KR100791716B1 - 식각 챔버에서의 앤드포인트 검출장치 및 드라이 클리닝방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식각챔버에서의 앤드포인트 검출장치 및 드라이 클리닝 방법에 관한 것으로서, 식각챔버에서의 드라이 크리닝시, 복수의 화학반응에 해당하는 파장을 통과시키고 통과한 복수 파장의 증감 변화를 확인하여 에칭 처리 앤드포인트를 검출 할 수 있도록 한 분광수단이 포함된다. 따라서 본 발명은, DPS(Decoupled Plasma Source) 챔버에서의 드라이 크리닝시 CCD(Charge Coupled Device:전하결합소자)를 이용한 분광수단을 통하여 단파장 뿐만 아니라 여러 파장의 조합을 통해 앤드포인트를 보다 명확하게 검출할 수 있게 되어 챔버 내부의 손상이 최소화되어 수명이 연장되고, 공정 시간이 단축되며, 안정적인 에칭이 가능한 효과가 있다.
식각챔버, 앤드포인트, 검출, CCD
Description
도 1은 종래에 식각 챔버의 내부에 증착된 플라즈마 화학 반응 상태를 보여주는 그래프이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분광수단의 개략도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식각 챔버에서의 드라이 클리닝 방법을 도시한 흐름도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 앤드포인트의 예이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 분광수단 11 : 슬릿부
12 : 분산광 13 : CCD
14 : 제어부
본 발명은 반도체 기판을 플라즈마 처리하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DPS(Decoupled Plasma Source) 챔버에서의 드라이 크리닝시 복수의 파장 조합을 이용하여 챔버 식각의 앤드포인트를 보다 정확히 결정하기 위하여 개선된 식각 챔버에서의 앤드포인트 검출장치 및 드라이 클리닝 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 처리 동안, 실리콘 기판위에 패턴화된 컨택 또는 바이어스내 또는 미세한 라인을 따라 물질을 에칭 또는 제거하기 위해 건식 플라즈마 에칭 공정이 이용되는 바, 포토레지스트층이 형성된 반도체 기판이 챔버 내에 위치하면 혼합 가스가 챔버내로 유입되고, RF 전력 전달 또는 예를 들어 전자 사이클로트론 공명(ECR)을 이용한 마이크로웨이브 전력 전달을 통해 가열된 전자에 의해 플라즈마가 형성된다.
한편, DPS(Decoupled Plasma Source) 챔버에서 실리콘 식각 또는 폴리 실리콘 식각이 이루어지는 경우, 로트(LOT)의 진행에 따라 챔버의 돔 및 내부에 플라즈마 화학종이 증착되고, 이는 사용되는 플라즈마 화학종에 따라 증착 상태가 달라지게 된다.
이는 웨이퍼 식각률이 진행되는 챔버 내부의 증착 상태에 따라 민감할 뿐만 아니라, 즉 화학종 증착으로 인한 불안정은 웨이퍼 에칭 진행 중 중대한 에러를 제공할 가능성이 높다.
따라서 챔버 내부에 증착된 화학종을 제거하기 위해 대체적으로 1로트 진행 전에 CH4, O2 플라즈마를 이용한 드라이 크리닝이 이용되어 지고 있다.
그런데, 기존의 드라이 크리닝 방법은 일정 시간 동안의 에칭을 통하여 이루어지는데, 이 때 드라이 크리닝의 적절한 종료 시점인 앤드포인트를 정하기에는 다 소 무리가 있었다.
여기서 앤드포인트라 함은, 에칭 단계 또는 공정의 시기 적절한 완료에 필요한 제어 진단 시점을 의미하고, 특히 특정 에칭 완료의 감지 또는 에칭 전면이 에칭 정지층에 이르렀을 때를 의미한다.
즉, 종래에 앤드포인트의 검출을 위해 사용되는 하나의 방법으로 광 방출 분광기(OES:Optical Emission Spectroscopy)를 사용하여 시기 적절하게 미리 정해진 파장에서 방출 강도를 모니터 하는 것이 사용되고 있으나, 도 1의 그래프와 같이 파장의 기울기가 완만하여 에칭의 앤드포인트를 결정짓기가 쉽지 않았다.
이에 따라 에칭 처리 앤드포인트가 잘못 감지되면 그때 과도한 에칭으로 인한 부위의 심각한 언더컷이 발생하거나, 언더 에칭으로 인한 부위의 국부적인 에칭 완료가 발생할 수 있다. 결과적으로, 과도한 에칭으로 인한 챔버 내부의 손상뿐만 아니라 불필요한 공정 시간을 증가시켜 생산성 측면에서도 매우 불리한 점으로 작용되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, DPS(Decoupled Plasma Source) 챔버에서의 드라이 크리닝시 CCD(Charge Coupled Device:전하결합소자)를 이용한 분광수단을 통하여 단파장 뿐만 아니라 여러 파장의 조합을 통해 앤드포인트를 보다 명확하게 검출할 수 있도록 한 식각 챔버에서의 앤드포인트 검출장치 및 드라이 클리닝 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 식각 챔버에서의 앤드포인트 검출장치에 있어서, 식각챔버에서의 드라이 크리닝시, 복수의 화학반응에 해당하는 파장을 통과시키고 통과한 복수 파장의 증감 변화를 확인하여 에칭 처리 앤드포인트를 검출 할 수 있도록 한 분광수단이 포함되는 것을 특징으로 하는 식각 챔버에서의 앤드포인트 검출장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 식각 챔버를 드라이 클리닝하는 방법에 있어서, 식각 챔버에 드라이 클리닝을 실시하는 단계와, 식각 챔버내부의 화학반응에 의해 발생되는 복수의 파장을 검출하는 단계와, 검출된 복수의 파장 중 어느 하나의 파장이 급격하게 감소하는 지점과 다른 하나의 파장이 급격하게 증가하는 지점을 조합하여 앤드포인트를 결정하는 단계를 포함하는 식각 챔버의 드라이 클리닝 방법을 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분광수단의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식각 챔버에서의 드라이 클리닝 방법을 도시한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 앤드포인트의 예이다.
본 발명은, 미도시된 식각 챔버에서 실리콘 식각 또는 폴리 실리콘 식각이 이루어지는 경우, 로트(LOT)의 진행에 따라 챔버의 돔 및 내부에 플라즈마 화학종이 증착되고, 이 증착된 화학종의 제거를 위하여 식각 챔버의 드라이 클리닝이 실시된다. 이 때, 드라이 클리닝의 종료 시점을 명확히 찾기 위하여 분광수단(10)이 포함된다.
분광수단(10)은 도 2에서와 같이, 슬릿부(11)와 분산광(12) 그리고 CCD(13:Charge Coupled Device:전하결합소자)와, 앤드포인트를 검출하는 제어부(14)로 크게 구성되어 식각 챔버에서의 드라이 크리닝시, 복수의 화학반응에 해당하는 파장을 통과시키고 통과한 복수 파장의 현저한 증감 변화를 확인하여 에칭 처리 앤드포인트를 검출 할 수 있도록 한 것이다.
여기서 슬릿부(11)는 입구부에 설치되며, 분산광(12)은 구면 렌즈의 형태로 하여 슬릿부(11)의 하측으로 일정 거리 이격되어 슬릿부(11)를 통과한 파장을 산란시키도록 설치되고, CCD(13)는 분산광(12)의 하측에서 분산광(12)으로부터 산란된 파장을 수신하고 분산시키도록 설치된다.
또한, 제어부(14)는 마이크로프로세서, 메모리, 및 플라즈마 식각 처리 시스템으로부터 출력을 모니터하는 것을 포함한다.
이와 같은 구성에 따른 식각공정에서의 앤드포인트 검출방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 식각 챔버에서의 드라이 클리닝 방법은, 각 챔버에 드라이 클리닝을 실시하는 단계(100)와, 식각 챔버내부의 화학반응에 의해 발생되는 복수의 파장을 검출하는 단계(110)와, 검출된 복수의 파장 중 어느 하나의 파장이 급격하게 감소하는 지점과 다른 하나의 파장이 급격하게 증가하는 지점을 조합하여 앤드포인트를 결정하는 단계(120)를 포함한다.
각 단계에 따른 검출 방법을 좀 더 상세히 설명하면, 먼저, 단계(100)는 식 각 챔버에서 실리콘 식각 또는 폴리 실리콘 식각이 이루어지는 경우, 로트(LOT)의 진행에 따라 챔버의 돔 및 내부에 플라즈마 화학종이 증착되고, 이 증착된 화학종의 제거를 위하여 식각 챔버의 드라이 클리닝이 실시된다.
이 때, 단계(110)에서는 분광수단(10)에서 파장을 슬릿부(11)와 분산광(12)과 CCD(13)통과시켜서 파장을 검출하게 되며, 예를 들어, 도 4에서의 그래프와 같이 식각 챔버의 내부에 증착되어 있던 실리콘(Si)과 F(불소)의 반응에서 초기에 SiF계열의 Si의 하부 레이어가 드러나면서 급격히 감소되고, 이와 반대로 F는 반응할 물질이 감소되어지므로 증가됨을 알 수 있다.
그리고 단계(120)에서는 제어부(14)로부터 단계(110)에서 검출된 복수의 파장 중 어느 하나의 파장이 급격하게 감소하는 지점과 다른 하나의 파장이 급격하게 증가하는 지점을 조합하여 앤드포인트를 결정하게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 식각챔버에서의 앤드포인트 검출장치 및 드라이 클리닝 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 식각 챔버에서의 앤드포인트 검출장치 및 드라이 클리닝 방법은, DPS(Decoupled Plasma Source) 챔버에서의 드라 이 크리닝시 CCD(Charge Coupled Device:전하결합소자)를 이용한 분광수단을 통하여 단파장 뿐만 아니라 여러 파장의 조합을 통해 앤드포인트를 보다 명확하게 검출할 수 있게 되어 챔버 내부의 손상이 최소화되어 수명이 연장되고, 공정 시간이 단축되며, 안정적인 에칭이 가능한 효과가 있다.
Claims (4)
- 식각 챔버에서의 앤드포인트 검출장치에 있어서,상기 식각챔버에서의 드라이 크리닝시, 복수의 화학반응에 해당하는 파장을 통과시키고 통과한 상기 복수 파장의 증감 변화를 확인하여 에칭 처리 앤드포인트를 검출할 수 있도록 한 분광수단이,포함되는 것을 특징으로 하는 식각 챔버에서의 앤드포인트 검출장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 분광수단은,상기 복수의 화학반응에 해당하는 파장이 통과하는 슬릿부와,상기 슬릿부를 통과한 파장을 산란시키는 분산광과,상기 분산광의 산란된 파장을 수신하고 분산시키는 CCD(Charge Coupled Device:전하결합소자)와,상기 분산된 파장에 대하여 증감 변화를 확인하고 분석하여 앤드포인트를 결정하는 제어부로,구성되는 것을 특징으로 하는 식각 챔버에서의 앤드포인트 검출장치.
- 식각 챔버를 드라이 클리닝하는 방법에 있어서,상기 식각 챔버에 드라이 클리닝을 실시하는 단계와,상기 식각 챔버내부의 화학반응에 의해 발생되는 복수의 파장을 검출하는 단 계와,상기 검출된 복수의 파장 중 어느 하나의 파장이 급격하게 감소하는 지점과 다른 하나의 파장이 급격하게 증가하는 지점을 조합하여 앤드포인트를 결정하는 단계,를 포함하는 식각 챔버의 드라이 클리닝 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 식각 챔버내부의 화학반응에 의해 발생되는 복수의 파장을 검출하는 단계에서, 상기 복수의 화학반응에 해당하는 파장이 통과하여 확인할 수 있도록 CCD(Charge Coupled Device:전하결합소자)를 사용하여 상기 앤드포인트의 검출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 식각 챔버의 드라이 클리닝 방법.
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