KR100788363B1

KR100788363B1 - Method for verifying optical-transmittance of metal film

Info

Publication number: KR100788363B1
Application number: KR1020060130009A
Authority: KR
Inventors: 김덕중; 최승철
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2008-01-02

Abstract

A method for verifying an optical-transmittance of a metal film is provided to suppress transmission of visible rays by using a nano-spectrum measurement device. A silicon oxide layer having a predetermined thickness is formed on a semiconductor substrate. A metallic thin film as an optical-transmittance target is sequentially deposited on the silicon oxide layer by using a CVD(Chemical Vapor Deposition) method or a PVD(Physical Vapor Deposition) method. A reflectance is continuously measured according to each thickness of the metallic thin films. The reflectance of each wavelength is converted to an optical-transmittance by multiplying the reflectance by a photonic constant. A luminous intensity graph is converted according to a thickness thereof by numerating an internal area thereof. A point having a minus value is detected as a minimum thickness for suppressing the optical-transmittance by differentiating the luminous intensity graph.

Description

Method for verifying optical-transmittance of metal film

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 증가된 두께의 금속 박막에 대해 파장별로 측정된 반사율을 도시한 그래프. 1 is a graph showing the reflectance measured for each wavelength for a metal thin film of increased thickness according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 도 1에 도시된 파장별로 측정된 반사율을 광량으로 환산한 그래프. FIG. 2 is a graph in which light is converted into reflectance measured for each wavelength shown in FIG. 1 according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 도 2의 그래프를 금속 박막의 두께별로 변환한 광도를 도시한 그래프. 3 is a graph showing the brightness converted by the thickness of the metal thin film of the graph of Figure 2 according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 금속 막의 광 투과도 검증 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자에 구비되는 금속 박막의 광 투과 억제를 위한 최소 두께를 검증하는 금속 막의 광 투과도 검증 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for verifying light transmittance of a metal film, and more particularly, to a method for verifying light transmittance of a metal film for verifying a minimum thickness for suppressing light transmission of a metal thin film provided in a semiconductor device.

최근 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 및 CIS(Cmos Image Sensor) 등의 제조기술에서는 구성 재질의 전기적 특성뿐만 아니라 물리적인 특성의 제어도 중요한 이슈(issue)로 다루어 지고 있다. 특히, 금속 박막의 빛에 대한 투과도에 대한 특성은 최근 CIS 소자에서 중요한 물질 특성으로 대두하고 있다. Recently, in manufacturing technologies such as MEMS (Micro Electro Mechanical System) and CIS (Cmos Image Sensor), the control of physical properties as well as electrical properties of constituent materials is being treated as an important issue. In particular, the property of the light transmittance of the metal thin film is emerging as an important material property in the recent CIS device.

금속은 일반적으로 그 내부의 자유전자로 인해서 가시광선을 산란시켜 불투명한 특성이 있지만, 금속 박막의 경우는 너무 얇은 막이라서 자유전자가 부족하여 가시광선의 모든 파장을 억제하기 위한 임계 두께가 있으며, 이는 금속 박막의 재질 마다 다른 두께 값을 가지는 특성이 있다. Metals generally have opaque properties by scattering visible light due to free electrons inside them, but metal thin films are so thin that there is a lack of free electrons, so there is a critical thickness to suppress all wavelengths of visible light. Each material of the metal thin film has a characteristic of having a different thickness value.

그러나, 이와 같은 금속 박막의 광 투과도에 대한 측정을 반도체 팹 라인(FAB LINE)의 제조과정에서 측정장비로 측정하는 것은 매우 어려운 일이고 반도체 소자에서 평가를 해야하는 등 비용이 많이 들고 시간도 많이 소모된다. However, it is very difficult to measure the light transmittance of the metal thin film by measuring equipment in the manufacturing process of the semiconductor fabrication line (FAB LINE), and it is expensive and time consuming, such as the evaluation in the semiconductor device. .

본 발명은 금속 박막의 광 투과 억제(blocking)를 위한 최소 두께를 검증할 수 있는 광 투과도 검증 방법을 제공하는데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a light transmittance verification method capable of verifying a minimum thickness for blocking light transmission of a metal thin film.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 기판상에 실리콘 산화막을 소정의 두께로 형성하는 단계; 상기 실리콘 산화막상에 광 투과도를 검증하고자 하는 금속 박막을 CVD 또는 PVD 방법을 이용하여 소정의 두께씩 순차적으로 증착하는 단계; 상기 금속 박막 각각의 두께에 대해 파장별로 반사율을 연속하여 측정하는 단계; 상기 반사율에 대해 포토픽(photopic) 상수를 곱하여 각 파장에 대한 반사율을 광도로 환산하는 단계; 상기 광도에 관한 그래프의 내부 면적을 수치화하여 두께별 광도 그래프로 변환하는 단계; 및 상기 두께별 광도 그래프에 대해 미분을 수행하여 마이너스 값을 가지는 포인트를 광 투과를 억제하는 최소 두께로 검출하 는 단계를 포함하는 금속 막의 광 투과도 검증 방법에 관한 것이다. The present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a silicon oxide film to a predetermined thickness on a semiconductor substrate; Sequentially depositing a metal thin film on which the light transmittance is to be verified on the silicon oxide film by a predetermined thickness using a CVD or PVD method; Continuously measuring reflectance for each thickness of the metal thin film for each wavelength; Multiplying the reflectance by a photopic constant to convert the reflectance for each wavelength into a light intensity; Converting the inner area of the graph with respect to the luminance into a luminance graph for each thickness; And detecting a point having a negative value as a minimum thickness that suppresses light transmission by performing a derivative on the lightness graph for each thickness.

본 발명의 상기 실리콘 산화막을 형성하는 단계에서 상기 소정의 두께는 상쇄 보강 간섭을 확인하기 위해 10KÅ 인 것을 특징으로 한다. In the step of forming the silicon oxide film of the present invention, the predetermined thickness is characterized in that 10KÅ to confirm the destructive interference interference.

본 발명의 상기 금속 박막을 순차적으로 증착하는 단계에서 상기 소정의 두께는 80 ~ 100Å의 두께 범위인 것을 특징으로 한다. In the step of sequentially depositing the metal thin film of the present invention, the predetermined thickness is characterized in that the thickness range of 80 ~ 100Å.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 증가된 두께의 금속 박막에 대해 파장별로 측정된 반사율을 도시한 그래프이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 도 1에 도시된 파장별로 측정된 반사율을 광량으로 환산한 그래프이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 도 2의 그래프를 금속 박막의 두께별로 변환한 광도를 도시한 그래프이다. 1 is a graph illustrating reflectances measured for each wavelength of a metal thin film having an increased thickness according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph illustrating reflectances measured for each wavelength shown in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention. 3 is a graph converted to the amount of light, and FIG. 3 is a graph illustrating the intensity of light converted from the graph of FIG.

본 발명의 실시예에 따른 광 투과도 검증 방법을 위해서 먼저, 소정의 반도체 기판상에 실리콘 산화막을 10KÅ의 두께로 형성하고 검증하고자 하는 Ti 등의 금속 박막을 CVD 또는 PVD 방법을 이용하여 100Å 이하의 두께, 예를 들어 80 ~ 100Å의 두께씩 순차적으로 증착한다. 여기서, 실리콘 산화막을 10KÅ의 두께로 형성하는 이유는 본 발명의 실시예에 따른 광 투과도 검증과정에서 상쇄 보강 간섭을 충분이 확인하기 위한 것이다. In order to verify the light transmittance according to an embodiment of the present invention, first, a silicon oxide film is formed on a predetermined semiconductor substrate to a thickness of 10 K 하고 and a metal thin film such as Ti to be verified has a thickness of 100 μs or less using CVD or PVD method. , For example, sequentially deposited by a thickness of 80 ~ 100Å. Here, the reason for forming the silicon oxide film to a thickness of 10KÅ is to confirm the sufficient constructive interference interference in the light transmittance verification process according to an embodiment of the present invention.

이때, CVD 또는 PVD 방법을 이용하여 80 ~ 100Å의 두께씩 Ti 금속 박막을 증착함에 따라, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 증착된 두께의 금속 박막에 대해 나노 스펙트럼(Nano spectrum) 측정 장비를 사용하여 가시광선 파장 대의 모든 파장에서의 연속 반사율을 측정한다. At this time, by depositing a Ti metal thin film by a thickness of 80 ~ 100Å by CVD or PVD method, as shown in Figure 1 using a nano spectrum measurement equipment for each deposited metal thin film thickness The continuous reflectance at all wavelengths in the visible wavelength range is measured.

각각의 두께별로 증착된 금속 박막의 연속 반사율을 측정한 후, 도 2에 도시된 바와 같이 포토픽(photopic) 상수를 이용하여 380nm ~ 780nm의 가시광선 파장 대에서 각 파장에 대한 반사율을 광도로 환산한다. 즉, 포토픽 상수는 반사율과 광도의 관계를 나타내는 상수로서, 예를 들어 400nm의 파장에서 측정된 0.47의 반사율에 대해 400nm 파장에 대한 포토픽 상수를 곱하여 광도를 구할 수 있다. After measuring the continuous reflectance of the metal thin film deposited for each thickness, using the photopic constant as shown in Fig. 2 converted the reflectance for each wavelength in the visible light wavelength range of 380nm ~ 780nm as light intensity do. That is, the photopic constant is a constant representing the relationship between reflectance and luminous intensity. For example, the luminous intensity can be obtained by multiplying the photopic constant for the 400 nm wavelength by the reflectance of 0.47 measured at the wavelength of 400 nm.

이와 같이 각 파장에 대한 반사율을 광도로 환산하면 도 2에 도시된 바와 같은 그래프로 검출되고, 이러한 광도의 그래프에 대해 각 그래프의 내부 면적을 구하여 수치화하면 도 3에 도시된 바와 같은 그래프로 변환될 수 있다. As such, when the reflectance of each wavelength is converted into luminance, it is detected as a graph as shown in FIG. 2, and when the inner area of each graph is obtained and digitized with respect to the graph of the luminance, it is converted into a graph as shown in FIG. 3. Can be.

도 2에 도시된 그래프의 X축의 단위는 예를 들어 1nm로 설정되면, 광도값에 관한 Y축의 값을 더하여 그래프의 내부 면적을 구하고, 계산된 그래프의 내부 면적의 값을 두께별로 대응하도록 수치화하여 도 3의 그래프로 변환한다. If the unit of the X-axis of the graph shown in FIG. 2 is set to, for example, 1 nm, the internal area of the graph is obtained by adding the values of the Y-axis with respect to the luminous intensity value, and the numerical value of the calculated inner area of the graph corresponds to each thickness. Convert to the graph of FIG.

이후, 도 3에 도시된 그래프에 대해 기울기를 구하여, 즉 1차 미분을 수행하여 미분치가 처음으로 마이너스의 값을 가지는 포인트를 검출하면 Ti 490Å의 포인트에서의 두께 값이 가시광선의 투과를 억제(blocking)하기 위한 Ti 금속 박막의 최소 두께로서 확인하게 된다. Then, when the slope is obtained from the graph illustrated in FIG. 3, that is, the first derivative is performed to detect the point where the derivative value has a negative value for the first time, the thickness value at the point of Ti 490 억제 blocks the transmission of visible light. It is confirmed as the minimum thickness of the Ti metal thin film.

따라서, 별도의 투과도 검증을 위한 고가의 장비 또는 이를 검증하기 위한 다이오드 등의 소자 제작이 필요 없이 보통의 반도체 공정 라인에 설치되어 있는 나노 스펙트럼(Nano spectrum) 측정 장비를 사용하여 가시광선의 투과를 억제(blocking)하기 위한 금속 박막의 최소 두께를 확인할 수 있다. Therefore, the transmission of visible light is suppressed by using a nano spectrum measurement equipment installed in a normal semiconductor processing line without the need for manufacturing expensive equipment for verifying transmittance or a diode for verifying the same. The minimum thickness of the metal thin film for blocking can be confirmed.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation.

또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. In addition, those skilled in the art will understand that various implementations are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상기한 바와 같이 본 발명은 별도의 투과도 검증을 위한 고가의 장비 또는 이를 검증하기 위한 다이오드 등의 소자 제작이 필요 없이 보통의 반도체 공정 라인에 설치되어 있는 나노 스펙트럼 측정 장비를 사용하여 가시광선의 투과를 억제하기 위한 금속 박막의 최소 두께를 확인할 수 있다. As described above, the present invention suppresses the transmission of visible light by using a nano-spectral measurement equipment installed in a normal semiconductor processing line without the need for manufacturing an expensive device for verifying the transmittance or a diode for verifying the same. The minimum thickness of the metal thin film can be confirmed.

Claims

Forming a silicon oxide film to a predetermined thickness on the semiconductor substrate;

Sequentially depositing a metal thin film on which the light transmittance is to be verified on the silicon oxide film by a predetermined thickness using a CVD or PVD method;

Continuously measuring reflectance for each thickness of the metal thin film for each wavelength;

Multiplying the reflectance by a photopic constant to convert the reflectance for each wavelength into a light intensity;

Converting the inner area of the graph with respect to the luminance into a luminance graph for each thickness; And

Performing a derivative on the luminance graph for each thickness to detect a point having a negative value as a minimum thickness that suppresses light transmission

Light transmittance verification method of a metal film comprising a.

The method of claim 1,

In the step of forming the silicon oxide film

And said predetermined thickness is 10 KÅ to confirm canceling constructive interference.

The method of claim 1,

In the step of sequentially depositing the metal thin film

The predetermined thickness is a light transmittance verification method of the metal film, characterized in that the thickness range of 80 ~ 100Å.

The method of claim 1,

Measuring the reflectance continuously

Method for verifying the light transmittance of a metal film, characterized in that by measuring the wavelength reflectance for each thickness of the metal thin film using a nano spectrum measuring equipment continuously.