KR100844298B1 - 처리가스를 이용하여 세정되는 광학적 윈도우를 갖춘 처리실 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 장치는 복수의 벽으로 둘러싸인 반도체 처리실을 구비하는 바, 처리실내에서 웨이퍼를 처리하기 위해 필요한 처리가스원도 구비되고, 처리실의 벽들 중 하나에 윈도우가 장착되며, 이 윈도우에 인접하게 입구가 위치되고서 상기 처리실과 연통된 채로 있는데, 상기 입구는 윈도우상에 부산물의 침착을 방지하면서 처리실내에서 웨이퍼를 처리하기 위해 상기 처리실내로 처리가스를 보내는 상기 처리가스원에 연결되어 있는 한편, 다른 실시예에서는 광원과 분석기구 및 광투과매체를 구비하는 바, 이러한 광투과매체는 광원과 분석기구 사이에 연결되고서, 처리실내로 광을 공급하며 이 처리실의 웨이퍼를 분석하기 위한 윈도우와 정렬되는데, 상기 윈도우는 광투과매체로부터 받은 광을 소정의 각도로 반사하여 처리실내에서 웨이퍼로부터 반사된 광을 방해하지 않도록 되어 있다.

Description

처리가스를 이용하여 세정되는 광학적 윈도우를 갖춘 처리실 {Processing chamber with optical window cleaned using process gas}

도 1은 종래기술의 반도체 처리실을 도시한 단면도이고,

도 2는 처리가스가 부산물을 제거하기 위해 윈도우에 인접한 처리실로 보내어지는, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 처리실의 단면도,

도 3은 본 발명의 윈도우와 다른 관련된 구성품을 상세히 도시한, 도 2의 원으로 둘러싸인 부분의 확대 단면도,

도 4는 윈도우가 처리실의 측벽에 위치되어 있는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 처리실의 단면도이다.

본 발명은 일반적으로 반도체 처리실의 윈도우에 관한 것으로, 특히 상기 윈도우상에 부산물의 침착(沈着)을 효과적으로 방지하는 한편, 상기 처리실내에서 처리가스조성의 변경을 방지하는, 인접한 처리가스입구를 갖춘 반도체 처리실의 윈도우에 관한 것이다.

반도체 제조에서, 여러 처리들은 데이터를 수집하고 반도체 처리실내의 조건을 분석함으로써 검사되는 바, 이는 통상적으로 예컨대 처리실의 측벽에 장착된 윈도우를 이용하여 이행되어 왔다. 도 1은 종래기술에 따른 처리실(12)의 측벽에 장착된 윈도우(10)의 한 예를 도시하는데, 도시된 바와 같이 이 윈도우(10)는 처리실(12)의 측벽에 대해 리세스되어 있다.

여러 처리들이 상기 처리실(12)내에서 이행되는 동안, 중합체 선구물질 및 잔류물의 형태인 부산물이 윈도우(10)에 축적되고, 이는 처리실(12)내의 조건을 분석하고 데이터를 수집하는 데에 방해가 된다. 이러한 어려움을 해결하기 위해서, 통상 비활성가스원(14)이 상기 부산물을 제거하기 위해 윈도우(10)의 앞에서 비활성가스를 보내는 데에 이용된다. 종래기술에 따른 처리실(12)에서, 헬륨(He)이 통상 윈도우(10)를 세정하는 데에 이용된다.

헬륨은 윈도우(10)로부터 중합체 선구물질을 제거하는 데에 효과적인 반면, 이러한 비활성가스의 사용으로 생기는 어려움이 나타나게 되었다. 예컨대, 헬륨은 처리실(12)내에 있는 가스조성을 희석시키거나 변경함으로써 처리실(12)내에서의 처리에 적어도 부분적으로 악영향을 끼친다. 이로써, 헬륨의 흐름율은 최소로 유지되어 많은 양의 가스가 처리실(12)내로 주입되는 것이 방지되어, 마침내 헬륨의 감소된 흐름율은 윈도우(10)로부터 부산물을 제거하는 데에 단지 부분적으로 효과가 있었다. 이 결함을 보상하기 위해 상기 리세스된 영역의 안쪽 끝에 종래의 O링(13)을 갖추어 부산물에 대한 윈도우의 노출을 감소시키지만, 이러한 O링(13)은 통상 처리실내의 웨이퍼를 분석하는 데에 이용되는 설비의 사용을 방해한다.

따라서, 윈도우상에 부산물의 침착을 효과적으로 방지하는 한편, 처리실내에서 처리가스조성의 변경을 방지하면서 상기 처리실내에서 웨이퍼를 분석하는 설비를 이용할 수 있게 하는 광학적 윈도우를 갖춘 반도체 처리실이 필요하게 되었다.

전술된 바와 같이, 처리실내에서의 처리들은 데이터를 수집하고 조건을 분석함으로써 검사되는데, 이러한 수집과 분석에 필요한 설비의 예로는 램프와, 분광계, 광섬유 및, 렌즈를 포함한다. 사용 중에, 상기 광섬유는 그들 사이에 위치된 렌즈를 갖춘 윈도우와 정렬되는 제 1끝을 갖춘다. 상기 광섬유의 제 2끝은 램프 및 분광계 양쪽을 연결하기 위해 두갈래로 갈라진다.

작업동안, 상기 램프와 분광계는 공지된 광끝점 검출방법들 중 어느 하나에 의한 침착이나 에칭 또는 세정과 같은 처리를 검사하기 위해 함께 작동한다. 한 방법에서, 광은 웨이퍼의 밖으로 반사되고, 그 후에 분광계로 관찰된다. 이 분광계는 분광계로부터의 광을, 처리 끝점을 결정하거나 다른 정보를 수집하는 컴퓨터에 의해 차례로 증폭되고 검사되는 전기신호로 전환시키는 광검출기에 연결될 수 있다.

광을 검출하고 단일 윈도우를 통해 반사된 광을 검사해야 할 필요성 때문에 복잡하게 된다. 특히, 유도된 광의 일부가 윈도우로부터 되반사되고, 처리실내의 웨이퍼로부터 반사된 광을 받아들이는 분광계의 성능을 방해하게 된다. 이 반사된 광 또는 노이즈(noise)는 분광계와 이와 관련된 광검출기가 처리실내의 웨이퍼로부터 반사된 광을 실질적으로 나타내는 전기신호를 전달하는 것을 방해한다.

따라서, 처리실내로 광을 유도하고 분석을 위해 노이즈없이 반사된 광을 받아들이는 단일 윈도우를 효과적으로 사용하는 반도체 처리실이 필요하게 되었다.

본 발명은 다수의 벽으로 둘러싸인 반도체 처리실을 구비하는 바, 처리실내에서 웨이퍼를 처리하기 위해 필요한 처리가스원도 구비되고, 처리실의 벽들 중 하나에 윈도우가 장착되며, 이 윈도우에 인접하게 입구가 위치되고서 상기 처리실과 연통된 채로 있는데, 상기 입구는 윈도우상에 부산물의 침착을 방지하면서 처리실내에서 웨이퍼를 처리하기 위해 상기 처리실내로 처리가스를 보내는 상기 처리가스원에 연결되어 있다.

본 발명의 다른 실시예는 광원과 분석기구 및 광투과매체를 구비하는 바, 이러한 광투과매체는 광원과 분석기구 사이에 연결되고서, 처리실내로 광을 유도하며 이 처리실의 내부공간을 분석하기 위한 윈도우와 정렬된다. 이 실시예에서, 상기 윈도우는 광투과매체로부터 받은 광을 소정의 각도로 반사하여 처리실내에서부터 반사된 광을 방해하지 않도록 되어 있어서, 상기 윈도우는 분석기구가 간섭 또는 노이즈 없이 처리실내에서부터 반사된 광을 받아들일 수 있게 한다.

본 발명의 상기 및 다른 장점은 다음의 상세한 설명과 여러 첨부도면으로 명백하게 될 것이다.

이 명세서의 일부를 구성하면서 병합된 첨부도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시하며, 명세서와 함께 본 발명의 원리를 설명한다.

이제, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조로 하는 바, 그 예가 첨부도면에 도시되어 있다.

도 1은 종래기술을 도시하고 있다. 도 2 내지 도 4를 참조로 하면, 본 발명은 반도체 처리실(100)과, 처리가스원(102), 윈도우(104), 및 입구(106)를 구비하고 있다. 상기 처리실(100)은 상부벽(108)과 하부벽(110) 및 다수의 측벽(112)으로 둘러싸인 내부공간을 한정한다. 이러한 처리실(100)은 집적회로를 제조하는 용도의 내용물, 즉 웨이퍼(110)를 처리하는 데에 소용된다. 이러한 처리의 단계에는 웨이퍼(110)를 에칭하는 단계가 포함되는데, 이는 종래 통상적으로 알려진 임의의 기술을 이용하여 성취될 수 있다.

상기 에칭처리를 이행하기 위해서, 처리가스원(102)은 종종 처리가스를 처리실(100)로 보낼 필요가 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 처리가스 또는 플라즈마는 Cl₂+HBr, Cl₂, CF₄, HBr, BCl₃, SF₆, N₂, O₂ 등을 포함할 수 있되, 이들에 한정되지 않는다. 하지만, 처리가스는 에칭이나 집적회로의 제조와 관련된 임의의 다른 처리동안 이용되는 임의의 가스형태를 취할 수 있다.

반도체 제조공정 동안 데이터를 수집할 수 있게 하기 위해서, 윈도우(104)가 처리실(100)의 벽들 중 하나에 장착될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 윈도우(104)는 처리실(100)내에서 웨이퍼(110)를 분석할 수 있게 하기 위해 처리실(100)의 상부벽(108)에 위치된다. 다른 실시예에서, 상기 윈도우(104)는 처리실(100)의 측벽(112)에 위치된다. 이러한 위치에 윈도우(104)를 위치시킴으로써, 웨이퍼(110)의 에칭으로 생성된 임의의 부산물과 처리가스에 관련된 데이터를 수집할 수 있게 된 다. 또 다른 실시예에서, 다수의 윈도우가 상부벽의 중심을 측면으로 접하도록 처리실의 상부벽에 장착될 수 있는데, 곧 알게 될 이유로 이는 임의의 데이터 수집과 분석기술 동안 특히 유용하게 될 것이다. 전술한 실시예들에서, 수집된 데이터와 분석은 반도체 제조공정에 관련된 중요한 정보를 제공하게 된다.

상기 입구(106)는 윈도우(104)에 인접하게 위치되고 처리실(100)과 연통된 채로 남아 있다. 또한, 이 입구(106)는 상기 처리실(100)로 처리가스를 보내는 처리가스원(102)에 연결된다. 이 처리가스는 처리실(100)내의 내용물의 분석을 방해할 수 있는, 윈도우(104) 상의 중합체 선구물질의 침착을 방지하도록 작용한다. 더구나, 종래기술의 비활성가스와는 대조적으로 처리가스를 이용함으로써, 처리실(100)내의 처리가스조성이 웨이퍼(110)를 더욱 효과적으로 처리하기 위해 변하지 않는다. 상기 입구(106)는 처리실용 주처리가스원(102)으로 작용하거나, 다르게는 단지 종래의 처리가스구로부터의 처리가스흐름을 보충할 수 있다.

한 실시예에서, 윈도우(104)는 이 윈도우(104)가 장착되는 처리실의 벽에 대해 움푹 들어간 곳에 있다. 이는 윈도우(104)와 처리실(100) 사이에 위치되어 있는 대체로 직각인 원통형 예비실(114)에 의해 성취된다. 도 3에 아주 잘 도시된 바와 같이, 입구(106)는 예비실(114)의 측벽(113)에 장착되고 윈도우(104)에 인접하게 위치된다.

상기 입구(106)의 특정한 방위는, 처리가스가 예비실(114)의 축에 대해 직각이면서 윈도우(104)의 하부면에 대해 대체로 평행한 방향을 향하도록 되어 있다. 이러한 구조에 의해, 상기 처리가스는 윈도우(104)의 하부면으로부터 임의의 부산 물을 제거하며, 예비실(114)을 통해 처리가스가 웨이퍼(110)를 처리하는 데에 기여하는 처리실(100)로 유도하게 된다. 또한, 처리가스의 흐름은 임의의 부산물 또는 이와 유사한 것이 예비실(114)로 들어가는 것을 방지하기 위해 사실상 계속 될 수 있다.

전술된 바와 같이, 여러 데이터가 수집될 수 있고 시험들이 반도체 처리동안 이행될 수 있어서, 집적회로의 제조를 용이하게 한다. 이러한 분석과 데이터의 수집을 돕기 위해서, 광원(120)과, 분석기구(122), 광투과매체(124) 및, 렌즈(126)를 구비한 시험장비가 구비된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광투과매체(124)는 그들 사이에 위치된 렌즈(126)를 갖춘 윈도우(104)와 정렬되는 제 1끝을 갖춘 광섬유를 구비한다. 이 광섬유의 제 2끝은 광원(120)과 분석기구(122) 양쪽에 연결되기 위해 두갈래로 갈라져 있다. 한 실시예에서, 상기 광원(120)은 램프를 구비하고, 상기 분석기구(122)는 CCD분광계를 구비한다.

도시된 다른 실시예에서, 갈라진 광섬유는 한쌍의 별개의 광섬유로 대체될 수 있다. 한쪽 광섬유는 제 1윈도우를 매개로 램프로부터 처리실로 광을 유도하도록 작용하고, 제 2의 광섬유는 제 2윈도우를 매개로 하여 처리실내의 웨이퍼로부터 반사된 광을 수집하는 데에 이용될 수 있다.

작업 동안, 상기 램프는 처리실(100)내에서 웨이퍼(110) 로부터 반사되도록 하기 위해 광섬유를 통해 광을 유도한다. 램프와 분석기구(122)가 단일한 광섬유를 이용하는 실시예에서는, 윈도우(104)가 경사져 있거나 각도를 이루어, 도 3에 도시된 바와 같이 윈도우(104)를 통과하지 않는 반사광이 소정의 각도로 반사되게 할 수 있다. 이는 이러한 반사된 광이 180°로 반사되어, 그 광이 다시 광섬유를 통해 진입되고 웨이퍼 (110) 로부터 반사된 광을 가리게 되는 것을 방지한다. 바람직한 각도로의 반사를 성취하기 위해서, 렌즈(126)의 상부면 및 하부면은 평탄하고 평행하게 될 수 있으며, 수평에 대해 3-4°의 각도를 이룰 수 있다. 이러한 구조에 의해, 다양한 데이터가 끝점검출이나 처리실조건의 채취 또는 임의의 다른 목적을 위해서 더욱 효과적으로 수집될 수 있다.

본 발명에 따른 단지 몇몇의 실시예가 상세히 설명되었지만, 본 발명은 본 발명의 정신 또는 범주로부터 벗어남 없이 다른 많은 특정한 형태로 실시될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 실시예들은 제한이 아닌 도해로 간주될 것이며, 본 발명은 여기에 주어진 상세한 설명으로 한정되지 않고서 청구범위의 범주내에서 응용될 수 있다.

윈도우상에 부산물의 침착을 효과적으로 방지하는 한편, 처리실내에서 처리가스조성의 변경을 방지하면서 상기 처리실내에서 웨이퍼를 분석하는 설비를 이용할 수 있게 하는 광학적 윈도우를 갖춘 반도체 처리실이 제공된다.

처리실내로 광을 유도하고 분석을 위해 노이즈없이 반사된 광을 받아들이는 단일 윈도우를 효과적으로 사용하는 반도체 처리실이 제공된다.

Claims (12)

1. 반도체를 처리하는 장치로서,

   복수의 벽으로 둘러싸인 내부공간을 포함한 반도체 처리실;

   이 처리실의 벽들 중 하나에 장착된 윈도우;

   광원;

   분석기구; 및

   상기 처리실내로 광을 유도하고 상기 처리실의 내부공간을 분석하기 위해 상기 광원 및 분석기구와 상기 윈도우 사이에 위치된 광투과매체를 구비하며,

   상기 윈도우는 상기 광원으로부터 받은 광이 상기 윈도우에서 반사하여 상기 광투과매체로 돌아오는 것을 막는 것에 의해 상기 처리실의 내부공간으로부터 반사된 광과의 간섭을 방지하도록 구성되며,

   상기 처리실에 있는 웨이퍼에 시준하기 위해 상기 광투과매체와 상기 윈도우 사이에 렌즈가 위치되는, 반도체 처리 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 윈도우는 상기 광원으로부터 받은 광을 소정의 각도로 반사하는, 반도체 처리 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 윈도우는 수평면에 대해 각도를 이루는 상부면을 가지는, 반도체 처리 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 윈도우는 평행하고 수평면에 대해 각도를 이루는 상부면과 하부면을 가지는, 반도체 처리 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 윈도우는 상기 처리실의 상부벽에 장착되어 이 처리실의 웨이퍼를 분석할 수 있는, 반도체 처리 장치.
7. 반도체를 처리하는 방법으로서,

   처리실의 벽들 중 하나에 장착된 윈도우를 가지면서 복수의 벽으로 둘러싸인 내부공간을 포함하는 반도체 처리실을 제공하는 단계;

   광원과 분석기구를 제공하는 단계;

   상기 처리실내로 광을 유도하고 상기 처리실의 내부공간을 분석하기 위해 상기 광원 및 분석기구와 상기 윈도우 사이에 광투과매체를 위치시키는 단계; 및

   상기 광투과매체로부터 받은 광을 반사하여 처리실의 내부공간으로부터 반사된 광과 간섭되지 않도록 상기 윈도우를 구성하는 단계를 포함하며,

   상기 처리실의 웨이퍼에 시준하기 위해 상기 광투과매체와 상기 윈도우 사이에 렌즈를 위치시키는 단계를 더 포함하는, 반도체 처리 방법.
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 윈도우는 상기 광원으로부터 받은 광을 소정의 각도로 반사하는, 반도체 처리 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 윈도우는 수평면에 대해 각도를 이루는 상부면을 가지는, 반도체 처리 방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 윈도우는 평행하고 수평면에 대해 각도를 이루는 상부면과 하부면을 가지는, 반도체 처리 방법.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 윈도우는 처리실의 상부벽에 장착되어 이 처리실의 웨이퍼를 분석할 수 있는, 반도체 처리 방법.

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