KR101000333B1 - 플라즈마 처리장치의 ｅｐｄ시스템 - Google Patents

플라즈마 처리장치의 ｅｐｄ시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템(end point detector system)은 진공상태의 내부에서 플라즈마가 발생되어 기판상에 소정의 처리가 수행되는 공정챔버의 벽을 관통하여 형성되는 뷰 포트와, 뷰 포트의 공정챔버의 내측을 향하는 개구단부와 거의 일치되도록 위치되어 공정챔버의 내부에서 발생되는 빛을 수광하는 수광부와, 수광부와 연결되어 수광부를 통하여 수광된 빛을 분석하여 식각의 종료점을 검출하는 검출수단을 포함하여 구성됨으로써, 공정챔버의 내부의 전체의 영역에서 방출되는 광을 수광하여 강도가 세고 정확한 파장의 빛을 검출수단으로 전달할 수 있으므로, 식각의 종료점을 정확하게 감지할 수 있어 공정의 안정화가 가능하며, 이에 따라, 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
플라즈마 처리장치, EPD시스템, 뷰 포트, 수광부

Description

플라즈마 처리장치의 ＥＰＤ시스템 {EPD SYSTEM OF PLASMA PROCESS APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리장치에서 기판에 대한 식각의 종료점을 검출하는 EPD시스템(end point detector system)에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 및 엘시디 기판 등 피처리물(이하, 기판으로 한다.)의 처리 공정에는 공정챔버의 내부의 진공 분위기에서 플라즈마를 이용하여 기판에 대하여 소정의 처리를 수행하는 플라즈마 처리장치가 사용된다.
플라즈마 처리장치는 공정챔버의 내부에 설치된 두 전극의 사이에 강한 전기장을 형성하는 것과 동시에 두 전극의 사이에 특정의 반응가스를 투입하여 반응가스가 플라즈마가 형성되도록 한 후, 이 플라즈마를 기판에 증착된 산화피막 중에서 포토레지스트로 차폐되지 않은 노출된 부분과 반응시키는 과정을 통하여 기판에 소정의 식각공정을 수행한다.
플라즈마 처리장치에는 식각의 종료점을 검출하기 위한 EPD시스템(end point detector system)이 구비되는데, EPD시스템은 식각공정 중에 발생되는 플라즈마에 의한 빛을 수광하고 물질의 고유의 파장의 변화량을 계산하여 식각의 종료점을 결 정하는 역할을 수행한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 플라즈마 처리장치의 EPD시스템은, 진공상태의 내부에서 플라즈마가 발생되어 기판상에 소정의 처리가 수행되는 공정챔버(10)의 내벽을 관통하여 형성되는 뷰 포트(11)(view port)와, 뷰 포트(11)에 순차적으로 삽입되는 전자파 차폐부재(22) 및 석영재질의 투명창(23)과, 전자파 차폐부재(22)의 일측에 위치되는 수광부(40)와, 수광부(40)와 광섬유(50)를 통하여 연결되어 수광부(40)를 통하여 수광된 빛의 광량 또는 강도의 변화량을 분석하여 식각의 종료점을 검출하는 검출수단(60)으로 구성된다.
투명창(23)과 뷰 포트(11)와의 사이에는 소정의 실링부재(25)를 개재되어 공정챔버(10)의 내부의 기밀을 유지한다. 전자파 차폐부재(22)와 투명창(23)을 관통하여 통과홀(31)이 형성되며, 이 통과홀(31)을 통하여 공정챔버(10)의 내부의 플라즈마에 의하여 발생되는 빛이 수광부(40)로 수광된다.
수광부(40)는 고정부재(21) 및 체결부재(29)에 의하여 관통홀(11)의 외측에서 통과홀(31)에 정렬되도록 고정된다.
그러나, 종래의 EPD 시스템은 수광부(40)가 공정챔버(10)의 외측에서 통과홀(31)에 정렬되도록 뷰 포트(11)에 설치되기 때문에, 수광부(40)는 통과홀(31)을 통과하는 빛만을 수광하게 되며 공정챔버(10)의 내부의 모서리부분에서 발생되는 빛을 수광하지 못하게 된다. 이에 따라, 수광부(40) 및 검출수단(60)에서 수광하는 빛의 광량 및 강도가 매우 약하다.
특히, 공정챔버(10)가 대형화되는 경우에는, 수광부(40)가 공정챔버(10)의 내부에서 형성되는 플라즈마의 영역에 대응되는 빛의 광량 및 강도를 인식하는 것이 불가능하며, 이와 같이 수광효율이 저하됨에 따라 정확한 식각 종료점의 검출이 어려워져서 생산 중인 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공정챔버의 내부에서 플라즈마에 의한 식각공정 중에 발생되는 광을 감지하는 수광부의 위치를 최대한 공정챔버의 내부에 근접하게 위치시킴으로써, 식각의 종료점을 정확하게 감지할 수 있는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템을 제공하는 데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템은 진공상태의 내부에서 플라즈마가 발생되어 기판상에 소정의 처리가 수행되는 공정챔버의 벽을 관통하여 형성되는 뷰 포트와, 뷰 포트의 공정챔버의 내측을 향하는 개구단부와 거의 일치되도록 위치되어 공정챔버의 내부에서 발생되는 빛을 수광하는 수광부와, 수광부와 연결되어 수광부를 통하여 수광된 빛을 분석하여 식각의 종료점을 검출하는 검출수단을 포함하여 구성된다.
뷰 포트의 개구단부에는, 수광부가 공정챔버의 내측방향으로 삽입되는 삽입되는 삽입공이 형성되고 공정챔버의 내부의 기밀을 유지시킴과 아울러 빛이 통과하여 수광부로 전달하는 투명창이 더 구비되는 것이 바람직하다.
여기에서, 수광부가 고정되고 뷰 포트의 내부에 체결부재를 통하여 고정되어 투명창을 뷰 포트의 내부에 고정시키는 고정부재가 더 구비될 수 있다.
투명창과 고정부재의 사이에는 그 사이의 기밀 및 그들의 견고한 고정을 위 하여 소정의 실링부재가 개재되는 것이 바람직하다.
여기에서, 투명창은, 수광부의 끝단이 뷰 포트의 개구단부에 최대한 인접할 수 있도록 투명창의 공정챔버의 내부와 직면하는 면이 뷰 포트의 개구단부와 일치되도록 위치되는 것이 바람직하다.
한편, 투명창은, 수광부의 끝단이 뷰 포트의 개구단부에 최대한 인접할 수 있도록 투명창의 공정챔버의 내부와 직면하는 면이 뷰 포트의 개구단부로부터 공정챔버의 내측으로 돌출되도록 형성될 수 있다.
수광부가 고정부재에 용이하게 고정될 수 있도록, 수광부의 후단에는 결합로드가 구비되고, 고정부재에는 그 내부를 관통하고 결합로드가 삽입되어 고정되는 결합공이 형성되는 것이 바람직하며, 결합로드와 결합공은 서로 나사결합되는 것이 수광부를 고정부재에 용이하고 견고하게 고정시킬 수 있는 데에 더욱 바람직하다.
고정부재는 사용자가 공정챔버의 내부를 육안으로 관찰할 수 있도록 빛을 통과시킬 수 있는 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 뷰 포트의 내면과 고정부재와의 사이에는 그 사이의 기밀 및 그들의 견고한 고정을 위하여 실링부재가 개재되는 것이 바람직하다.
한편, 검출수단은 사용자가 식각의 종료점에 대하여 정확하게 분석할 수 있도록 빛의 광량 및 강도의 변화를 시각적으로 출력하는 디스플레이수단을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템은 공정챔버의 내부의 빛을 수광하는 수광부가 공정챔버의 내측에 근접되게 위치되어 종래에 비하여 강도가 세고 정확한 파장의 빛을 검출수단으로 전달하므로, 식각의 종료점을 정확하게 감지할 수 있어 공정의 안정화가 가능하며, 기판의 손실을 획기적으로 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템(100)은, 진공상태의 내부에서 플라즈마가 발생되어 기판상에 소정의 처리가 수행되는 공정챔버(110)의 벽을 관통하여 형성되는 뷰 포트(111)(view port)와, 그 끝단이 뷰 포트(111)의 공정챔버(110)의 내측을 향하는 개구단부(112)와 거의 일치되도록 위치되어 공정챔버(110)의 내부에서 발생되는 빛을 수광하는 수광부(140)와, 수광부(140)를 뷰 포트(111)에 고정시키는 고정부재(120)와, 수광부(140)와 광섬유(150)를 통하여 연결되어 수광부(140)를 통하여 수광된 빛의 광량 및 강도의 변화량을 분석하여 식각의 종료점을 검출하는 검출수단(160)을 포함하여 구성된다.
뷰 포트(111)는 공정챔버(110)의 벽을 관통하는 적어도 하나이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
뷰 포트(111)의 개구단부(112)에는 석영재질의 투명창(130)이 구비되며, 투명창(130)은 공정챔버(110)의 내부의 기밀을 유지시킴과 아울러 빛이 통과하여 수광부(140)로 전달하는 역할을 수행한다. 또한, 투명창(130)에는 수광부(140)가 공정챔버(110)의 내측방향으로 삽입되는 삽입공(131)이 형성된다.
투명창(130)은 공정챔버(110)의 내부와 직면하는 면(133)이 뷰 포트(111)의 개구단부(112)와 일치되도록 뷰 포트(111)에 삽입된다.
투명창(130)은 그 외측둘레에 단턱부(135)가 형성되며, 뷰 포트(111)의 내측둘레에는 투명창(130)의 단턱부(135)의 형상과 일치되는 단턱부(135)가 구비되어, 투명창(130)의 후측에서 고정부재(120)가 고정되는 것에 의하여 뷰 포트(111)의 내부에서 견고하게 고정된다. 이에 따라, 투명창(130)을 간단한 공정으로 뷰 포트(111)의 내부에 위치시킬 수 있는 효과가 있다.
수광부(140)의 후단에는 고정부재(120)의 내측을 관통하여 결합공(125)에 삽입되는 결합로드(141)가 구비된다.
여기에서, 결합로드(141)의 외주면 및 고정부재(120)의 결합공(125)의 내주면에는 각각 나사산이 형성되어 결합로드(141)와 결합공(125)이 서로 나사결합되는 것이 수광부(140)를 견고하게 지지하고, 용이하게 고정시킬 수 있는 데에 바람직하다.
수광부(140)는 투명창(130)의 삽입공(131)에 삽입되어 공정챔버(110)의 개구단부(112)와 거의 일치되도록 위치된다. 여기에서, 투명창(130)의 삽입공(130)의 수광부(140)가 위치되는 면(132)과 투명창(130)의 공정챔버(110)의 내부와 직면하는 면(133)과의 사이의 두께(d)는 최소한의 두께를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 수광부(140)와 공정챔버(110)의 개구단부(112)의 사이에 투명창(130)이 구비된 구성을 제시하고 있으나, 이에 한정되지 아니하고, 수광부(140)의 끝단이 공정챔버(110)의 개구단부(112)와 일치되도록 투명창(130)이 구비되지 않는 구성이 적용될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 공정챔버(110)의 내부에서 플라즈마에 의하여 발생되는 빛의 효율적인 수광을 위하여 투명창(130)의 공정챔버(110)의 내부와 직면하는 면(133)이 뷰 포트(111)의 개구단부(112)로부터 공정챔버(110)의 내측으로 돌출되도록 형성되거나, 또는 수광부(140)의 끝단이 공정챔버(110)의 개구단부(112)를 넘어 공정챔버(110)의 내측으로 돌출되는 구성이 적용될 수 있다.
고정부재(120)는 수광부(140)의 후단에 구비된 결합로드(141)가 결합공(125)에 삽입되어 고정되는 것에 의하여 수광부(140)와 결합되며, 복수의 체결부재(121)를 통하여 뷰 포트(111)의 내부에 고정된다.
여기에서, 고정부재(120)는 사용자가 공정챔버(110)의 내부를 육안으로 관찰할 수 있도록 빛을 통과시킬 수 있는 투명한 석영재질로 형성되는 것이 바람직하다.
검출수단(160)은 수광부(140)로 수광되어 광섬유(150)를 통하여 전달되는 빛의 광량 및 강도로부터 공정챔버(110)의 내부에서 플라즈마를 형성할 때 발생되는 물질의 고유의 파장의 변화량을 계산하여 식각 종료점을 결정한다.
즉, 플라즈마에 의한 식각반응에는 고유의 파장을 갖는 광이 방출되며 이 방 출광은 식각반응에 적용되는 물질인 플라즈마의 종류 및 물질막 또는 기판을 이루는 물질의 종류에 따라 각기 다른 파장을 갖는다. 그리고, 고유의 파장을 갖는 광은 건식식각반응의 종료점을 검출하는 데에 사용되어 식각하고자 하는 물질막의 하부막이 식각될 때 방출되는 광을 검출하여 식각 반응의 종료점을 알 수 있다.
즉, 건식식각의 과정중에 발생되는 광을 분광기등과 같은 장비를 이용하여 실시간으로 스펙트럼화하고, 스펙트럼은 파장대별로 건식식각 시간에 따른 하나의 고유의 파장들로 변경되며, 하나 이상의 고유 파장들 중의 선택된 파장으로 나머지 파장들을 나누어서 규격화하고, 규격화된 하나 이상의 고유의 파장들을 건식 식각의 시간에 따른 미분연산을 한다.
그리고 규격화 이후 미분된 하나 이상의 고유 파장들을 통해서 건식 식각시간에 따른 변곡점을 카운팅(Counting)하고, 소정 식각 시간을 정해서 이 시간 이후의 변곡점의 개수를 셈하여 만족되는 변곡점을 구하며 이 변곡점이 소정 건식 식각 시간에서의 식각 종료점이 되는 것이다. 상기 식각 종료점은 변곡점을 카운팅한후, 규격화하고 미분된 하나 이상의 특정파들에서 선택된 기울기 값보다 크거나 작은 지점이다.
상기 검출수단(160)은 사용자가 식각의 종료점에 대하여 정확하게 분석할 수 있도록 빛의 광량 및 강도의 변화를 시각적으로 출력하는 디스플레이수단을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 뷰 포트(111)의 내면과 고정부재(120)와의 사이 및 투명창(130)과 고정부재(120)와의 사이에는 그 사이의 기밀 및 그들의 견고한 고정을 위한 소정의 실링부재(122)(123)가 각각 개재되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템은 공정챔버(110)의 벽의 적어도 어느 하나의 부분에 단턱부(113)가 형성되도록 뷰 포트(111)를 형성하고, 뷰 포트(111)의 단턱부(113)와 일치되는 단턱부(135)가 형성된 투명창(130)을 공정챔버(110)의 내부에 직면하는 면(133)이 공정챔버(110)의 개구단부(112)와 일치되도록 삽입한다.
그리고, 수광부(140)를, 결합로드(141)를 고정부재(120)의 결합공(125)에 삽입되게 고정시키는 것을 통하여, 고정부재(120)에 고정시킨 후, 고정부재(120)를 체결부재(121)를 통하여 뷰 포트(111)의 내부에 고정시킨다.
그리고, 수광부(140)와 검출수단(160)를 광섬유(150)를 통하여 연결시키는 과정을 통하여 EPD시스템의 조립이 완료된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템은 공정챔버(110)의 내부에서 플라즈마에 의하여 발생되는 빛을 수광하는 수광부(140)를 그 끝단이 뷰 포트(111)의 공정챔버(110)의 내부를 향하는 개구단부(112)와 거의 일치되도록 배치함으로써, 공정챔버(110)의 내부의 전체의 영역에서 방출되는 광을 수광하여 종래에 비하여 강도가 세고 정확한 파장의 빛을 검출수단(160)으로 전달할 수 있으므로, 식각의 종료점을 정확하게 감지할 수 있어 공정의 안정화가 가능하며, 이에 따라, 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 EPD시스템이 도시된 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치가 도시된 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템이 도시된 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템의 수광부가 위치된 부분이 확대되어 도시된 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 EPD시스템의 다른 예가 도시된 단면도이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: EPD시스템 110: 공정챔버
111: 뷰 포트 112: 개구단부
120: 고정부재 121: 체결부재
122, 123: 실링부재 125: 결합공
130: 투명창 131: 삽입공
140: 수광부 141: 결합로드
150: 광섬유 160: 검출수단

Claims (12)

  1. 진공상태의 내부에서 플라즈마가 발생되어 기판상에 소정의 처리가 수행되는 공정챔버의 벽을 관통하여 형성되는 뷰 포트;
    상기 공정챔버의 내측을 향하는 상기 뷰포트의 개구단부와 일치되도록 위치되어 상기 공정챔버의 내부에서 발생되는 빛을 수광하며, 광섬유와 연결되는 수광부;
    상기 뷰포트의 개구단부에 위치되고 상기 수광부가 상기 공정챔버의 내측방향으로 삽입되는 삽입공이 형성되는 투명창; 및
    상기 수광부와 상기 광섬유를 통하여 연결되어 상기 수광부를 통하여 수광된 빛을 분석하여 식각의 종료점을 검출하는 검출수단을 포함하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수광부가 고정되고 상기 뷰 포트의 내부에 체결부재를 통하여 고정되어 상기 투명창을 상기 뷰 포트의 내부에 고정시키는 고정부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 투명창과 상기 고정부재의 사이에는 실링부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명창은 상기 공정챔버의 내부와 직면하는 면이 상기 뷰 포트의 개구단부와 일치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투명창은 상기 공정챔버의 내부와 직면하는 면이 상기 뷰 포트의 개구단부로부터 상기 공정챔버의 내측으로 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수광부가 고정되고 상기 뷰 포트의 내부에 체결부재를 통하여 고정되어 상기 수광부를 상기 뷰 포트의 내부에 고정시키는 고정부재를 더 포함하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수광부의 후단에는 결합로드가 구비되고,
    상기 고정부재에는 그 내부를 관통하고 상기 결합로드가 삽입되어 고정되는 결합공이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결합로드와 상기 결합공은 서로 나사결합되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 고정부재는 빛을 통과시킬 수 있는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 뷰 포트의 내면과 상기 고정부재와의 사이에는 실링부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 검출수단은 빛의 광량 및 강도의 변화를 시각적으로 출력하는 디스플레이수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치의 EPD시스템.
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