KR101037805B1 - 자외선의 세기를 측정하기 위한 장치 및 공정 - Google Patents

Abstract

빛의 세기를 측정하기 위한 장치 및 방법은 프로브(probe)의 사용을 포함한다. 상기 프로브는 약 180 나노미터(nm)에서 약 270 나노미터(nm) 까지의 파장 범위를 측정하도록 구성된다. 상기 프로브는 집광에 적합한 반사 및 확산층(120); 상기 반사 및 확산층과 광통신을 하는 단부를 가지며, 약 180nm 에서 약 270nm 까지의 파장에서 약 50% 전송률 보다 큰 전송률을 갖는 도파관(130); 도파관의 다른 일단과 광통신을 하는 센서 프로브(150); 및 도파관과 센서 프로브 사이에 위치하고, 약 270nm 보다 큰 파장을 제거하는데 적합하며, 약 180nm에서 270nm 까지의 파장에서 약 50% 보다 큰 전송률을 갖는 필터(140)를 포함한다.

자외선, 프로브, 파장, 광통신, 도파관, 센서

Description

자외선의 세기를 측정하기 위한 장치 및 공정{APPARATUS AND PROCESS FOR MEASURING ULTRAVIOLET LIGHT INTENSITIES}

본 발명은 일반적으로 빛의 세기를 측정하기 위한 장치 및 공정에 관한 것으로, 특히 270nm 보다 짧은 방사파와 장비의 배치나 설치를 위한 접근이 제한된 영역 내에서 집광을 하기위한 프로브(probe)에 관한 것이다.

집적 회로를 제조하는 동안, 원치않는 전하(charge)가 EPROM 소자의 부동 게이트(floating gate) 위, 및/또는 해당된다면, 상기 집적 회로의 기타 영역들 위에 축적될 수 있다는 사실은 잘 알려져 있다. 이 전하의 축적은 고압을 야기하고 회로에 대한 전기적 손상을 일으키거나, 전하의 축적이 제거 또는 중화되지 않을 경우, 소자의 동작을 변경시킨다. 전하의 축적은 집적 회로를 제조하는데 공통적인 하나 이상의 다양한 처리 단계 동안에 쉽게 발생할 수 있다. 예를들어, 전하의 축적은 어닐링(annealing) 공정, 금속 애싱(metal ashing) 또는 식각(etching) 공정 동안과, 비아(via) 및 패드(pad) 형성 단계 이후 등에서 발생할 수 있다. 집적 회로는 일반적으로 3 내지 5개의 전도성 금속 층을 사용하는데, 이를 제조하는 동안, 전하의 축적에 기여할 수 있는 약 5 내지 7개의 처리공정들을 포함한다. 상기 소자가 제조되는 동안에 상기 전하의 축적을 제거하는 것이 중요하다.

전하의 축적은 제조동안, 상기 집적 회로를 협대역의 자외선 방사원에 주기적으로 노출시킴으로써 제거될 수 있다. 현재의 전하 제거 공정은 일반적으로 수은 전극 램프를 사용하며, 이 램프는 약 254nm의 파장에서 협대역의 스펙트럼을 발생시킨다. 상기 수은 램프는 높은 에너지의 광자를 방출하며, 이 광자는 저장된 전자 및 구속 전자들 뿐만 아니라, 존재할 수 있는 다른 전하들에 에너지를 부여하기 위하여 집적 회로 스택(stack)을 통해 전파된다. 이와같이 에너지를 받은 전자들은 에너지 장벽을 극복하고, 이로써 제조공정 동안에 발생된 전하의 축적을 제거하거나 배출시키는데, 위 에너지 장벽은 전자와 전자 정공사이, 또는 전자와 집적 회로 내의 또는 누출된 상기 소자의 다른 양전하 사이에 재결합이 발생할 수 있도록 전자들과 다른 전하들을 이전에 속박했던 장벽이다. 협대역의 자외선 노출은 또한 집적 회로의 다른 영역에 있는 전하들의 유동성을 증가시킨다. 그러나, 협대역 방사원(narrow band radiation source)을 사용하는 것은 상대적으로 느리며, 더욱이 전하의 축적을 제거할 필요가 있는 영역들을 관통하지 못하게 될 수 있는데, 그 이유는 집적 회로가 일반적으로 다수의 상이한 타입의 층들로 형성되기 때문이며, 상기 층들 중 일부는 상기 협대역의 방사파을 전부 흡수하거나, 협대역의 방사파가 아래 층들에 노출되지 못하게 한다.

또 다른 공정과 장치들에는 자외선 파장에서 진공 자외선 파장까지의 범위로, 낮은 파장에서 집적 회로를 광대역의 방사원에 노출시키는 것이 포함된다. 광대역의 방사파를 채용하는 장치 및 공정은 상술한 협대역의 파장 노출 툴들에 비하여 수십배의 효율을 얻을 수 있으며, 보다 빠른 처리와 축적된 전하에 대한 보다 효율적인 제거를 제공한다. 또한, 광대역의 방사 패턴이 채택되므로, 집적 회로의 다양한 층들에 의한 흡수가 극복된다. 광대역의 방사파 노출을 위한 관심 영역의 파장은 일반적으로 약 270nm 에서 180nm까지로 정해진다.

전하의 제거를 위해 채택되는 파장을 정확히 측정할 필요가 있다. 예를들어, 집적 회로의 제조에 사용되는 공기 또는 물질 중에서의 빛의 흡수는 이 빛을 감쇄시킬 수 있다. 전류 복사계(radiometer)들은 약 270nm 보다 짧은 파장에서 사용하기에는 실용적이지도 효과적이지도 않다. 다수의 상업적으로 이용 가능한 복사계 장비들에는 관심 파장에서 흡수하는 물질이 포함된다. 또한, 전류 복사계들 및 프로브들은 일반적으로 관심영역의 파장들에 중첩되는 광범위한 파장들을 측정하며, 따라서 관심 영역을 위한 복사계 또는 프로브의 민감도를 떨어뜨린다. 추가로, 실제의 처리 조건에서 벌브로부터 방출되는 스펙트럼을 측정(벌브 자체의 스펙트럼을 측정하는 것에 반하여)하는 능력을 구비하는 것이 바람직한데, 그 이유는 프로세스 챔버 내에서 벌브로부터 웨이퍼 위치까지의 빛의 전송에 영향을 미치는 다양한 변수들이 존재 가능하기 때문이다.

본 명세서에는 약 180nm 에서 약 270nm 사이의 범위를 갖는 파장을 측정하기 위한 인 시투(in situ)와 휴대용 프로브가 개시된다. 일 실시예에 있어서, 휴대용 프로브는 집광에 적합한 반사 및 확산층; 상기 반사 및 확산층과 광통신을 하는 단부를 가지며, 약 180nm에서 약 270nm까지의 파장에서 약 50% 전송률 보다 큰 전송률을 갖는 도파관; 도파관의 다른 단부와 광통신을 하는 센서; 및 도파관과 센서 사이에 위치하고, 약 270nm 보다 긴 파장을 제거하는데 적합하며, 약 180nm에서 270nm까지의 파장에서 약 50% 보다 큰 전송률을 갖는 필터를 포함한다.

인 시투 프로브(in situ probe)는 광원과 광통신을 하는 단부를 갖고, 약 180nm에서 약 270nm까지의 파장에서 약 50% 전송률 보다 큰 전송률을 갖는 도파관과, 도파관의 다른 단부와 광통신을 하는 센서, 및 도파관과 센서 사이에 위치하고, 약 270nm 보다 긴 파장을 제거하는데 적합하며, 약 180nm에서 270nm까지의 파장에서 약 50% 보다 큰 전송률을 갖는 필터를 포함한다.

전하 제거툴(charge erasure tool)에서 전하 제거 효율을 측정하는 집적 장치는 약 180nm에서 270nm까지의 파장에서 또는 그 파장 내에서 광대역 방사파를 방출하는데 적용되는 광원을 포함하는 방사 챔버와; 약 180nm에서 270nm까지의 파장에서 광대역 방사파의 세기를 측정하기 위한 프로브로서, 광원과 광통신을 하는 단부와 센서와 광통신을 하는 다른 단부를 갖고, 약 180nm에서 약 270nm까지의 파장에서 약 50% 전송률 보다 큰 전송률을 갖는 도파관, 및 도파관과 센서 사이에 위치하고, 약 270nm 보다 긴 파장을 흡수하는데 적합한 필터를 구비하는 인 시투 프로브를 포함하는 프로세스 챔버; 및 상기 방사 챔버와 프로세스 챔버 사이에 위치하고, 약 180nm에서 270nm까지의 파장에서 전송할 수 있는 플레이트(plate)를 포함한다.

집적 회로의 제조 동안에 전하의 축적을 제거하거나 배출시키도록 구성되는 전하 제거툴에서 방출되는 방사파를 측정하기 위한 공정은, 반사와 확산 방사에 적용되는 반사 및 확산층과, 상기 반사 및 확산층과 광통신을 하는 단부를 갖고, 약 180nm에서 약 270nm까지의 파장에서 약 50% 전송률 보다 큰 전송률을 갖는 도파관과, 도파관의 다른 단부와 광통신을 하는 센서, 및 도파관과 센서 사이에 위치하고, 약 270nm 보다 긴 파장을 제거하는데 적용되는 필터를 포함하는 프로브를 전하 제거툴의 프로세스 챔버 내의 한 위치에 배치하는 단계와; 프로세스 챔버로부터 주변 공기를 제거하는데 충분한 속도로 불활성 가스를 프로세스 챔버 내로 흐르게 하는 단계와; 상기 전하 제거툴의 방사 챔버에서 광원으로부터 방사파를 방출하는 단계와; 상기 전하 제거툴의 광원에서 방출된 방사파를 상기 반사 및 확산 층 상에서 도파관을 향하여 반사 및 확산시키는 단계; 및 필터로 약 270nm 보다 긴 파장의 방사파를 제거하고 센서로 방사파를 전송하는 단계로서, 프로브의 반응도는 전하 제거의 효율 곡선과 유사한 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 집적 회로의 제조 동안에 전하의 축적을 제거하거나 배출시키도록 구성되는 전하 제거툴 내에서 방출되는 방사파를 측정하기 위한 공정은, 광원과 광통신을 하는 단부를 가지며, 약 180nm에서 약 270nm까지의 파장에서 약 50% 전송률 보다 큰 전송률을 갖는 도파관과, 도파관의 다른 단부와 광통신을 하는 센서, 및 도파관과 센서 사이에 위치하고, 약 270nm 보다 긴 파장을 제거하는데 적합한 필터를 포함하는 프로브를 대략 기판의 한 위치에 있는 전하 제거툴의 프로세스 챔버 내의 한 위치에 고정시키는 단계와; 프로세스 챔버로부터 주변 공기를 제거하는데 충분한 속도로 불활성 가스를 프로세스 챔버 내로 흐르게 하는 단계와; 상기 전하 제거툴의 방사 챔버에서 광원으로부터 방사파를 방출하는 단계와; 상기 전하 제거툴의 광원에서 방출된 방사파를 상기 반사 및 확산 층 상에서 도파관을 향하여 반사 및 확산시키는 단계; 및 필터로 약 270nm 보다 긴 파장의 방사파를 제거하고 센서로 상기 방사파를 전송하는 단계로서, 프로브의 반응도는 전하 제거의 효율 곡선과 유사한 단계를 포함한다.

이상 설명한 것과 기타의 특징들은 다음 도면과 발명의 상세한 설명을 통해 상세히 밝혀질 것이다.

도면을 설명하면, 이들 도면은 실시예를 나타내고, 동일 구성요소에는 동일한 번호가 부여된다.

도 1은 집적 회로의 제조 동안에 전하의 축적을 제거하기 위한 예시로서의 노광 툴(exposure tool)에 대한 횡단면도 이다.

도 2는 전하 제거 효율을 파장의 함수로서 그래프로 나타낸 도면이다.

도 3은 무전극 마이크로파 구동 벌브를 위한 세기를 파장의 함수로서 나타내는 스펙트럼을 그래프로 나타낸 도면이다.

도 4는 프로브의 분해 조립 단면을 나타내는 도면이다.

도 5는 디퓨저 패드와 개구 블럭의 등각 투상도이다.

도 6은 개구 블럭의 한쌍의 개구들과 확산 반사층의 고정된 목표 영역 사이의 관계를 나타내는 확대 단면도이다.

도 7은 파장에 대한 백분율 전송의 함수로서 전하 제거 효율의 프로파일과 비교한 프로브의 응답 민감도 곡선을 그래프로 나타낸 도면이다.

도 8은 프로브에 사용하기에 적합한 센서의 민감도 곡선을 그래프로 나타낸 도면이다.

본 명세서는 약 270nm 보다 짧은 파장에서 빛의 세기를 정확히 측정하기 위한 인 시투 또는 휴대용 프로브 및 상기 프로브를 사용하는 공정에 대해 개시하고 있다. 상기 프로브는 액셀리스 테크놀러지(Axelis Technologies, inc,)에 양수된 미국 특허 출원 제 10/000,722호에 도시된 것과 같은 전하 제거툴 내에서 방전된 광대역의 빛의 세기를 측정하는데 사용되기에 특히 적합하며, 위 특허의 전체 내용은 여기에서 참조로 포함되어 있다. 도 1을 참조하면, 집적 회로의 제조 동안에 발생하는 전하의 축적을 제거 또는 배출하기 위한 예시로서의 전하 제거툴(10)은 일반적으로 프로세스 챔버(20)와 방사 챔버(30)를 포함한다. 프로세스 챔버(20)는 기판(24)이 배치될 수 있는 서포트(22)[예를들어, 척(chuck)]를 포함하는데, 상기 기판(24)은 부분적으로 또는 완전히 제조된 집적 회로를 포함한다. 상기 서포트(22)는 독립적인 가열 수단을 더 포함할 수 있다. 방사 챔버(30)는 일반적으로 광원(32)과 반사기(34)를 포함한다. 광원(32)은 270nm 보다 짧은 파장으로 방사파를 방출하는데 적용되며, 이는 집적 회로의 제조동안에 발생하는 전하의 축적을 제거하거나 배출시키는데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 이들 파장(약 270nm 이하)에서 광학적으로 투명한 플레이트(40)는 프로세스 챔버(20)와 방사 챔버(30) 사이에 위치한다. 상기 프로세스 챔버(20)와 방사 챔버(30)는 불활성 가스를 주변 산소를 제거하기에 충분한 유출속도로 흘리기 위하여 가스 입구(26, 36)를 포함할 수 있으며, 이것은 약 270nm 보다 짧은 파장을 흡수하는 것으로 알려져 있다.

도 2는 집적 회로의 제조 동안에 측정되었던 파장의 함수로서 전하 제거 효율을 나타내는 스펙트럼을 도식적으로 설명하고 있다. 약 270nm 보다 긴 파장에서, 전하의 제거는 측정 가능한 어떠한 상태로도 발생하지 않는다. 약 270nm 보다 긴 파장에서는 세기의 증가로 인하여 어떤 측정 가능한 정도의 전하의 배출이 일어날 것이라고는 기대할 수 없다. 약 270nm 보다 짧은 파장에서, 전하 제거 효율은 파장이 약 270nm 에서 약 200nm로 감소함에 따라서 증가한다. 정확한 함수적 의존성은 확인할 수 없지만, 이 제거 효율 곡선을 발생시키는데 사용되는 광원으로부터 상기 파장들로 방출되는 광대역의 광 에너지는 상대적으로 적게 존재하기 때문에, 200nm 이하에서는 전하 제거 효율의 한단계 하락이 있을 것으로 보인다.

약 270nm 보다 짧은 파장을 방출하기 위하여, 약 270nm에서 약 180nm까지의 광대역 방사 패턴을 방출하기 위한 전하 제거툴(10) 내의 광원(32)으로서 무전극 마이크로파 구동 벌브가 양호하게 채택된다. 상기 벌브는 사용하는 동안에 예를들어 질소와 같이 흡수되지 않는 가스를 상기 방사 챔버내로 연속적으로 흘리는 등의 방법으로 양호하게 냉각된다. 도 3에는 전하 제거 또는 전하 배출을 수행하기 위해 적합한 무전극 마이크로파 벌브의 예시적 스펙트럼이 나타나 있다. 이 특수한 벌브는 액셀리스 테크놀러지사의 상표명 HL로서 상업적으로 입수 가능하다. 프로브의 집광부는 사용하는 동안에 프로세스 챔버(20) 내의 소망 위치에 배치된다. 이상적으로, 상기 집광부는 집적 회로의 위치와 유사한 위치 즉, 부분적으로 또는 완전히 제조된 집적 회로를 포함하는 기판(24)과 유사한 평면에서 프로세스 챔버와 같이 위치되며, 이후 이 부분은 전하 제거 방사파에 노출될 것이다. 이와같은 방법으로, 상기 파장들은 전하 제거 파장들에서 기판에 대한 충분한 노출을 보장하도록 정확하게 측정될 수 있으며, 이로써 생산량의 증대를 제공한다. 또한, 측정된 파장들은 실제 노출조건을 대표하게 될 것이다.

도 4를 참조하면, 이 도에는 집적 회로의 제조 동안에 발생하는 전하의 축적을 제거 또는 배출하는데 효과적인 파장들의 측정에 사용하기 적합한 휴대용 프로브(일반적으로 100으로 표기)의 예가 도시된다. 이 휴대용 프로브(100)는 일반적으로 광 통신에 있어서, 디퓨저 패드(120), 도파관(130), 필터(140), 및 센서(150)를 포함한다. 바람직 하게는 표시장치가 더 제공되어, 센서(150)에서 발생한 전기 신호를 변환하고, 약 270nm 이하에서 파장의 세기 스펙트럼을 가리키는 시각적인 표시를 제공해 준다. 반대로, 인 시투 프로브는 디퓨저 패드가 없는데, 그 이유는 도파관(130)이 광원으로부터 전송된 방사파를 수신하기 위하여 전하 제거툴 내의 한 위치에 배치될 수 있기 때문이다. 예를들어, 도파관은 기판의 평면과 유사한 위치에서 광을 수신하기 위하여 배치 및 배향될 수 있으며, 이후 전하 제거 프로세스 동안 기판과 충돌할 방사파를 정확히 결정하기 위해 사용될 수 있다.

디퓨저 패드(120)는 집광 소자로서, 전하 제거툴(10)의 프로세스 챔버(20) 내에서 모든 방향으로부터의 광을 수신한다. 예를들어, 디퓨저 패드(120)는 전하 제거에 충분한 광대역의 방사파를 방출하기 위하여 채용된 광원(32)으로부터 직접 광을 수신할 뿐 만 아니라, 광원(32) 뒤에 배치되는 반사기(34), 벽들 및 제거툴의 기타 구성품으로부터 간접적으로 광을 수신한다. 상기 디퓨저 패드(120)는 센서(150)에 의해 검출된 광이 디퓨저 패드(120)에 입사하는 모든 광선을 대표하듯이 확산방식으로 수신된 광을 반사시킨다. 도 5에 보다 명확히 도시되어 있듯이, 상기 디퓨저 패드(120)는 일반적으로 서포트(122)와 이 위에 형성되는 반사층(124)을 포함한다. 서포트(122)는 확산 반사층(124)과 강한 접합을 이루는 것이 바람직한데, 놋쇠가 서포트(122)로 사용하는데 최상인 것으로 알려져 있다.

확산 반사층(124)으로는 광학 산업 분야에서 확산, 반사 특성으로 잘 알려진 다양한 물질들 중 어떤 것이 될 수 있다. 디퓨저 패드(120)가 소망 파장, 즉 약 270nm 이하의 파장을 흡수하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 상기 서포트(122)와 반사층(124)을 위해 선택된 물질들은 이들이 사용되는 환경을 위하여 적당하다.

높은 세기의 자외선 환경에서 사용되기에 적합한 반사물질은 한정을 의도한 바는 아니지만, 확산 반사 및 고온 특성 때문에, 탄산 마그네슘, 산화 마그네슘, 황산 바륨, 및 폴리테트라 플루오르에탄올 등과 같은 다양한 플루오르화탄소 플라스틱를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 디퓨저 패드(120)는 약 90% 보다 큰 반사율을 가진 고순도 황산 바륨으로 제조된다. 적합한 고순도 황산 바륨은 문셀 컬러 서비스(Munsell Color Service), NY의 상표명 문셀 화이트 리플렉턴스 코팅(Munsell White Reflectance Coating) 품번 1181759을 에멀션(emulsion) 형태로 상업적으로 이용 가능하다. 상기 에멀션은 적절한 서포트(122)에 코딩되며, 거의 완전한 확산성 및 반사성을 갖는 비 자기 방사 파우더 코팅(non-self radiating powdered coating)으로 건조된다. 몇몇 선택된 파장에 대한 절대 반사율을 다음 표 1에 나타낸다.

표 1

파장(nm)	절대 반사율(80/전체)
225	0.9346
250	0.9397
275	0.9481
300	0.9501

상기 서포트(122)의 두께는 상기 반사층을 구조적으로 지지하기에 충분할 정도로만 두꺼울 필요가 있으며, 바람직하게는 이것은 0.001 인치 또는 이 보다 얇은 두께가 될 것이다. 상기 서포트(122)는 약 1 내지 약 3mm 정도로 얇은 두께를 가질수 있으며, 그 결과 장치는 조사되고 있는 표면이 약 1에서 3mm 내인 반사표면을 가지게 된다.

개구 블럭(126)은 디퓨저 패드(120)에 인접하여 장착된다. 도파관(130)의 단부는 개구 블럭(126) 내에 위치되어, 디퓨저 패드(120)로부터 반사되는 광을 수신한다. 도 6에 보다 명확히 도시되어 있듯이, 개구(128, 129)는 개구 블럭(126)에 배치되며, 확산 반사층(124) 위에 고정된 크기의 타원형의 목표 영역 T를 형성하도록 배향된다. 상기 목표 영역 T의 크기와 형상은 개구(128, 129)의 크기, 개구(129)와 목표 영역 사이의 거리, 및 개구(128, 129)의 관측선(line of sight)이 확산 반사층(124)과 이루는 각도에 의하여 결정되며, 상기 목표 영역은 확산 반사층(124)의 코팅 영역 내에 있어야 한다.

개구(128, 129)의 크기는 절대적으로 중요하지는 않은데, 예를들어 0.375 인치 만큼 떨어진 간격을 두고, 개구(129)에서 목표 영역의 중심까지의 관측선이 0.375 인치이며, 관측 각도가 15도 인 개구(128, 129)에 대한 약 0.030 인치의 개구 직경은 약 1/4 인치 X 3/4 인치의 치수를 갖는 영역 내에 포함될 수 있는 목표 영역을 생성한다. 바람직하게는, 개구(128, 129)에 의해 설정되는 관측선은 확산 반사층(124)과 예각(바람직하게는 약 10도 내지 약 30도의 각도)으로 마주친다.

바람직한 실시예에서, 도파관(130)은 하우징(132) 내에 포함되는 광섬유의 형태로 되어 있다. 휴대용 장치를 위하여, 도파관(130)의 길이는 인 시투 프로브용으로 채택된 길이에 비해 상대적으로 길다. 휴대용 프로브는 통상 프로세스 챔버 내의 다수의 위치에서 균일성을 결정하기 위하여 채택되며, 따라서 균일성을 결정하기 위하여 소망하는 모든 위치에 도달하기에 충분한 길이를 가져야 한다. 이에 반해, 인 시투 프로브는 일반적으로 고정된 길이가 필요한데, 그 이유는 상기 프로브가 전하 제거툴의 프로세스 챔버 내에서 고정된 위치에 존재할 것이기 때문이다. 상대적으로 긴 길이의 광학 경로를 위하여, 도파관(130)으로 채택된 물질들은 관심 파장에서 최소의 흡수율을 갖는데, 그것은 전체 흡수율이 도파관의 길이에 대한 함수이기 때문이다. 만일 대규모의 흡수가 있었다면, 그 결과로서 얻어지는 정답( resulting net response)은 두 개의 프로브에 대하여 서로 다르게 나타나게 될 것이다. 이는 통상적으로 허용될 수 있는 상황이 아닌데, 그것은 일반적으로 휴대용 또는 인 시투 프로브에 의하여 제공되는 스펙트럼들이 상호 상관관계에 있도록 희망하기 때문이다.

바람직하게는, 상기 도파관은 약 180nm에서 약 270nm의 파장에서 약 50%의 전송률 보다 큰 값을 갖는데, 보다 바람직하게는 약 180nm에서 약 270nm의 파장에서 약 60%의 전송률 보다 큰 값을, 이보다 바람직하게는 약 180nm에서 약 270nm의 파장에서 약 70%의 전송률 보다 큰 값을, 그리고 가장 바람직하게는 약 180nm에서 약 270nm의 파장에서 약 80%의 전송률 보다 큰 값을 가진다. 물론, 약 270nm 보다 짧은 파장에서 충분한 광대역 방사파의 노출이 발생하고, 이것이 전하의 축적을 제거 또는 배출하는데 효과적인 한, 전하 제거의 응용예에 따라, 보다 좁은 파장의 범위가 이들 소망의 전송률에서 채택될 수 있다. 보다 짧은 도파관의 길이에서는, 보다 대규모의 흡수가 민감성에 악영향 없이 허용될 수 있다. 적합한 도파관의 재질에는 용해된 실리카(fused silica), 이산화 규소, 도핑된(doped) 이산화 규소, 중합체들, 공중합체들 및 이와 유사한 것들이 포함된다. 바람직한 실시예에서, 도파관(130)은 용해된 실리카로부터 제조된다. 상용의 적합한 도파관의 재질로는 독일 헤라오스 사(Heraeus Corporation)의 상표명 SUPRASIL을 이용 가능하다.

하우징(132)은 상기 프로브가 노출될 환경을 견딜수 있는 어떤 물질로 될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 하우징(132)은 놋쇠와 같은 금속으로 제조된다.하우징(132)은 목표 영역에 도달하려고 하는 광을 막지 않도록 크기와 형상이 정해져야 한다. 이러한 요건은 경우에 따라, 관측 선의 각도를 제어하고, 이 각도를 약 5도 내지 약 15도와 같은 작은 각도로 제한할 수 있다.

도파관(130)의 다른 단은 필터(140)에 맞춰지며, 이 필터는 필터 하우징(142) 내에 수용될 수 있다. 필터(140)는 전하 제거에 효과적이라고 생각되는 것과 비슷한 파장 전송 곡선을 갖는 것이 바람직 하다. 바람직한 실시예에서, 상기 필터(140)는 센서(150)로 전송되는 약 270nm 보다 긴 파장을 제거한다. 약 270nm 보다 긴 파장에서, 프로브(100)의 감도가 크게 감소하도록 디자인 되었는데, 그 이유는 이들 파장이 전하 제거에 아주 작은 영향을 갖기 때문이다. 이전에 설명하고 도 2에 도시된 바와같이, 최대의 전하 제거를 위한 소망의 파장은 약 270nm 보다 짧은 파장에서 발생한다. 또한, 제거 툴(10)에 채택된 현재의 광원(32)이 통상적으로 약 270nm 보다 짧은 파장에서 세기가 낮기 때문에, 프로브(100)의 감도는 센서(150)로 전송되는 약 270nm 보다 긴 파장을 제거함으로써 최대로 된다. 또한 추가로, 약 270nm 보다 긴 파장을 제거함으로써, 프로브의 스펙트럼 응답 감도 곡선은 도 2에 도시된 바와 같이 전하 제거 효율 곡선과 일치한다.

보다 바람직하게, 약 270nm 또는 그 이상에서 필터(140)를 통한 파장의 전송률은 약 10% 보다 낮으며, 약 270nm 보다 긴 파장에서는 전송률이 감소하는데, 약 5% 보다 작은 전송률을 갖는 것이 이 보다 더 바람직하며, 약 3% 보다 작은 전송률을 갖는 것은 더욱 바람직하고, 가장 바람직 한 것은 약 2% 보다 작은 전송률을 갖는 것이다. 약 180nm에서 약 270nm까지의 파장에서, 상기 필터는 최대 파장에서 약 10% 보다 큰 퍼센트의 전송률을 갖는 것이 바람직한데, 최대 파장에서 약 20%의 전송률을 갖는 것이 더 바람직하며, 최대 파장에서 30%의 전송률을 갖는 것은 이 보다 더 바람직하고, 가장 바람직한 것은 최대 파장에서 50%의 전송률을 갖는 것이다. 이상적인 조건에서, 상기 필터(140)는 약 180nm 내지 270nm의 파장에서 100% 전송률을 제공하고, 약 270nm 보다 긴 파장에서 완전히 불투과성이 되려고 하는데, 즉, 제곱함수와 같다. 프로브(100)에 사용하기 적합한 필터로는 액톤 리서치사(Acton Research Corporation)의 부품번호 186-B가 상업적으로 이용 가능하다. 이 특수한 필터는 약 180nm에서 최대 파장 전송률을 가지고, 약 40nm에서 32.8%의 전송률과 "1/2 최대값 전폭(full width half-maximum)"을 가진다. 상기 1/2 최대값 전폭이라는 용어는 이후에 파장이 최대치 또는 최대값에서 절반으로 떨어졌을 때의 파장 외형을 가로지르는 폭으로서 정의한다. 이전에 논의한 바와 같이, 이상적으로 1/2 최대값 전폭은 관심 파장의 스펙트럼을 가로지르는 것으로서, 즉 180nm 내지 약270nm 나, 235nm에서 약 90nm가 된다.

센서(150) 예를들어, 최소한 약 180nm 내지 약 270nm의 방사파에 반응하는 광다이오드는 도파관(130)의 타 단으로부터 수집된 광을 수신한다. 도 8은 적정 센서를 위한 파장의 함수로서 응답성을 그래프로 나타낸다. 센서(150)는 약 500nm 까지 연장되어 있는 비영 민감도(non-zero sensitivity) 영역을 갖는 반면, 앞서 설명한 필터(140)는 이 영역을 제거할 것이다. 또한, 민감도가 평탄하지 않는 동안에는, 관심 파장 영역 내에서 바람직한 경사(즉, 도 2에 도시된 전하 제거 효율 곡선과 유사한 경사)를 보이며, 이로써 전체 프로브 시스템의 감도가 소망의 제거 효율 곡선과 유사하게 되도록 프로브(100)의 전체 응답을 교정하는데 도움을 준다.

바람직한 센서(150)로는 갈륨 인 광 다이오드가 있으며 이는 오스트리아의 로이쓰너 레이저테크닉(Roithner Lasertechnik) 사의 모델 번호 EPD-150-0로부터 상업적으로 이용 가능하다. 이 특수한 광 다이오드에 대한 응답성은 440nm에서 0.12 A/W 이다. 센서(150)은 방사파를 전기적 신호로 변환하고, 이 신호는 사이에 설치된 전기 커넥터(152)에 의하여 표시장치에 표시될 수 있다.

휴대용 프로브의 동작에 있어서, 프로브의 디퓨저 패드는 프로세스 챔버의 소망 위치에서 광원에 대하여 약 90도로 위치되어 있다. 이와같은 방식으로, 목표 영역에 충돌하는 자외선 방사파가 확산 및 반사되며, 이 반사된 방사파의 일부가 개구 세트(128, 129)에 진입하고, 도파관(130)으로 전송된다. 확산 반사층(124)과 개구(128, 129)의 조합은 인입선에 대한 충분한 확산을 제공하여, 프로브의 각도 반응이 실제로 거의 코사인이 되고, 결과적으로 다양한 각도로 부딛히는 자외선 방사파가 정확히 측정될 수 있다. 인 시투 프로브의 동작 동안에, 도파관은 광원에 대해 축상으로 프로세스 챔버에 고정되고, 광원으로부터 방출되는 방사파는 도파관으로 직접 진입하는데, 상기 도파관은 처리될 기판의 위치와 유사한 위치에 고정되는 것이 바람직하다. 인 시투 프로브 또는 휴대용 프로브에 의하여 도파관으로 전송되는 방사파는 이후 필터(140)를 통해 센서(150)로 지나간다. 센서(150)는 상기 방사파를 특정 파장과 세기에 상관하고 있는 전기 신호로 변환한다. 상기 센서(150)는 추가로, 변환된 전기 신호를 표시하기 위하여 표시 장치와 전기 통신을 할 수 있다.

휴대용 프로브를 연속적으로 사용하는 동안, 확산 반사층(124)이 가열되고, 산화 마그네슘, 탄산 마그네슘 및 황산 바륨과 같은 물질들이 온도의 상승과 함께 반사율의 증가를 나타낼 수 있다. 온도의 함수로서 반사율의 변화를 조정하기 위하여 적절한 보상이 이루어질 수 있으며, 주기적으로 광을 측정함으로써 온도의 영향을 최소화 하도록 프로브의 사용방법이 제어될 수 있다. 예를들어, 프로브(100)는 약 10초 동안 측정 모드로 동작한 후, 표면이 또 다른 10초의 측정전에 냉각되도록 15초 동안 동작이 오프되도록 만들어 질 수 있다.

상기 프로브와 여기서 상술한 프로세스들은 전하의 제거에 유효한 상기 파장들에 대한 정확한 측정을 제공하는 이점이 있다. 상기 프로브들은 전하의 제거에 영향을 주는 파장들에 대해서만 민감하며, 약 270nm 보다 긴 파장들은 프로브의 광 다이오드로부터 필터링되어, 이에 따라 최대의 민감도를 제공한다. 또한, 프로브의 민감도 응답은 전하 제거 효율의 반응을 밀접하게 쫓아간다. 부가적으로, 상기 프로브는 휴대 능력뿐 만 아니라 인 시투 측정 능력을 제공한다. 전하 제거툴 내에는 목표 기판상에 충돌하는 광의 스펙트럼을 변화시킬 수 있는 많은 소자들이 존재하기 때문에, 상기 툴 내에서와 상기 기판이 위치되는 곳, 즉 웨이퍼의 평면에서 자외선을 측정하는 것은 상업적으로 큰 이점이 된다.

또한, 상기 프로브는 기판의 전체 반구 즉, 약 2π스테라디안(steradian)으로부터 입사하는 광을 정확히 측정하는 이점이 있으며, 이는 위치에 따라서 가변적이다. 상기 프로브는 또한 전하 제거 효율 당 가중되는 측정을 위한 능력을 제공한다. 상기 프로브는 상기 전하 제거툴에 채용되는 특정 광원의 세기를 측정하기 위하여 즉시 조정될 수 있다. 예를들어, 측정될 관심 파장의 대역은 일반적으로 넓다. 이 대역 내에서, 전하 제거 효율은 파장에 따라 다를 수 있다. 일반적으로, 보다 낮은 파장이 보다 효과적이고, 전하의 축적을 제거 또는 배출하는데 효율적이다. 따라서, 특정 응용예에서는, 파장 범위의 보다 낮은 영역에서 제거 효율의 작지만 존재할 수 있는 주요 변화에 민감하도록, 기판상에 부딛히는 방출 스펙트럼의 보다 낮은 파장에 대해 프로브의 민감도를 가중시키는 것이 바람직할 수도 있다.

더욱이, 상기 프로브는 광원의 균일성을 결정하기 위한 수단을 제공한다. 광원들은 오랜동안 사용함에 따라 변화될 수 있는데, 예를들어, 상기 프로브는 광원의 비 균일성이 고려될 수 있도록, 상이한 위치를 측정하기 위한 수단을 제공한다. 이러한 방식으로, 적절한 양의 노출이 집적 회로에 인가되어 전하의 축적을 제거 또는 배출시킬 수 있다.

본 출원 보기로서의 실시예를 참조로하여 서술되었지만, 당업자라면 본 출원의 영역을 벗어나지 않고도 본 발명의 구성요소에 대하여 다양한 변경이 가능하고, 이들 구성요소가 동등 구성요소로 대치될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 본원의 핵심 영역에서 벗어나지 않고도, 특수한 상황 또는 물질을 본원의 기술에 적합하게 하도록, 다양한 변형이 이루어 질 수 있다. 그러므로, 의도하는 바는, 본 발명이 본 발명을 수행하기 위하여 고려된 최량의 태양으로서 개시된 특수한 실시예로 한정되지 않으며, 부속 청구범위의 범위 내에 있는 모든 실시예를 포함한다는 것이다.

Claims (22)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 집적 회로의 제조 동안에 전하의 축적을 제거 또는 배출하기 위하여 구성되는 전하 제거툴에서 방출되는 방사파를 측정하기 위한 공정에 있어서,

    반사 및 확산 방사에 적합한 반사 및 확산층과, 상기 반사 및 확산층과 광통신을 하는 단부를 갖고, 180nm 내지 270nm의 파장에서 50% 보다 큰 전송률을 갖는 도파관과, 상기 도파관의 다른 단부와 광통신을 하는 센서 프로브, 및 상기 도파관과 센서 사이에 위치하고, 270nm 보다 긴 파장을 제거하는데 적용되는 필터를 포함하는 프로브를 전하 제거툴의 프로세스 챔버 내의 한 위치에 배치하는 단계;

    상기 프로세스 챔버로부터 주변 공기를 제거하는데 충분한 속도로 불활성 가스를 상기 프로세스 챔버 내로 흐르게 하는 단계;

    상기 전하 제거툴의 방사 챔버에서 광원으로부터 방사파를 방출하는 단계와;

    상기 전하 제거툴의 광원에서 방출된 방사파를 상기 반사 및 확산층 상에서 상기 도파관을 향하여 반사 및 확산시키는 단계; 및

    상기 필터로 270nm 보다 긴 파장의 방사파를 제거하고, 상기 센서로 상기 방사파를 전송하는 단계로서, 상기 프로브의 반응도는 전하 제거의 효율 곡선과 유사한 상기 전송 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전하 제거툴에서 방출되는 방사파를 측정하기 위한 공정.
22. 집적 회로의 제조 동안에 전하의 축적을 제거하거나 배출시키도록 구성되는 전하 제거툴에서 방출되는 방사파를 측정하기 위한 공정에 있어서,

    광원과 광통신을 하는 단부를 갖고, 180nm 내지 270nm의 파장에서 50% 보다 큰 전송률을 갖는 도파관과, 상기 도파관의 다른 단부와 광통신을 하는 센서, 및 상기 도파관과 센서 사이에 위치하고, 270nm 보다 긴 파장을 제거하는데 적용되는 필터를 포함하는 프로브를 기판의 한 위치에서 전하 제거툴의 프로세스 챔버 내의 한 위치에 고정시키는 단계;

    상기 프로세스 챔버로부터 주변 공기를 제거하는데 충분한 속도로 불활성 가스를 프로세스 챔버로 흐르게 하는 단계;

    상기 전하 제거툴의 방사 챔버에서 광원으로부터 방사파를 방출하는 단계와;

    상기 전하 제거툴의 광원에서 방출된 방사파를 반사 및 확산 층 상에서 상기 도파관을 향하여 반사 및 확산시키는 단계; 및

    상기 필터로 270nm 보다 긴 파장의 방사파를 제거하고, 상기 센서로 상기 방사파를 전송하는 단계로서, 상기 프로브의 반응도는 전하 제거의 효율 곡선과 유사한 상기 전송 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전하 제거툴에서 방출되는 방사파를 측정하기 위한 공정.

Images