KR100787744B1 - Thin film thickness measurement unit - Google Patents

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Abstract

A thin film thickness measurement unit is provided to find out variation of deposition conditions by measuring a thin film thickness through a resonant frequency from the crystal oscillator. A thin film thickness measurement unit comprises a monitoring wafer and a thin film measurement part. A plurality of measurement holes(W1,W2) are formed on the monitoring wafer having an uniform gap. The thin film measurement part is installed within each measurement hole, and measures a thickness of the thin film which is deposited at the measurement holes.

Description

박막두께 측정유니트{THIN FILM THICKNESS MEASUREMENT UNIT}Thin Film Thickness Measurement Unit {THIN FILM THICKNESS MEASUREMENT UNIT}

도 1은 본 발명의 박막두께 측정유니트를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a thin film thickness measuring unit of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 선 A-A'를 따르는 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'shown in FIG.

도 3은 본 발명에 따르는 박막측정부를 개략적으로 보여주는 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing a thin film measuring unit according to the present invention.

본 발명은 박막두께 측정유니트에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 웨이퍼 상의 다수 지점에서의 증착요건을 미리 알 수 있도록 수정진동자를 갖는 모니터링 웨이퍼를 사용한 박막두께 측정유니트에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film thickness measuring unit, and more particularly, to a thin film thickness measuring unit using a monitoring wafer having a crystal oscillator so as to know in advance the deposition requirements at many points on the wafer.

일반적으로, 반도체 제조에서는 다수의 박막을 웨이퍼(Wafer) 상에 형성시키기 위해서 증착(Deposition) 등의 공정을 수행한다.In general, in semiconductor manufacturing, a process such as deposition is performed to form a plurality of thin films on a wafer.

이러한 공정을 수행하여 웨이퍼 상에 형성되는 박막은 원하는 두께로 형성되었는 지를 확인하기 위하여 매 공정수행마다 철저한 검사 및 두께측정을 실시하고 있다.In order to confirm whether the thin film formed on the wafer is formed to the desired thickness by performing such a process, a thorough inspection and thickness measurement are performed at every process.

여기서 웨이퍼 상에 형성되는 박막의 두께를 측정하기 위하여 여러 장치 등을 이용하고 있으나, 빛을 웨이퍼 상에 조사(照射)시켜 그 반사정도로서 박막의 두 께를 측정하는 두께측정장치를 이용하는 것이 일반적이고, 이와 같은 두께측정장치에는 조사되는 빛의 파장을 디텍트하는 파장카운트기가 구비된다.Although various apparatuses are used to measure the thickness of the thin film formed on the wafer, it is common to use a thickness measuring apparatus that measures the thickness of the thin film as the degree of reflection by irradiating light onto the wafer. Such a thickness measuring device is provided with a wavelength counter for detecting the wavelength of light to be irradiated.

그리고 파장카운트기는 조사되는 빛을 디텍트할 수 있도록 빛을 분화시키기 위하여 구동을 전달하는 기어가 구비되는데, 종래에는 그 재질이 알루미늄(Aluminum)으로 이루어졌다.And the wavelength counter is provided with a gear for transmitting a drive to differentiate the light to detect the light to be irradiated, conventionally the material is made of aluminum (Aluminum).

여기서 기어의 재질이 알루미늄으로 형성되어 있어 지속적인 두께측정이 수행될 때에는 그 기계적강도가 약한 이유로 그 마모정도가 빨리 진행되었다.Here, the gear material is made of aluminum, so when the continuous thickness measurement is carried out, the wear progressed quickly because of the weak mechanical strength.

그래서 그 마모로 인하여 파티클(Particle)이 발생하였고, 또한 빛을 분화시키기 위한 구동전달이 정확하게 이루어지지 않아 두께측정값의 신뢰도를 저하시키는 문제점이 있다.Therefore, the wear caused particles (Particle), and also because the drive transmission for the differentiation of light is not made accurately, there is a problem of lowering the reliability of the thickness measurement value.

이에 더하여, 별도의 베어(bare) 위이퍼를 사용함과 아울러, 별도의 두께측정장치를 사용함에 따라서 이에 소요되는 시간이 길어지는 문제점이 있다. 또한, 종래의 두께측정장치는 파장카운트기의 빈번한 기어교체로 장치의 가동효율을 저하시키는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem in that the time required for the use of a separate bare wiper and a separate thickness measuring device are longer. In addition, the conventional thickness measuring device has a problem of lowering the operating efficiency of the device by frequent gear replacement of the wavelength counter.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1목적은 모니터링 웨이퍼를 준비하고 이와 같은 모니터링 웨이퍼의 상면 다수 위치에 수정진동자를 설치함으로써, 웨이퍼 상면 위치에 따른 증착요건의 variation을 알 수 있도록 한 박막두께 측정유니트를 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the first object of the present invention is to prepare a monitoring wafer and to install a crystal oscillator on the upper surface multiple positions of such a monitoring wafer, It is to provide a thin film thickness measurement unit to know the variation of deposition requirements.

본 발명의 제 2목적은 종래와 같이 별도의 두께측정장치를 사용하지 않고, 상기와 같은 모니터링 웨이퍼를 사용하여 증착요건을 파악하고 이를 통하여 박막두께 측정 및 증착요건을 파악하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 박막두께 측정유니트를 제공함에 있다.The second object of the present invention is to use the monitoring wafer as described above, without using a separate thickness measuring device as in the prior art, and thus, it is possible to reduce the time required to determine the film thickness measurement and deposition requirements. To provide a thin film thickness measurement unit.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 박막두께 측정유니트를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a thin film thickness measurement unit.

상기 박막두께 측정유니트는 복수의 측정홀들이 일정 간격으로 형성된 모니터링 웨이퍼와; 상기 측정홀들 각각의 내부에 마련되어, 상기 측정홀들에 증착되는 박막의 두께를 측정하는 박막측정부를 포함한다.The thin film thickness measuring unit includes a monitoring wafer having a plurality of measuring holes formed at regular intervals; And a thin film measuring unit provided in each of the measuring holes to measure a thickness of the thin film deposited in the measuring holes.

여기서, 상기 측정홀들은 일정공간이 형성되고, 상기 모니터링 웨이퍼의 상부와 하부를 관통하고, 상기 상부의 직경보다 상기 하부의 직경이 작도록 형성되는 것이 바람직하다.Here, the measuring holes are formed in a predetermined space, penetrates the upper and lower portions of the monitoring wafer, it is preferably formed so that the diameter of the lower portion than the diameter of the upper portion.

그리고, 상기 박막측정부는 상기 측정홀의 일정 공간에 위치되고 일정 두께를 갖는 쿼츠와, 상기 쿼츠의 상면에 부착된 상부전극과, 상기 쿼츠의 하면에 부착된 하부전극과, 상기 하부전극과 전기적으로 연결되는 주파수 발진기와, 상기 주파수 발진기와 전기적으로 연결되어 발진된 주파수가 저장되는 제어기를 구비하되,The thin film measuring unit is electrically connected to the quartz positioned in a predetermined space of the measuring hole and having a predetermined thickness, an upper electrode attached to an upper surface of the quartz, a lower electrode attached to a lower surface of the quartz, and the lower electrode. A frequency oscillator, the controller being electrically connected to the frequency oscillator and storing the oscillated frequency,

상기 상부전극의 상면은 상기 측정홀의 상부 내측면에 접하고, 상기 하부전극의 저면은 상기 측정홀의 하부 내측면을 향하여 위치하며, 상기 주파수 발진기는 상기 모니터링 웨이퍼의 외부에 위치되는 것이 바람직하다.The upper surface of the upper electrode is in contact with the upper inner surface of the measuring hole, the lower surface of the lower electrode is located toward the lower inner surface of the measuring hole, the frequency oscillator is preferably located outside the monitoring wafer.

또한, 상기 하부전극의 저면과 상기 측정홀의 하부 내측면은 탄성스프링에 의하여 서로 탄성지지되는 것이 바람직하다.In addition, the bottom surface of the lower electrode and the lower inner surface of the measurement hole is preferably elastically supported by each other by an elastic spring.

또한, 상기 측정홀의 일정공간에는 상기 쿼츠로부터 일정거리 이격되도록 절연체가 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that an insulator is provided in a predetermined space of the measurement hole to be spaced apart from the quartz by a predetermined distance.

이하, 첨부되는 도면들을 참고로 하여, 본 발명의 실시예를 따르는 박막측정 유니트에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a thin film measuring unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 박막두께 측정유니트를 보여주는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 선 A-A'를 따르는 단면도이다. 도 3은 본 발명에 따르는 박막측정부를 개략적으로 보여주는 단면도이다.1 is a view showing a thin film thickness measuring unit of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'shown in FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a thin film measuring unit according to the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조로 하면, 본 발명의 박막두께 측정유니트는 복수의 측정홀들(W1)이 일정 간격으로 형성된 모니터링 웨이퍼(W)와; 상기 측정홀들(W1) 각각의 내부에 마련되어, 상기 측정홀들(W1)에 증착되는 박막의 두께를 측정하는 박막측정부를 구비한다.1 to 3, the thin film thickness measuring unit of the present invention includes a monitoring wafer W having a plurality of measuring holes W1 formed at regular intervals; A thin film measuring unit is provided in each of the measuring holes W1 and measures a thickness of the thin film deposited in the measuring holes W1.

여기서, 상기 측정홀들(W1)은 일정공간이 형성되고, 상기 모니터링 웨이퍼(W)의 상부와 하부를 관통하고, 상기 상부의 직경보다 상기 하부의 직경(W2)이 작도록 형성될 수 있다.Here, the measurement holes W1 may be formed such that a predetermined space is formed, penetrates the upper and lower portions of the monitoring wafer W, and the diameter W2 of the lower portion is smaller than the diameter of the upper portion.

그리고, 상기 박막측정부는 상기 측정홀(W1)의 일정 공간에 위치되고 일정 두께를 갖는 쿼츠(210)와, 상기 쿼츠(210)의 상면에 부착된 상부전극(220)과, 상기 쿼츠(210)의 하면에 부착된 하부전극(230)과, 상기 하부전극(230)과 전기적으로 연결되는 주파수 발진기(250)를 구비할 수 있다.The thin film measuring unit is located in a predetermined space of the measurement hole W1 and has a predetermined thickness (210), an upper electrode (220) attached to an upper surface of the quartz (210), and the quartz (210). The lower electrode 230 is attached to the lower surface of the, and may be provided with a frequency oscillator 250 electrically connected to the lower electrode 230.

여기서, 상기 상부전극(220)의 상면은 상기 측정홀(W1)의 상부 내측면에 접하고, 상기 하부전극(230)의 저면은 상기 측정홀(W1)의 하부 내측면을 향하여 위치하며, 상기 주파수 발진기(250)는 상기 모니터링 웨이퍼(W)의 외부에 위치될 수 있다.Here, the upper surface of the upper electrode 220 is in contact with the upper inner surface of the measuring hole (W1), the lower surface of the lower electrode 230 is located toward the lower inner surface of the measuring hole (W1), the frequency Oscillator 250 may be located outside the monitoring wafer (W).

또한, 상기 하부전극(230)의 저면과 상기 측정홀(W1)의 하부 내측면은 탄성스프링(240)에 의하여 서로 탄성지지될 수 있다.In addition, the bottom surface of the lower electrode 230 and the lower inner surface of the measurement hole (W1) may be elastically supported by each other by the elastic spring 240.

또한, 상기 측정홀(W1)의 일정공간에는 상기 쿼츠(210)로부터 일정거리 이격되도록 절연체(260)가 구비될 수 있다.In addition, the insulator 260 may be provided in a predetermined space of the measurement hole W1 to be spaced apart from the quartz 210 by a predetermined distance.

여기서, 상기 상부전극(220)은 접지될 수 있다.Here, the upper electrode 220 may be grounded.

다음은, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 박막두께 측정유니트의 작용 및 효과를 설명하도록 한다.Next, the operation and effects of the thin film thickness measurement unit of the present invention having the configuration as described above will be described.

도 1에 도시된 바와 같은 모니터링 웨이퍼(W)를 준비한다. 이와 같이 준비된 웨이퍼(W)는 증착장치의 공정챔버(미도시)의 내부로 이송되어 위치된다.The monitoring wafer W as shown in FIG. 1 is prepared. The wafer W thus prepared is transferred to and placed in a process chamber (not shown) of the deposition apparatus.

상기와 같이 위치된 모니터링 웨이퍼(W)의 상면에 증착공정을 진행한다. 증착공정은 공정챔버의 내부에 증착용 공정가스가 공급됨에 따라 가스의 종류에 따른 막이 상기 모니터링 웨이퍼(W)의 상면에 증착된다.The deposition process is performed on the upper surface of the monitoring wafer W positioned as described above. In the deposition process, as the deposition process gas is supplied into the process chamber, a film according to the type of gas is deposited on the upper surface of the monitoring wafer (W).

이와 같이 박막이 모니터링 웨이퍼(W)의 상면에 증착됨에 따라서, 측정홀들(W1)의 내부에 위치된 상부전극(220)의 상면에도 박막이 형성된다. 이때, 상기 상부전극(220)의 상면에 박막이 형성됨에 따라서 공진 주파수는 가변된다. 따라서, 이와 같이 가변되는 공진 주파수는 주파수 발진기(250)에서 체크된다.As the thin film is deposited on the upper surface of the monitoring wafer W, the thin film is formed on the upper surface of the upper electrode 220 positioned inside the measurement holes W1. In this case, as the thin film is formed on the upper surface of the upper electrode 220, the resonance frequency is variable. Therefore, the resonant frequency thus varied is checked in the frequency oscillator 250.

그러므로, 다수개의 측정홀들(W1)의 내부에 마련된 상부전극(220)의 상면에 증착되는 박막의 두께는 서로 다를 수 있다. 또한, 이와 같이 복수의 위치에서 측정된 공진 주파수는 주파수 발진기(250)와 전기적으로 연결되는 제어기(미도시)로 전송된다.Therefore, the thicknesses of the thin films deposited on the upper surface of the upper electrode 220 provided in the plurality of measurement holes W1 may be different from each other. In addition, the resonant frequencies measured at the plurality of positions are transmitted to a controller (not shown) electrically connected to the frequency oscillator 250.

따라서, 상기 제어기는 모니터링 웨이퍼(W)의 복수의 위치에 형성된 측정홀들(W1)에서 측정된 공진 주파수 값들이 저장된다.Therefore, the controller stores the resonance frequency values measured in the measurement holes W1 formed at the plurality of positions of the monitoring wafer W.

또한, 상기 제어기가 모니터(미도시)와 전기적으로 더 연결되는 경우에, 상기 공진주파수 값들은 웨이퍼(W)의 측정홀들(W1)의 위치별에 따라 가시적으로 표시하여 줄 수 있다.In addition, when the controller is further electrically connected to the monitor (not shown), the resonance frequency values may be visually displayed according to the position of the measurement holes W1 of the wafer W. FIG.

따라서, 작업자는 상기와 같이 측정홀들(W1)에 따른 공진 주파수값을 통하여 측정홀들 별 박막두께값을 인지할 수 있다.Therefore, the operator can recognize the thin film thickness value for each measurement hole through the resonance frequency value according to the measurement holes W1 as described above.

이에 따라, 웨이퍼(W)에 대한 증착조건에 따라 웨이퍼 위치별 증착조건의 variation을 고려할 수 있다.Accordingly, variation in deposition conditions for each wafer position may be considered according to deposition conditions for the wafer W. FIG.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 모니터링 웨이퍼를 준비하고 이와 같은 모니터링 웨이퍼의 상면 다수 위치에 수정진동자를 설치함으로써, 수동진동자에서 측정되는 공진주파수를 통하여 박막두께값을 알 수 있으므로, 웨이퍼 상면 위치에 따른 증착요건의 variation을 알 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the thin film thickness value can be known through the resonant frequency measured by the passive vibrator by preparing a monitoring wafer and installing crystal vibrators at the plurality of positions on the upper surface of the monitoring wafer. There is an effect of knowing the variation of deposition requirements according to the location.

또한, 발명은 별도의 두께측정장치를 사용하지 않고, 상기와 같은 모니터링 웨이퍼를 사용하여 증착요건을 파악함으로써, 박막두께 측정 및 증착요건을 파악하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention does not use a separate thickness measuring device, by using the above-described monitoring wafer to determine the deposition requirements, it is effective to reduce the time required to determine the thin film thickness measurement and deposition requirements.

Claims (5)

복수의 측정홀들이 일정 간격으로 형성된 모니터링 웨이퍼;A monitoring wafer having a plurality of measuring holes formed at regular intervals; 상기 측정홀들 각각의 내부에 마련되어, 상기 측정홀들에 증착되는 박막의 두께를 측정하는 박막측정부를 포함하는 박막두께 측정유니트.And a thin film measuring unit provided inside each of the measuring holes to measure a thickness of the thin film deposited in the measuring holes. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측정홀들은 일정공간이 형성되고, 상기 모니터링 웨이퍼의 상부와 하부를 관통하고, 상기 상부의 직경보다 상기 하부의 직경이 작도록 형성되는 것을 특징으로 하는 박막두께 측정유니트.The measuring holes have a predetermined space, the thin film thickness measuring unit, characterized in that penetrating the upper and lower portions of the monitoring wafer, the diameter of the lower portion is smaller than the diameter of the upper portion. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 박막측정부는 상기 측정홀의 일정 공간에 위치되고 일정 두께를 갖는 쿼츠와, 상기 쿼츠의 상면에 부착된 상부전극과, 상기 쿼츠의 하면에 부착된 하부전극과, 상기 하부전극과 전기적으로 연결되는 주파수 발진기와, 상기 주파수 발진기와 전기적으로 연결되어 발진된 주파수가 저장되는 제어기를 구비하되,The thin film measuring unit is positioned in a predetermined space of the measurement hole and has a predetermined thickness, an upper electrode attached to an upper surface of the quartz, a lower electrode attached to a lower surface of the quartz, and a frequency electrically connected to the lower electrode. An oscillator is provided, and the controller is electrically connected to the frequency oscillator and stores the oscillated frequency. 상기 상부전극의 상면은 상기 측정홀의 상부 내측면에 접하고, 상기 하부전극의 저면은 상기 측정홀의 하부 내측면을 향하여 위치하며, 상기 주파수 발진기는 상기 모니터링 웨이퍼의 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 박막두께 측정유니트.The upper surface of the upper electrode is in contact with the upper inner surface of the measuring hole, the lower surface of the lower electrode is located toward the lower inner surface of the measuring hole, the frequency oscillator is characterized in that the thin film thickness is located outside the monitoring wafer Measuring unit. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 하부전극의 저면과 상기 측정홀의 하부 내측면은 탄성스프링에 의하여 서로 탄성지지되는 것을 특징으로 하는 박막두께 측정유니트.The lower surface of the lower electrode and the lower inner surface of the measuring hole are elastically supported by each other by the elastic spring, the thin film thickness measuring unit. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 측정홀의 일정공간에는 상기 쿼츠로부터 일정거리 이격되도록 절연체가 구비되는 것을 특징으로 하는 박막두께 측정유니트.The thin film thickness measurement unit, characterized in that the insulator is provided in a predetermined space of the measurement hole spaced apart from the quartz.
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