가 배치된다. 상기 광윈도우는 보쉬 공정의 식각 및 증착 공정들 동안 플라즈마 광을 공정 챔버 밖으로 투사시킨다. 상기 광윈도우 주변에 광집속부가 배치된다. 상기 광집속부는 식각 또는 증착 공정들의 플라즈마 광을 포획한다. 상기 광집속부에 전기적으로 접속하는 광해석부가 배치된다. 상기 광해석부는 플라즈마 광을 해석해서 광이미지로 변환시킨다.
건식 식각 장치, 공정 챔버, 보쉬 공정, 플라즈마 광.

Description

보쉬 공정에 이용되는 건식 식각 장치들, 건식 식각 종료점 검출장치들 및 그들을 이용해서 전기소자를 형성하는 방법들{DRY ETCHING APPARATUSES AND DRY ETCHING END-POINT DETECTION APPARATUSES USED IN A BOSCH PROCESS AND METHODS OF FORMING AN ELECTRIC DEVICE BY USING DRY ETCHING APPARATUSES THEREOF}
도 1 은 본 발명에 따른 건식 식각 장치의 개략도이다.
도 2 및 도 3 은 각각이 도 1 의 건식 식각 장치 내 광선별기의 개략도들이다.
도 4 는 도 1 의 건식 식각 장치가 생성시킨 플라즈마 광의 이미지 궤적을 개략적으로 보여주는 그래프이다.
도 5 내지 도 9 는 각각이 도 1 의 건식 식각 장치를 사용해서 전기 소자의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
도 10 은 도 1 의 건식 식각 장치의 운영 프로그램을 설명해주는 순서도이다.
도 11 및 도 12 는 각각이 도 5 내지 도 9 의 식각 및 증착 공정들을 수행하는 동안 생성시킨 플라즈마 광의 이미지 궤적을 보여주는 그래프들이다.
도 13 및 도 14 는 각각이 도 5 내지 도 9 의 증착 공정을 수행하는 동안 생성시킨 플라즈마 광의 이미지 궤적을 보여주는 그래프들이다.
도 15 및 도 16 은 각각이 도 5 내지 도 9 의 식각 공정을 수행하는 동안 생성시킨 플라즈마 광의 이미지 궤적을 보여주는 그래프들이다.
본 발명은 건식 식각 장치들, 건식 식각 종료점 검출장치들 및 그를 이용해서 전기소자를 형성하는 방법들에 관한 것으로서, 상세하게는, 보쉬 공정(Bosch Process)에 이용되는 건식 식각 장치들, 건식 식각 종료점 검출장치들 및 그들을 이용해서 전기소자를 형성하는 방법들에 관한 것이다.
최근에, 전기 소자는 고집적화의 경향 때문에 디자인 룰이 점점 작아짐에 따라서 새로운 반도체 제조 장치들을 사용하여 제조되고 있다. 상기 반도체 제조 장치들은 각각이 반도체 제조 라인에서 전기 소자의 제조 공정 주기를 단축시키는 공정 레시피(Recipe)들을 가지고 있다.
상기 공정 레시피들 중 하나는 건식 식각 장치의 공정 챔버 내 물질막들을 갖는 기판(Substrate) 상에 식각 및 증착 공정들을 반복적으로 인 시튜(In-situ) 수행하는 보쉬 공정을 일컬을 수 있다. 상기 보쉬 공정은 식각 및 증착 공정들이 기판 상에 수행되는 동안 서로 다른 공정 가스들을 사용한다. 그리고, 상기 보쉬공정은 식각 및 증착 공정들이 기판 상에 인 시튜로 수행되도록 하기 때문에 전기 소자의 품질을 높이는데 기여할 수 있다. 이를 이유로, 상기 보쉬 공정은 전기 소자인 MEMS(Micro Electo Mechanical Systems)를 제조하는데 널리 적용되고 있다.
그러나, 상기 건식 식각 장치는 기판 상에 식각 및 증착 공정들을 수행하는 동안 기판 상의 물질막들 중 선택된 물질막 상에서 식각 종료점을 찾지 못할 수 있다. 왜냐하면, 상기 건식 식각 장치는 기판의 식각 및 증착 정보들을 공정 챔버 내 공정 가스들로 생성시킨 플라즈마 광을 통해서 가지고 있기 때문이다. 더우기, 상기 건식 식각 장치는 식각 종료점을 찾기 위해서 '이동 평균법' 이라는 연산작업을 플라즈마 광에 적용하고 있다.
상기 이동 평균법은 식각 및 증착 공정들의 공정 시간을 소정 시간들로 세분하고 그리고 그 시간들 중 하나 내 복수 개의 시각들에 대응되는 플라즈마 광의 주파수들의 합을 구하는 것을 포함한다. 계속해서, 상기 이동 평균법은 플라즈마 광의 주파수들의 합을 복수 개의 시각들의 총 개수로 나누고 그리고 다른 소정 시간들을 사용하여 이를 반복적으로 수행해서 플라즈마 광을 광이미지로 변형시키는 것을 더 포함한다.
상기 건식 식각 장치는 광 이미지를 사용해서 식각 종료점을 찾지 못하는 경우 플라즈마 광에 대해서 이동 평균법을 여러차례 적용할 수 있다. 이때에, 상기 광 이미지 내에 기판의 식각 및 증착 정보들이 뒤섞여서, 상기 건식 식각 장치는 광 이미지를 가지고 기판 상의 물질막들 중 선택된 물질막 상에서 식각 종료점을 찾지 못한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 식각 및 증착 공정들이 반복적으로 수행되는 동안 기판의 식각 정보를 갖는 플라즈마 광을 분리하는데 적합한 보쉬 공 정(Bosch Process)에 이용되는 건식 식각 장치들 및 건식 식각 종료점 검출장치들을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 식각 및 증착 공정들이 반복적으로 수행되는 동안 식각 공정들의 플라즈마 광을 분리해서 기판의 식각 정보를 체크할 수 있는 보쉬 공정에 이용되는 건식 식각 장치들을 사용해서 전기 소자를 형성하는 방법들을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 구현하기 위해서, 본 발명은 보쉬 공정(Bosch Process)에 이용되는 건식 식각 장치, 건식 식각 종료점 검출장치 및 그들을 이용해서 전기 소자를 형성하는 방법을 제공한다.
이 건식 식각 장치는 공정 챔버 및 광윈도우를 포함한다. 상기 광윈도우는 공정 챔버의 측벽에 배치된다. 상기 광윈도우는 보쉬 공정의 공정 시간 동안 식각 및 증착 공정들의 플라즈마 광을 공정 챔버 밖으로 투사시킨다. 상기 광윈도우 주변에 광집속부가 배치된다. 상기 광집속부는 식각 또는 증착 공정들의 상기 플라즈마 광을 포획한다. 상기 광집속부에 전기적으로 접속하는 광해석부가 배치된다. 상기 광해석부는 플라즈마 광을 해석해서 광이미지로 변환시킨다.
이 식각 종료점 검출장치는 주 컴퓨터, 광집속부 및 광해석부를 포함한다. 상기 광해석부는 광집속부와 전기적으로 접속하도록 배치된다. 상기 주 컴퓨터는 광해석부와 전기적으로 접속하도록 배치된다. 이를 통해서, 상기 검출장치는 보쉬 공정의 식각 및 증착 공정들 동안 플라즈마 광을 이용하여 식각 종료점을 체크한 다. 이때에, 상기 광집속부는 보쉬 공정의 공정 시간 동안 식각 또는 증착 공정들의 플라즈마 광을 포획한다. 상기 광해석부는 플라즈마 광을 해석해서 광이미지로 변환시킨다. 상기 주 컴퓨터는 광해석부의 광이미지를 받아서 이미지 궤적을 적어도 하나 생성시킨다.
이 전기 소자를 형성하는 방법은 보쉬 공정을 수행하는 건식 식각 장치를 사용하는 것을 포함한다. 상기 건식 식각 장치의 공정 챔버 내 기판을 투입한다. 상기 기판 상에 식각 및 증착 공정들을 차례대로 반복적으로 수행해서 플라즈마 광을 형성한다. 상기 식각 또는 증착공정들이 시작되는 시점으로부터 초기 구간을 소비한 후, 상기 플라즈마 광을 선별적이고 주기적으로 포획해서 광이미지를 형성한다. 상기 광이미지에 이동평균법을 한번 이상 적용해서 이미지 궤적들을 형성한다. 상기 건식 식각 장치는 이동평균법을 사용해서 식각 또는 증착 공정들의 공정 시간을 소정 시간들로 세분하고 그리고 그 시간들 중 하나 내 복수 개의 시각들에 대응되는 플라즈마 광의 주파수들의 합을 구한다. 계속해서, 상기 건식 식각 장치는 이동평균법을 사용해서 플라즈마 광의 주파수들의 합을 시각들의 총 개수로 나누고 그리고 다른 소정 시간들을 사용하여 이를 반복적으로 수행한다.
본 발명의 보쉬 공정(Bosch Process)에 이용되는 건식 식각 장치들, 건식 식각 종료점 검출장치들 및 그들을 이용해서 전기소자를 형성하는 방법들은 첨부된 참조 도면들을 참조해서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 건식 식각 장치의 개략도이다.
도 1 을 참조하면, 건식 식각 장치(5) 내 공정 챔버(13)가 배치된다. 상기 공정 챔버(13) 내 상부 및 하부 전극들(15, 21)이 배치된다. 상기 상부 전극(15)이 공정 챔버(13) 내 배치되지 않는 경우, 상기 공정 챔버(13)의 상부에 자기장 형성부(10)가 배치될 수 있다. 이때에, 상기 자기장 형성부(10)는 코일(Coil) 형태를 가지고 시간 및 방향에 따라서 변하는 자기장을 공정 챔버(13)의 상부에 형성할 수 있다. 이를 통해서, 상기 자기장 형성부(10)는 공정 챔버(13) 내 하부 전극(21) 상에 전기장을 유도할 수 있다.
상기 공정 챔버(13)의 측부에 광윈도우(Optical Window; 25)가 배치된다. 상기 광윈도우(25)는 공정 챔버(13) 내 플라즈마(17) 및 기판(19) 사이의 반응으로 생성된 플라즈마 광(23)을 외부로 투사시켜 준다. 상기 플라즈마 광(23)은 보쉬 공정(Bosch Process) 동안 형성될 수 있다. 상기 보쉬공정은 공정 챔버(13) 내 플라즈마(17)를 사용해서 기판(19) 상에 식각 및 증착 공정들을 차례로 그리고 반복적으로 수행하는 공정 레시피이다. 상기 공정 챔버(13) 주변에 광 모듈(30)이 배치된다. 상기 광 모듈(30)은 공정 챔버(13) 내 플라즈마 광(23)을 포획해서 그 광(23)을 분석해준다. 상기 광 모듈(30)은 광집속부(34) 및 광해석부(38)로 구성된다.
우선적으로, 상기 광집속부(34) 및 그 집속부(34)의 주변을 설명하기로 한다. 상기 광집속부(34)는 광해석부(38) 및 광윈도우(25) 사이에 배치된다. 그리고, 상기 광윈도우(25) 및 광집속부(34) 사이에 광 탐침(28)이 배치된다. 상기 광탐침(28)의 일단은 광윈도우를 지나서 공정 챔버(13) 내 배치된다. 상기 광탐침(28)의 타단은 광집속부(34)와 접촉하도록 배치된다. 상기 광탐침(28)은 공정 챔버(13) 내 플라즈마 광(23)을 모니터(40)할 수 있는 광섬유(Optical Fiber)를 포함한다.
한편, 상기 광집속부(34)는 광탐침(28)을 통해서 공정 챔버(13) 내 플라즈마 광(23)을 포획할 수 있다. 상기 플라즈마 광(23)의 포획은 광집속부(34) 내 광학 필터, 모노크로메타 또는 CCD(Charge Coupled Device)를 통해서 이루어질 수 있다. 상기 CCD 는 200 내지 1100 nm 사이의 파장 대역 내에서 0.1 내지 10 nm 사이의 해상도를 갖는 것이 바람직하다. 이때에, 상기 광집속부(34)는 보쉬 공정이 수행되는 동안 건식 식각 장치(5)의 운영 프로그램을 통해서 플라즈마 광(23)을 포획한다. 상기 플라즈마 광(23)은 광집속부(34)를 통해서 전기적인 데이타로 변환된다. 이를 통해서, 상기 광집속부(34)는 플라즈막 광(23)을 광해석부(38)로 전달할 수 있다.
다음으로, 상기 광해석부(38)는 광집속부(34)에 전기적으로 접속되어서 그 집속부(34)로부터 플라즈마 광(23)을 받아서 광이미지(도면에 미 도시)를 생성시킬 수 있다. 상기 광이미지는 컴퓨터가 인식할 수 있는 바이너리(Binary) 데이타로 형성된다. 또한, 상기 광해석부(38)는 종래 기술과 다른 이동 평균법을 사용해서 광이미지로부터 이미지 궤적을 생성시킬 수 있다. 상기 이동 평균법은 본 발명에 따르면 보쉬 공정의 식각 및 증착 공정들 중 식각 공정 또는 증착 공정의 공정 시간을 소정 시간들로 세분하고 그리고 그 시간들 중 하나 내 복수 개의 시각들에 대응되는 플라즈마 광(13)의 주파수들의 합을 구하는 것을 포함한다.
또한, 상기 이동 평균법은 플라즈마 광(13)의 주파수들의 합을 복수 개의 시각들의 총 개수로 나누고 그리고 다른 소정 시간들을 사용하여 이를 반복적으로 수행하는 것을 더 포함한다. 상기 이동평균법은 광해석부(38)를 통해서 한번 이상 수행될 수 있다. 상기 시각들의 총 개수는 플라즈마 광(23)을 소구간들의 각각에서 반복적으로 측정했던 시점(時點; A point in time)들의 합이다. 이때에, 상기 광 이미지의 파형은 플라즈마 광(23)의 파형보다 굴곡이 완만하도록 형성된다. 이를 통해서, 상기 광해석부(38)는 광 이미지를 주 컴퓨터(40)로 전달할 수 있다.
마지막으로, 상기 주 컴퓨터(40)는 전선(Electric Wire; 39)을 통해서 광해석부(38)에 연결될 수 있다. 상기 주 컴퓨터(40)는 광해석부(38)로부터 광 이미지를 받아서 모니터(45) 상에 이미지 궤적을 나타낼 수 있다. 상기 이미지 궤적은 보쉬 공정의 공정 시간에 따라서 이동 평균법이 적용된 플라즈마 광의 주파수들의 크기를 나열한 것이다.
도 2 및 도 3 은 각각이 도 1 의 건식 식각 장치 내 광선별기의 개략도들이다.
도 1 내지 도 3 을 참조하면, 상기 건식 식각 장치(5) 내 광집속부(34)는 보쉬 공정의 공정 시간 동안 플라즈마 광(23)을 선별적이고 주기적으로 포획할 수 있다. 상기 광집속부(34)는 건식 식각 장치(5)의 운영프로그램 또는 광선별기(50)를 통해서 플라즈마 광(23)을 선별적이고 주기적으로 포획할 수 있다. 물론, 상기 광선별기(50)는 건식 식각 장치(5)의 운영프로그램을 통해서 작동된다. 이후로, 상기 광선별기(50)를 먼저 설명하고 그리고 운영프로그램의 알고리듬을 설명하기로 한다.
상기 건식 식각 장치(5) 내 광선별기(50)가 배치되는 경우, 상기 광선별기(50)는 광윈도우(25) 및 광탐침(28) 사이에 배치된다. 이때에, 상기 광탐침(28)의 일단은 광선별기(50)와 마주보도록 그 선별기(50)에 이격되어서 배치된다. 그리고, 상기 광탐침(28)의 타단은 광집속부(34)에 배치된다. 또한, 상기 광선별기(50)는 복수 개의 개구부(59)들 및 그 개구부(59)들을 한정하는 광차단막(53)을 갖도록 형성된다. 도 3 은 도 2 의 광선별기(50)를 보여주는 측면도이다.
상기 광선별기(50)의 개구부(59)들은 광차단막(53)의 중심으로부터 서로 대칭으로 배치된다. 상기 광선별기(50)의 개구부(59)들은 광차단막(53)의 중심으로부터 서로 비대칭으로 배치될 수 있다. 상기 광선별기(50)의 개구부(59)들은 광차단막(53)의 중심으로부터 소정 반지름을 갖는 원 상에 배치된다. 상기 광선별기(50)의 개구부(59)들은 광차단막(53)의 중심으로부터 소정 반지름을 갖는 원 주위 상에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 광선별기(50)의 개구부(59)들은 광차단막(53)에 동일 크기의 직경을 갖도록 배치된다. 상기 광선별기(50)의 개구부(59)들은 각각이 광차단막(53)에 서로 다른 크기의 직경들을 갖도록 배치될 수 있다. 이때에, 상기 광탐침(28)은 광선별기(50)의 개구부(59)들 중 하나와 마주보도록 배치된다.
상기 광선별기(50)는 광윈도우(25) 주변에서 회전 운동이 가능하도록 지지대(56)를 가질 수 있다. 따라서, 상기 광선별기(50)는 광윈도우(25) 주변에서 일정 방향으로 회전한다. 상기 광선별기(50) 내 개구부(59)들 사이를 지나는 주기는 보쉬 공정의 공정 시간 동안 식각 및 증착 공정들 중 식각 공정을 반복적으로 수행하는 주기와 동일하도록 조절될 수 있다. 이와 반대로, 상기 광선별기(50) 내 개구부(59)들 사이를 지나는 주기는 보쉬 공정의 공정 시간 동안 식각 및 증착 공정들 중 증착 공정을 반복적으로 수행하는 주기와 동일하도록 조절될 수 있다. 이를 통해서, 상기 광집속부(34)는 광선별기(50)를 통해서 보쉬 공정의 공정 시간 동안 플라 즈마 광(23)을 선별적이고 주기적으로 포획한다.
이를 통해서, 상기 광선별기(50), 광탐침(28), 광집속부(34), 광해석부(38) 및 주 컴퓨터(40)는 건식 식각 종료점 검출장치를 구성할 수 있다.
다음으로, 상기 건식 식각 장치(5) 내 광집속부(34)는 광선별기(50)를 이용하지 않고 운영 프로그램을 통해서 보수 공정의 공정 시간 동안 플라즈마 광(23)을 선별적이고 주기적으로 포획할 수 있다. 이때에, 상기 광집속부(34) 및 공정 챔버(13) 사이에 광탐침(28)만 배치된다. 상기 운영프로그램은 보수 공정의 공정 시간 동안 식각 및 증착 공정들의 플라즈마 광(23)을 광집속부(34)에 연속적으로 포획되도록 해서 이후로 식각 공정의 플라즈마 광(23)을 선택하는 알고리듬을 가지고 있다.
상기 운영프로그램의 알고리듬에 따르면, 상기 운영프로그램은 공정 챔버(13) 내 식각 및 증착 공정들이 수행되는 동안 광집속부(34)를 통해서 플라즈마 광(23)을 연속적으로 포획하는 것을 포함한다. 그리고, 상기 플라즈마 광(23)의 주파수 및 운영프로그램 내 적어도 하나의 기준값(Reference Value) ± 허용오차의 크기를 비교 및 판단해서, 상기 광집속부(34)는 식각 및 증착 공정들 중 식각 공정 또는 증착 공정에 대응하는 플라즈마 광(23)을 추출한다.
마지막으로, 상기 건식 식각 장치(5) 내 광집속부(34)는 운영프로그램을 통하여 보수 공정의 공정 시간 동안 서로 다른 전기적 신호들을 받아서 플라즈마 광(23)을 선별적이고 주기적으로 포획할 수 있다. 이때에, 상기 광집속부(34) 및 공정 챔버(13) 사이에 광탐침(28)만 배치된다. 상기 운영프로그램은 보수 공정의 공 정 시간 동안 공정 챔버(13) 내에서 식각 및 증착 공정들을 반복적으로 수행할 때마다 서로 다른 전기적 신호들을 주기적으로 광집속부(34)에 보내도록 하는 다른 알고리듬을 가지고 있다.
상기 운영프로그램의 다른 알고리듬에 따르면, 상기 운영프로그램은 전기적 신호, 예를 들면, '0'(Voltage) 또는 '0 이상의 수치'(Voltage) 를 도 1 의 신호선들(32, 33) 중 하나(32)에 인가하는 것을 포함한다. 그리고, 상기 전기적 신호는 신호선들(32, 33)에 각각 배치된 전기 노드들(N1, N2)을 스위치(S)로 연결 및 단락시킨다. 상기 전기 노드들(N1, N2)이 서로 연결되는 경우, 상기 전기 신호는 나머지 신호선(33)에 전달되어서 공정 챔버(13) 내 식각 공정이 수행되는 동안 광집속부(34)가 플라즈마 광(13)을 포획하도록 해준다. 상기 전기 노드들(N1, N2)이 단락되는 경우, 상기 운영프로그램은 공정 챔버(13) 내 증착 공정이 수행되는 동안 광집속부(34)가 플라즈마 광(23)을 포획하도록 해준다.
이를 통해서, 상기 신호선들(32, 33), 전기 노드들(N1, N2), 스위치(S), 광탐침(28), 광집속부(34), 광해석부(38) 및 주 컴퓨터(40)는 다른 건식 식각 종료점 검출장치를 구성할 수 있다.
도 4 는 도 1 의 건식 식각 장치가 생성시킨 플라즈마 광의 이미지 궤적을 개략적으로 보여주는 그래프이다.
도 1 및 도 4 를 참조하면, 상기 건식 식각 장치(5) 내 광집속부(34)는 운영 프로그램을 통해서 보수 공정을 수행하는 동안 식각 및 증착 공정들의 플라즈마 광(23)을 공정 시간을 따라서 차례로 포획할 수 있다. 그리고, 상기 광집속부(34)는 플라즈마 광(23)을 광해석부(38)에 보낸다. 상기 광해석부(38)는 플라즈마 광(23)을 가지고 광이미지를 생성시킨 후 그 이미지를 주 컴퓨터(40)에 전달한다. 상기 주 컴퓨터(40)는 광해석부(38)의 광이미지를 받아서 모니터(45) 상에 도 4 의 이미지 궤적(46)을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 이미지 궤적(46)은 그래프를 사용해서 X 축 상에 공정 시간(초), Y 축 상에 플라즈마 광(13)의 주파수들을 갖도록 형성된다. 따라서, 상기 이미지 궤적(46)은 증착 및 식각 공정들에 각각 대응하는 영역들(A1, A2)을 하나의 주기로 해서 그 영역들(A1. A2)을 공정 시간에 따라서 순서적으로 나열시킨 것이다.
그러나, 상기 건식 식각 장치(5)는 보쉬 공정을 수행하는 동안 증착 및 식각 공정들에서 서로 다른 공정 가스들을 가지기 때문에 공정 시간에 따른 이미지 궤적(46)을 정밀하게 나타낼 수 없다. 왜냐하면, 상기 건식 식각 장치(5)는 식각 공정이 시작되는 초기 구간에서 증착 공정의 공정 가스를 완전히 배기시킬 수 없기 때문이다. 더불어서, 상기 건식 식각 장치(5)는 증착 공정이 시작되는 시점에서 식각 공정의 공정 가스를 완전히 배기시킬 수 없다. 이는 건식 식각 장치(5)의 배기 능력의 한계에 기인한다. 따라서, 상기 건식 식각 장치(5)는 식각 공정이 시작되는 초기 구간에서 증착 및 식각 공정들의 공정 가스들로 이루어진 혼합 가스를 가질 수 있다.
상기 보쉬 공정이 수행되는 동안 혼합 가스들의 영향을 배제시키기 위해서, 상기 건식 식각 장치(5)는 운영프로그램의 또 다른 알고리듬을 통해서 증착 또는 식각 공정들이 시작되는 시점으로부터 초기 구간(B)에 해당하는 시간을 소비한 후 광집속부(34)가 플라즈마 광(23)을 포획하도록 컨트롤한다. 이와 반대로, 상기 건식 식각 장치(5)는 운영프로그램의 또 다른 알고리듬을 통해서 증착 또는 식각 공정들이 시작되는 시점으로부터 초기 구간(B)에 해당하는 시간을 소비한 후 광해석부(38)가 플라즈마 광(23)을 해석하도록 컨트롤할 수 있다.
도 5 내지 도 9 는 각각이 도 1 의 건식 식각 장치를 사용해서 전기 소자의 제조방법을 설명하는 단면도들이고, 그리고 도 10 은 도 1 의 건식 식각 장치의 운영 프로그램을 설명해주는 순서도이다.
도 1, 도 5 및 도 10 을 참조하면, 건식 식각 장치(5)의 공정 챔버(13) 내 기판(19)을 투입시킨다. 상기 기판(19)은 공정 챔버(13) 내 하부전극(21) 상에 위치할 수 있다. 계속해서, 상기 공정 챔버(13) 내 식각 공정의 공정 가스(Process Gas)를 투입시킨다. 그리고, 상기 하부전극(21) 및 그 전극(21)에 대응하는 상부전극(15)에 전원을 인가한다. 이때에, 상기 상부 및 하부 전극들(15, 21) 사이에 전기장이 형성된다.
상기 건식 식각 장치(5)는 전기장을 사용해서 공정 챔버(13) 내 공정 가스를 플라즈마(17)로 바꾸고 동시에 그 플라즈마(17)를 사용해서 기판(19) 상에 식각 공정을 수행할 수 있다. 더불어서, 상기 식각 공정이 완료된 후, 상기 건식 식각 장치(5)는 상기에 기술된 순서대로 진행하되 공정 가스를 바꾸어서 기판(19) 상에 증착 공정을 수행할 수 있다. 이를 통해서, 상기 건식 식각 장치(5)는 공정 챔버(13) 내 식각 및 증착 공정들을 차례대로 그리고 이를 반복적으로 인 시튜 수행하는 보쉬 공정(Bosch Process)을 구현할 수 있다.
이후로, 상기 기판(19) 상에 수행되는 보쉬 공정을 설명하기로 한다. 상기 기판(19)은 차례로 적층된 하부막(60), 상부막(62) 및 마스크막 패턴(64)들을 갖는다. 상기 마스크막 패턴(64)들은 상부막(62)과 다른 식각률을 갖는 절연막을 사용해서 형성된다. 상기 마스크막 패턴(64)들은 하부막(60)과 동일한 식각률을 갖는 절연막을 사용해서 형성할 수 있다. 상기 마스크막 패턴(64)들을 식각 마스크로 사용해서 상부막(62)에 제 1 식각 공정(66)을 수행한다. 상기 제 1 식각 공정(66)은 마스크막 패턴(64)들 사이에 노출된 상부막(62)을 부분적으로 제거해서 제 1 개구부(68)를 형성한다.
상기 제 1 식각 공정(66)을 수행한 후, 상기 마스크막 패턴(64)들 및 상부막(62)에 제 1 증착 공정(70)을 수행한다. 상기 제 1 증착 공정(70)은 마스크막 패턴(64)들 및 상부막(62)을 컨포멀하게 덮도록 제 1 스페이서 막(72)을 형성한다. 상기 제 1 스페이서 막(72)은 상부막(62)과 다른 식각률을 갖는 절연막을 사용해서 형성된다. 상기 제 1 식각 및 증착 공정들(66, 70)은 제 1 공정 시간 동안 공정 챔버(13) 내 플라즈마 광(23)을 생성시킨다.
한편, 상기 플라즈마 광(23)은 제 1 식각 및 증착 공정들(66, 70)의 제 1 공정 시간 동안 광집속부(34)에 포획될 수 있다. 상기 광집속부(34)는 광탐침(28)을 사용해서 플라즈마 광(23)을 포획한다. 이때에, 상기 광집속부(34)는 건식 식각 장치(5) 내 운영 프로그램의 알고리듬을 사용하여 도 10 의 순서도에 따라서 플라즈마 광(23)을 포획할 수 있다. 이를 위해서, 상기 광집속부(34)는 순서도의 시작 단계(110)를 지나서 '플라즈마 광의 전체 포획 및 저장' 단계(112)에 이른다. 계속해서, 상기 광집속부(34)는 '플라즈마 광의 전체 포획 및 저장' 단계(112)에서 제 1 공정 시간 동안 제 1 식각 공정(66)의 플라즈마 광(23) 및 제 1 증착 공정(70)의 플라즈마 광(23)을 순서적으로 포획한다.
상기 제 1 식각 및 증착 공정들(66, 70)이 수행되는 동안 혼합 가스들의 영향을 배제시키기 위해서, 상기 건식 식각 장치(5)는 운영프로그램을 사용해서 증착 또는 식각 공정들이 시작되는 시점으로부터 도 4 의 초기 구간(B)에 해당하는 시간을 소비한 후 광집속부(34)가 플라즈마 광(23)을 포획하도록 컨트롤할 수 있다. 계속해서, 상기 광집속부(34)는 '1차 비교' 단계(114)에서 운영프로그램을 사용하여 그 프로그램 내 적어도 하나의 기준값 ± 허용오차 및 플라즈마 광(23)의 주파수에 대한 크기를 비교할 수 있다.
상기 '1차 비교' 단계(114)에서 플라즈마 광(23)의 주파수 크기가 기준값(Reference Value) ± 허용오차를 만족하면, 상기 광집속부(34)는 '플라즈마 광의 선별 포획 및 저장' 단계(116)를 수행할 수 있다. 상기 광집속부(34)는 '플라즈마 광의 선별 포획 및 저장' 단계(116)에서 제 1 식각 및 증착 공정들(66, 70) 중 제 1 식각 공정(66)의 플라즈마 광(23)을 포획 및 저장할 수 있다. 이와 반대로, 상기 플라즈마 광(23)의 주파수 크기가 기준값(Reference Value) ± 허용오차를 만족하지 못하면, 상기 광집속부(34)는 플라즈마 광(23)을 '1차 비교' 단계(114)로부터 '플라즈마 광의 전체 포획 및 저장' 단계(112)로 전달해서 그 단계(112)에 저장한다.
도 1, 도 6 및 도 10 을 참조하면, 상기 제 1 증착 공정(70)을 수행한 후, 상기 제 1 스페이서 막(72), 마스크막 패턴(64)들 및 상부막(62) 상에 제 2 식각 공정(74)을 수행한다. 상기 제 2 식각 공정(74)은 제 1 개구부(68)의 측벽에 제 1 스페이서(76) 및 그 스페이서(76)로 노출된 제 2 개구부(78)를 동시에 형성한다. 상기 제 2 개구부(78)의 폭은 제 1 개구부(68)의 폭보다 작게 형성된다.
상기 제 2 식각 공정(74)을 수행한 후, 상기 마스크막 패턴(64)들 및 제 1 스페이서(76)와 함께 상부막(62) 상에 제 2 증착 공정(80)을 수행한다. 상기 제 2 증착 공정(80)은 마스크막 패턴(64)들, 제 1 스페이서(76) 및 상부막(62)을 컨포멀하게 덮도록 제 2 스페이서 막(82)을 형성한다. 상기 제 2 스페이서 막(82)은 제 1 스페이서(76)과 동일한 식각률을 갖는 절연막을 사용해서 형성된다. 상기 제 2 식각 및 증착 공정들(74, 80)은 제 2 공정 시간 동안 공정 챔버(13) 내 플라즈마 광(23)을 생성시킨다.
상기 제 2 식각 및 증착 공정들(74, 80)의 플라즈마 광(23)을 생성시킨 후, 상기 광집속부(34)는 건식 식각 장치(5)의 운영 프로그램을 사용하여 제 2 식각 및 증착 공정들(74, 80)의 플라즈마 광(23)에 도 10 의 단계들(110, 112, 114, 116)을 수행할 수 있다. 이를 통해서, 상기 광집속부(34)는 '플라즈마 광의 선별 포획 및 저장' 단계(116)에서 제 2 식각 및 증착 공정들(74, 80) 중 제 2 식각 공정의 플라즈마 광(23)을 포획 및 저장할 수 있다.
도 1, 도 7 및 도 10 을 참조하면, 상기 제 2 증착 공정(80)을 수행한 후, 상기 제 2 스페이서 막(82), 마스크막 패턴(64)들, 제 1 스페이서(76) 및 상부막(62) 상에 제 3 식각 공정(84)을 수행한다. 상기 제 3 식각 공정(84)은 제 1 스페 이서(76) 및 제 2 개구부(78)의 측벽에 제 2 스페이서(86)을 형성하고 동시에 그 스페이서(86)로 노출된 제 3 개구부(88)를 형성한다. 상기 제 3 개구부(88)의 폭은 제 2 개구부(78)의 폭보다 작게 형성된다.
상기 제 3 식각 공정(84)을 수행한 후, 상기 마스크막 패턴(64)들 및 제 2 스페이서(86)와 함께 상부막(62) 상에 제 3 증착 공정(90)을 수행한다. 상기 제 3 증착 공정(90)은 마스크막 패턴(64)들 및 제 2 스페이서(86)와 함께 상부막(62)을 컨포멀하게 덮는 제 3 스페이서 막(92)을 형성한다. 상기 제 3 스페이서 막(92)은 제 2 스페이서(86)과 동일한 식각률을 갖는 절연막을 사용해서 형성된다. 상기 제 3 식각 및 증착 공정들(84, 90)은 제 3 공정 시간 동안 공정 챔버(13) 내 플라즈마 광(23)을 생성시킨다.
상기 제 3 식각 및 증착 공정들(84, 90)의 플라즈마 광(23)을 생성시킨 후, 상기 광집속부(34)는 건식 식각 장치(5)의 운영 프로그램을 사용하여 제 3 식각 및 증착 공정들(84, 90)의 플라즈마 광(23)에 도 10 의 단계들(110, 112, 114, 116)을 수행할 수 있다. 이를 통해서, 상기 광집속부(34)는 '플라즈마 광의 선별 포획 및 저장' 단계(116)에서 제 3 식각 및 증착 공정들(84, 90) 중 제 3 식각 공정의 플라즈마 광(23)을 포획 및 저장할 수 있다.
도 1, 도 8 및 도 10 을 참조하면, 상기 제 3 증착 공정(90)을 수행한 후, 상기 제 3 스페이서 막(92), 마스크막 패턴(64)들, 제 2 스페이서(86) 및 상부막(62) 상에 제 4 식각 공정(94)을 수행한다. 상기 제 4 식각 공정(94)은 제 2 스페이서(86) 및 제 3 개구부(88)의 측벽에 제 3 스페이서(96) 형성하고 동시에 그 스 페이서(96)로 노출된 제 4 개구부(98)를 형성한다. 상기 제 4 개구부(98)의 폭은 제 3 개구부(88)의 폭보다 작게 형성된다.
상기 제 4 식각 공정(94)을 수행한 후, 상기 마스크막 패턴(64)들 및 제 3 스페이서(96) 및 상부막(62) 상에 제 4 증착 공정(100)을 수행한다. 상기 제 4 증착 공정(100)은 마스크막 패턴(64)들 및 제 3 스페이서(96)와 함께 상부막(62)을 컨포멀하게 덮는 제 4 스페이서 막(102)을 형성한다. 상기 제 4 스페이서 막(102)은 제 3 스페이서(96)과 동일한 식각률을 갖는 절연막을 사용해서 형성된다. 상기 제 4 식각 및 증착 공정들(94, 100)은 제 4 공정 시간 동안 공정 챔버(13) 내 플라즈마 광(23)을 생성시킨다.
상기 제 4 식각 및 증착 공정들(94, 100)의 플라즈마 광(23)을 생성시킨 후, 상기 광집속부(34)는 건식 식각 장치(5)의 운영 프로그램을 사용하여 제 4 식각 및 증착 공정들(94, 100)의 플라즈마 광(23)에 도 10 의 단계들(110, 112, 114, 116)을 수행할 수 있다. 이를 통해서, 상기 광집속부(34)는 '플라즈마 광의 선별 포획 및 저장' 단계(116)에서 제 4 식각 및 증착 공정들(94, 100)의 플라즈마 광(23)을 포획 및 저장할 수 있다.
도 1, 도 9 및 도 10 을 참조하면, 상기 제 4 증착 공정(100)을 수행한 후, 상기 제 4 스페이서 막(102), 마스크막 패턴(64)들, 제 3 스페이서(96) 및 상부막(62) 상에 제 5 식각 공정(104)을 수행한다. 상기 제 5 식각 공정(104)은 제 3 스페이서(96) 및 제 4 개구부(98)의 측벽에 제 4 스페이서(106)을 형성하고 동시에 그 스페이서(106)로 노출된 제 5 개구부(108)를 동시에 형성한다. 상기 제 5 개구 부(108)의 폭은 제 4 개구부(98)의 폭보다 작게 형성된다. 상기 제 5 식각 공정(104)은 제 5 공정 시간 동안 공정 챔버(13) 내 플라즈마 광(23)을 생성시킨다.
상기 제 5 식각 공정(104)의 플라즈마 광(23)을 생성시킨 후, 상기 광집속부(34)는 건식 식각 장치(5)의 운영 프로그램을 사용하여 제 5 식각 공정(104)의 플라즈마 광(23)에 도 10 의 단계들(110, 112, 114, 116)을 수행할 수 있다. 이를 통해서, 상기 광집속부(34)는 '플라즈마 광의 선별 포획 및 저장' 단계(116)에서 제 5 식각 공정(104)의 플라즈마 광(23)을 포획 및 저장할 수 있다.
한편, 상기 건식 식각 장치 내 도 2 의 광선별기(50)가 배치되는 경우, 상기 광집속부(34)는 '플라즈마 광의 선별 포획 및 저장' 단계(116)에서 광선별기(50)를 사용하여 플라즈마 광(23)을 선별 포획 및 저장할 수 있다. 왜냐하면, 상기 광선별기(50)의 회전 주기는 운영프로그램을 사용해서 보쉬 공정의 공정 시간 동안 식각 및 증착 공정들(66, 70, 74, 80, 84, 90, 94, 100, 104) 중 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)을 반복적으로 수행하는 주기와 동일하도록 조절할 수 있기 때문이다. 이때에, 상기 광집속부(34)는 도 10 의 단계들(112, 114)을 생략할 수 있다.
상기 건식 식각 장치가 광집속부에 도 1 의 신호선들(32, 33)을 사용하는 경우, 상기 광집속부(34)는 '플라즈마 광의 선별 포획 및 저장' 단계(116)에서 신호선들(32, 33)을 사용하여 플라즈마 광(23)을 선별 포획 및 저장할 수 있다. 이때에도, 상기 광집속부(34)는 광선별기(50)를 사용하는 경우와 동일하게 도 10 의 단계들(112, 114)을 생략할 수 있다.
다시 도 1, 도 5 내지 도 9 및 도 10 을 참조하면, 상기 제 1 내지 제 5 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)의 플라즈마 광(23)의 주파수 크기가 운영프로그램 내 적어도 하나의 기준값(Reference Value) ± 허용오차를 만족하면, 상기 광집속부(34)는 도 10 의 '플라즈마 광의 선별 포획 및 저장' 단계(116)를 지나서 '식각 종료점의 체크' 단계(118)에 이른다. 상기 '식각 종료점의 체크' 단계(118)에서, 상기 광집속부(34)는 식각 공정의 플라즈마 광(23)을 광해석부(38)로 보낼 수 있다. 상기 광해석부(38)는 플라즈마 광(23)을 사용해서 광이미지를 생성시킨다.
상기 광해석부(38)는 광이미지를 주 컴퓨터(40)에 보낼 수 있다. 상기 주 컴퓨터(40)는 광이미지를 사용해서 이미지 궤적을 적어도 하나 생성시킬 수 있다. 상기 이미지 궤적은 광이미지를 바이너리 데이타로 변환시킨 것이다. 도 9 의 하부막(60)이 상부막(62)을 통해서 노출된 경우, 상기 주 컴퓨터(40)는 플라즈마 광(23)의 주파수 변화를 이미지 궤적을 가지고 모니터(45) 상에 나타낼 수 있다.
상기 주 컴퓨터(40)는 '식각 종료점의 체크' 단계(118)에서 도 9 의 제 5 식각 공정(104)의 플라즈마 광(23)을 사용하여 식각완료 신호를 생성시킬 수 있다. 상기 주 컴퓨터(40)는 하부막(60)이 상부막(62)으로 노출되었슴을 알리는 식각완료 신호를 건식 식각 장비(5)에 보낼 수 있다. 그리고, 상기 건식 식각 장비(5)는 '식각 종료점의 체크' 단계(118)로부터 식각완료 신호를 받아서 '종료' 단계(120)에서 보쉬 공정을 종료시킬 수 있다.
도 11 및 도 12 는 각각이 도 5 내지 도 9 의 식각 및 증착 공정들을 수행하는 동안 생성시킨 플라즈마 광의 이미지 궤적을 보여주는 그래프들이다.
도 1, 도 5 내지 도 9, 도 11 및 도 12 를 참조하면, 상기 건식 식각 장치 (5) 내 광해석부(38)는 제 1 내지 제 5 공정 시간들 동안 생성시킨 플라즈마 광(23)을 해석해서 광이미지를 생성시킬 수 있다. 그리고, 상기 광해석부(38)는 광이미지를 주 컴퓨터(40)에 전달할 수 있다. 상기 광이미지는 주 컴퓨터(40)가 인식할 수 있는 바이너리(Binary) 데이타로 형성된다.
상기 주 컴퓨터(40)는 광이미지를 사용해서 '0'차 이미지 궤적(47)을 모니터(45) 상에 나타낼 수 있다. 상기 '0'차 이미지 궤적(47)은 제 1 내지 제 5 공정 시간들 및 그 시간들에 대응하는 플라즈마 광(23)의 주파수들을 사용해서 나타낸다. 즉, 상기 주 컴퓨터(40)는 X 축 상에 시간(초), Y 축 상에 플라즈마 광의 주파수(nm)들을 사용해서 '0'차 이미지 궤적(47)을 그래프 상에 나타낸다. 상기 그래프의 X 축 상에 시간은 차례대로 나열된 제 1 내지 제 5 공정 시간들로 형성된다.
한편, 상기 주 컴퓨터(40)는 제 1 내지 제 5 공정 시간들 동안 수행된 제 1 내지 제 5 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)을 '0'차 이미지 궤적(47) 상의 C, E, G, I 및 K 영역들에 각각 대응시킬 수 있다. 그리고, 상기 주 컴퓨터(40)는 제 1 내지 제 5 공정 시간들 동안 수행된 제 1 내지 제 4 증착 공정들(70, 80, 90, 100)을 '0'차 이미지 궤적(47) 상의 D, F, H 및 J 영역들에 각각 대응시킬 수 있다. 이를 통해서, 상기 주 컴퓨터(40)는 제 1 내지 제 5 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104) 및 제 1 내지 제 4 증착 공정들(70, 80, 90, 100)의 플라즈마 광(23)을 모니터(45) 상에 주기적 및 반복적으로 나타낼 수 있다. 도 12 는 도 11 의 플라즈마 광(23)의 주파수들에 상용 로그를 적용해서 나타낸 그래프이다.
도 1, 도 5 내지 도 9, 도 13 및 도 14 를 참조하면, 상기 주 컴퓨터(40)는 제 1 내지 제 5 공정 시간들 동안 수행된 제 1 내지 제 4 증착 공정들(70, 80, 90, 100)의 '0'차 이미지 궤적(48)을 모니터(45) 상에 나타낼 수 있다. 상기 '0'차 이미지 궤적(48)은 제 1 내지 제 4 증착 공정들(70, 80, 90, 100)에 대응하는 광해석부(38)의 광이미지를 사용해서 나타낸다.
상기 광해석부(38)는 본 발명의 이동평균법을 광이미지에 한번 이상 적용해서 '0'차 이후의 광 이미지들을 형성할 수 있다. 상기 '0'차 이후의 광이미지들은 제 1 내지 제 5 공정 시간들 동안 제 1 내지 제 4 증착 공정들(70, 80, 90, 100)의 플라즈마 광(23)과 관련된다. 상기 주 컴퓨터(40)는 '0'차 이후의 광 이미지들을 사용해서 '0'차 이후의 이미지 궤적들을 모니터(45) 상에 나타낼 수 있다. 상기 '0'차 이후의 이미지 궤적들은 기판(19) 및 제 1 내지 제 4 증착 공정들(70, 80, 90, 100)과 관련된 공정 이력을 확인시켜준다. 상기 주 컴퓨터(40)는 예로써 '0차' 내지 '8차' 이미지 궤적들을 도 14 에 나타내었다.
한편, 상기 이동평균법은 보쉬 공정의 식각 및 증착 공정들(66, 70, 74, 80, 84, 90, 94, 100, 104) 중 제 1 내지 제 4 증착 공정들(70, 80, 90, 100)의 공정 시간을 소정 시간들로 세분하고 그리고 그 시간들 중 하나 내 복수 개의 시각들에 대응되는 플라즈마 광(13)의 주파수들의 합을 구하는 것을 포함한다. 또한, 상기 이동 평균법은 플라즈마 광(13)의 주파수들의 합을 복수 개의 시각들의 총 개수로 나누고 그리고 제 1 내지 제 5 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)에 대해서 다른 소정 시간들을 사용하여 이를 반복적으로 수행하는 것을 더 포함한다.
도 1, 도 5 내지 도 9, 도 15 및 도 16 을 참조하면, 상기 주 컴퓨터(40)는 제 1 내지 제 5 공정 시간들 동안 수행된 제 1 내지 제 5 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)의 '0'차 이미지 궤적(49)을 모니터(45) 상에 나타낼 수 있다. 상기 '0'차 이미지 궤적(49)은 제 1 내지 제 5 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)에 대응하는 광해석부(38)의 광이미지를 사용해서 나타낸다.
상기 광해석부(38)는 본발명의 이동평균법을 광이미지에 한번 이상 적용해서 '0'차 이후의 광 이미지들을 형성할 수 있다. 상기 '0'차 이후의 광이미지들은 제 1 내지 제 5 공정 시간들 동안 제 1 내지 제 5 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)의 플라즈마 광(23)과 관련된다. 상기 주 컴퓨터(40)는 '0'차 이후의 광 이미지들을 사용해서 '0'차 이후의 이미지 궤적들을 모니터(45) 상에 나타낼 수 있다. 상기 '0'차 이후의 이미지 궤적들은 기판(19) 및 제 1 내지 제 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)과 관련된 공정 이력을 확인시켜준다. 상기 주 컴퓨터(40)는 예로써 '0차' 내지 '8차' 이미지 궤적들을 도 16 에 나타내었다.
한편, 상기 이동평균법은 보쉬 공정의 식각 및 증착 공정들(66, 70, 74, 80, 84, 90, 94, 100, 104) 중 제 1 내지 제 5 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)의 공정 시간을 소정 시간들로 세분하고 그리고 그 시간들 중 하나 내 복수 개의 시각들에 대응되는 플라즈마 광(13)의 주파수들의 합을 구하는 것을 포함한다. 또한, 상기 이동 평균법은 플라즈마 광(13)의 주파수들의 합을 복수 개의 시각들의 총 개수로 나누고 그리고 제 1 내지 제 4 증착 공정들(70, 80, 90, 100)에 대해서 다른 소정 시간들을 사용하여 이를 반복적으로 수행하는 것을 더 포함한다.
상기 이동평균법은 '0'차 이미지 궤적(49) 대비 비교적 완만한 파형을 갖는 '1차' 내지 '8차' 이미지 궤적들을 주 컴퓨터(40)에 나타내준다. 상기 '0차' 내지 '8차' 이미지 궤적들은 제 1 내지 제 5 식각 공정들(66, 74, 84, 94, 104)의 공정 가스와 관련한다. 또한, 상기 '0차' 내지 '8차' 이미지 궤적들은 식각 및 증착 공정들(66, 70, 74, 80, 84, 90, 94, 100, 104)의 공정 가스들이 뒤섞인 혼합가스를 반영하지 않는다. 따라서, 상기 주 컴퓨터(40)는 '0차' 이미지 궤적(49)을 포함해서 '1차' 내지 '8차' 이미지 궤적들에서 종래기술의 이동평균법을 적용할 때대비 식각 종료점을 안정되게 찾도록 해준다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 식각 및 증착 공정들이 반복적으로 수행되는 동안 기판의 식각 정보를 갖는 플라즈마 광을 분리해서 전기 소자를 효율적으로 제조하는 방안을 제공해준다. 이를 통해서, 본 발명은 기판의 식각 정보를 갖는 플라즈마 광을 사용해서 기판으로부터 전기 소자들을 높을 수율을 가지고 확보할 수 있다.

Claims (40)

  1. 보쉬 공정에서 인-시튜(In-situ)로 식각 및 증착 공정들을 순서적이고 그리고 그 공정들을 반복적으로 수행하는 건식 식각 장치에 있어서,
    상기 건식 식각 장치 내 배치된 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 측벽에 배치된 광윈도우;
    상기 광윈도우 주변에 배치된 광집속부; 및
    상기 광집속부에 전기적으로 접속하는 광해석부를 포함하되,
    상기 광윈도우는 상기 플라즈마 광을 상기 공정 챔버 밖으로 투사시키고, 상기 광집속부는 상기 식각 및 증착 공정들의 공정 시간 동안 상기 식각 및 증착 공정들에 대응하는 플라즈마 광들을 각각 포획하고, 상기 광해석부는 상기 플라즈마 광들을 바이너리 데이타로 변환시켜서 광이미지들을 형성하는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광윈도우 및 상기 광집속부 사이에 배치된 광탐침 및 광선별기를 더 포함하되,
    상기 광선별기는 상기 광윈도우 주변에 위치해서 상기 광윈도우와 마주보도록 배치되고, 상기 광탐침의 일단은 상기 광 선별기와 마주보도록 배치되고 그리고 상기 광탐침의 타단은 상기 광집속부에 배치되는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광집속부는 광학 필터, 모노크로메타 또는 CCD(Charge Coupled Device)를 포함하는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광집속부는 0.1 내지 10 nm 의 해상도를 가지고 200 내지 1100 nm 파장범위의 주파수를 갖는 상기 플라즈마 광들을 포획하는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 광선별기는 복수 개의 개구부들 및 상기 개구부들을 한정하는 광차단막을 포함하되,
    상기 광탐침은 상기 개구부들 중 하나와 마주보도록 배치되고, 상기 개구부들은 광차단막의 중심으로부터 소정 반지름을 갖는 원 상에 배치되고, 상기 광선별기는 상기 광윈도우 주변에서 회전 운동이 가능하도록 지지되고, 상기 광선별기 내 개구부들 사이를 지나는 주기는 상기 식각 및 증착 공정들 중 선택된 하나를 반복적으로 수행하는 주기와 동일한 것이 특징인 건식 식각 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광탐침은 광섬유(Optical Fiber)를 포함하는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광윈도우 및 상기 광집속부 사이에 그리고 상기 광집속부에 각각 배치된 광탐침 및 신호선들을 더 포함하되,
    상기 신호선들은 두 개의 전기 노드들, 상기 전기 노드들을 연결 및 단락시키는 스위치를 가지고, 상기 광탐침의 일단은 상기 광윈도우를 지나서 상기 공정 챔버 내 배치되고 그리고 상기 광탐침의 타단은 상기 광집속부에 배치되고, 그리고 상기 전기 노드들은 상기 스위치를 통하여 전기 신호들을 발생시켜서 상기 플라즈마 광들을 상기 식각 및 증착 공정들에 대응시키는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위치를 통해서 상기 전기 노드들이 연결 및 단락되는 주기는 상기 식각 및 증착 공정들을 수행하는 주기와 동일한 것이 특징인 건식 식각 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위치를 통해서 상기 전기 노드들이 연결 및 단락되는 주기는 상기 증착 및 식각 공정들을 수행하는 주기와 동일한 것이 특징인 건식 식각 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 광집속부는 광학 필터, 모노크로메타 또는 CCD(Charge Coupled Device)를 포함하는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광집속부는 0.1 내지 10 nm 의 해상도를 가지고 200 내지 1100 nm 파장범위의 주파수를 갖는 상기 플라즈마 광들을 포획하는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광탐침은 광섬유(Optical Fiber)를 포함하는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 광윈도우 및 상기 광집속부 사이에 광탐침을 더 포함하되,
    상기 광집속부는 그 집속부의 운영프로그램 내 적어도 하나의 기준값 ± 허용오차를 가지고, 상기 운영프로그램은 상기 적어도 하나의 기준값 ± 허용오차를 사용해서 상기 플라즈마 광들을 상기 식각 및 증착 공정들에 대응시키는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  14. 제 2 항, 제 7 항 및 제 13 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 광집속부는 상기 식각 및 증착 공정들 중 선택된 하나를 수행하는 시점으로부터 초기 구간을 소비한 후 상기 선택된 하나와 대응하는 선택된 플라즈마 광을 포획하는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광해석부에 전기적으로 접속되는 주 컴퓨터를 더 포함하되,
    상기 주 컴퓨터는 상기 광해석부의 상기 광이미지들을 받아서 이미지 궤적을 그 컴퓨터의 모니터 상에 나타내고, 상기 광해석부는 산술적 연산을 상기 광이미지들에 한번 이상 적용하는 것이 특징인 건식 식각 장비.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내 배치된 하부 및 상부 전극들을 더 포함하는 것이 특징인 건식 식각 장비.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내 하부 전극 및 그 전극에 대응하도록 상기 공정 챔버 주변에 자기장 형성부를 더 포함하는 것이 특징인 건식 식각 장치.
  18. 보쉬 공정에서 인-시튜(In-situ)로 식각 및 증착 공정들을 순서적이고 그리고 이 공정들을 반복적으로 수행하여 식각 종료점을 체크하는 건식 식각 종료점 검출장치에 있어서,
    광집속부;
    상기 광집속부에 전기적으로 접속되는 광해석부; 및
    상기 광해석부에 전기적으로 접속되는 주 컴퓨터를 포함하되,
    상기 광집속부는 상기 식각 및 증착 공정들의 공정 시간 동안 상기 식각 및 증착 공정들에 대응하는 플라즈마 광들을 각각 포획하고, 상기 광해석부는 상기 플라즈마 광들을 바이너리 데이타로 변환시켜서 광이미지들을 형성하고, 상기 주 컴퓨터는 상기 광해석부의 상기 광이미지들을 받아서 이미지 궤적을 모니터 상에 적어도 하나 나타내는 것이 특징인 건식 식각 종료점 검출장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    광탐침 및 광선별기를 더 포함하되,
    상기 광선별기는 상기 보쉬 공정의 공정 시간 동안 상기 플라즈마 광들을 선별적으로 포획하도록 배치되고, 상기 광탐침의 일단은 상기 광선별기에 인접하도록 배치되며 그리고 상기 광탐침의 타단은 상기 광집속부에 배치되는 것이 특징인 건식 식각 종료점 검출장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 광선별기는 복수 개의 개구부들 및 상기 개구부들을 한정하는 광차단막을 포함하되,
    상기 광탐침은 상기 개구부들 중 하나와 마주보도록 배치되고, 상기 개구부들은 광차단막의 중심으로부터 소정 반지름을 갖는 원 상에 배치되고, 상기 광선별기는 상기 광탐침 주변에서 회전 운동이 가능하도록 지지되고, 상기 광선별기 내 개구부들 사이를 지나는 주기는 상기 식각 및 증착 공정들 중 선택된 하나를 반복적으로 수행하는 주기와 동일한 것이 특징인 건식 식각 종료점 검출장치.
  21. 제 18 항에 있어서,
    신호선들 및 광탐침을 더 포함하되,
    상기 광탐침의 일단은 상기 보수 공정의 공정 시간 동안 상기 플라즈마 광들을 전체적으로 포획하도록 상기 광윈도우에 인접하게 배치되며 그리고 상기 광탐침의 타단은 상기 광집속부에 배치되고, 상기 신호선들은 상기 광집속부에 전기적으로 접속해서 두 개의 전기 노드들, 상기 전기 노드들을 연결 및 단락시키는 스위치를 가지는 것이 특징인 건식 식각 종료점 검출장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 스위치를 통해서 상기 전기 노드들이 연결 및 단락되는 주기는 상기 식각 및 증착 공정들을 수행하는 주기와 동일한 것이 특징인 건식 식각 종료점 검출장치.
  23. 보쉬 공정을 수행하도록 공정 챔버 그리고 그 챔버 주변에 전기적으로 차례로 위치하는 광집속부, 광해석부 및 주 컴퓨터를 가지는 건식 식각 장치를 사용해서 전기 소자를 형성하는 방법에 있어서,
    기판을 상기 공정 챔버 내 투입하되, 상기 공정 챔버는 광윈도우를 가지고,
    상기 기판 상에 인-시튜(In-situ)로 식각 및 증착 공정들을 순서적이고 그리고 그 공정들을 반복적으로 수행하고,
    상기 식각 및 증착 공정들 중 선택된 하나가 시작되는 시점으로부터 초기 구간을 소비한 후 상기 선택된 하나와 대응하는 선택된 플라즈마 광을 선별적이고 주기적으로 포획해서 광이미지를 형성하고, 및
    상기 광이미지에 산술적 연산을 적용해서 이미지 궤적을 적어도 하나 형성하는 것을 포함하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 산술적 연산은 이동평균법을 사용하는 것을 포함하되,
    상기 이동평균법은 상기 식각 및 증착 공정들 중 상기 선택된 하나의 공정 시간을 소정 시간들로 세분하고 그리고 그 시간들 중 하나 내 복수 개의 시각들에 대응되는 상기 선택된 플라즈마 광의 주파수들의 합을 구하고, 계속해서 상기 선택된 플라즈마 광의 상기 주파수들의 합을 상기 시각들의 총 개수로 나누고 그리고 나머지에 대해서 다른 소정 시간들을 사용하여 이를 반복적으로 수행하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 시각들의 총 개수는 상기 소정 시간들 중 상기 하나 내에서 상기 선택된 플라즈마 광을 반복적으로 측정하는 시점(時點; A point in time)들의 합인 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 선택된 플라즈마 광을 선별적이고 주기적으로 포획하는 것은,
    상기 광집속부 및 상기 광윈도우 사이에 광탐침을 위치시키고,
    상기 식각 및 증착공정들을 수행해서 상기 공정 챔버 내 플라즈마 광들을 형성하고,
    상기 플라즈마 광들을 상기 광탐침을 사용해서 상기 광집속부에 집속시키고, 및
    상기 광집속부 내 운영프로그램을 사용해서 그 프로그램 내 적어도 하나의 기준값 ± 허용오차 및 상기 플라즈마 광들의 주파수들의 크기를 비교 및 판단하여 상기 플라즈마 광들을 분리시키고 그리고 이를 상기 광집속부에 저장하는 것을 포함하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 광집속부는 광학 필터, 모노크로메타 또는 CCD(Charge Coupled Device)를 포함해서 형성하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 플라즈마 광들은 0.1 내지 10 nm 의 해상도를 가지고 200 내지 1100 nm 파장범위의 주파수를 갖는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  29. 제 23 항에 있어서,
    상기 선택된 플라즈마 광을 선별적이고 주기적으로 포획하는 것은,
    상기 광집속부 및 상기 광윈도우 사이에 광선별기 및 광탐침을 차례로 위치시키되, 상기 광선별기는 상기 광윈도우 주변에서 회전 운동이 가능하고 그리고 복수 개의 개구부들 및 상기 개구부들을 한정하는 광차단막을 가지도록 형성되고, 상기 광탐침의 일단은 상기 광선별기의 상기 개구부들 중 하나와 마주보고 그리고 상기 광탐침의 타단은 상기 광집속부 내 형성되고,
    상기 식각 및 증착공정들을 수행해서 상기 공정 챔버 내 플라즈마 광들을 형성하고, 및
    상기 광선별기의 상기 회전 운동을 통하여 상기 플라즈마 광을 분리시키고 이를 상기 광집속기에 저장하는 것을 포함하되,
    상기 개구부들은 상기 광차단막의 중심으로부터 소정 반지름을 갖는 원 상에 형성되는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 광집속부는 광학 필터, 모노크로메타 또는 CCD(Charge Coupled Device)를 포함해서 형성하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 플라즈마 광들은 0.1 내지 10 nm 의 해상도를 가지고 200 내지 1100 nm 파장범위의 주파수를 갖는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  32. 제 23 항에 있어서,
    상기 선택적 플라즈마 광을 선별적이고 주기적으로 포획하는 것은,
    상기 광집속부 및 광윈도우 사이에 광탐침 그리고 상기 광집속부에 전기적으로 접속하는 신호선들을 위치시키되, 상기 신호선들은 두 개의 전기 노드들, 상기 전기 노드들을 연결 및 단락시키는 스위치를 가지도록 형성되고, 그리고 상기 전기 노드들의 연결 및 단락의 주기는 상기 식각 및 증착 공정들을 수행하는 주기에 대응하고,
    상기 식각 및 증착공정들을 수행해서 상기 공정 챔버 내 플라즈마 광들을 형성하고, 및
    상기 전기 노드들의 연결 및 단락을 반복해서 상기 플라즈마 광들을 분리시키고 그리고 이를 상기 광집속부에 저장하는 것을 포함하되,
    상기 광탐침의 일단은 상기 광윈도우를 지나서 상기 공정 챔버 내 형성되고 그리고 상기 광탐침의 타단은 상기 광집속부에 형성되는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 전기 노드들이 연결 및 단락되는 주기는 상기 스위치를 사용해서 상기 식각 및 증착 공정들을 수행하는 주기와 동일하도록 형성되는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 전기 노드들이 연결 및 단락되는 주기는 상기 스위치를 사용해서 상기 증착 및 식각 공정들을 수행하는 주기와 동일하도록 형성되는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  35. 제 32 항에 있어서,
    상기 광집속부는 광학 필터, 모노크로메타 또는 CCD(Charge Coupled Device)를 포함해서 형성하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 플라즈마 광들은 0.1 내지 10 nm 의 해상도를 가지고 200 내지 1100 nm 파장범위의 주파수를 갖는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  37. 제 26 항, 제 29 항 및 제 32 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 광이미지를 형성하는 것은,
    상기 광집속부의 상기 선택된 플라즈마 광을 상기 광해석부에 전달하고, 및
    상기 광해석부를 사용해서 상기 선택된 플라즈마 광을 바이너리 데이타로 변환시키는 것을 포함하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  38. 제 26 항, 제 29 항 및 제 32 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 이미지 궤적을 적어도 하나 형성하는 것은,
    상기 광집속부의 상기 선택된 플라즈마 광을 상기 광해석부에 전달하고,
    상기 광해석부를 사용해서 상기 선택된 플라즈마 광을 바이너리 데이타로 변환시켜서 상기 광이미지를 형성하고,
    상기 광해석부의 상기 광이미지를 상기 주 컴퓨터에 전달하고, 및
    상기 주 컴퓨터의 모니터 상에 상기 광해석부의 상기 광이미지를 나타내는 것을 포함하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
  39. 제 23 항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내 하부 및 상부 전극들을 형성하는 것을 더 포함하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법
  40. 제 23 항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내 하부 전극 및 그 전극에 대응하도록 상기 공정 챔버 주변에 자기장 형성부를 형성하는 것을 더 포함하는 것이 특징인 전기 소자를 형성하는 방법.
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