KR101482856B1 - 화학증착소재 실시간 진단장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 화학증착소재 실시간 진단장치는 적외선 조사장치; 서로 마주보지 않도록 배치되는 입구와 출구 및 상기 적외선 조사장치에서 조사되는 적외선의 이동 경로상에 서로 마주보게 배치되는 제 1 및 제 2 윈도우를 가지는 진단장치 몸체; 상기 입구를 통해 유입되는 증착 가스를 가열하는 핫 일렉트론 발생기; 상기 진단장치 몸체에 회전 가능하게 배치되는 흡착유닛; 및 상기 적외선 조사장치에서 조사된 적외선을 수광하여 상기 증착 가스의 상태를 판단하는 적외선 감지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 화학증착소재 실시간 진단장치에 관한 것이다.
실시간 측정 진단 기술 개발은 CVD (chemical vapor deposition), etcher 등 주요 장비 개발 및 공정 최적화에 공동으로 필요한 기반 기술이며, 반도체 소자업체와 반도체용 장비 부품 업체는 디스플레이 태양전지 생산시스템까지 기술 파급 효과가 큰 원천기술이다.
특히 차세대 반도체 제조를 위한 첨단 진공 공정 step 수는 증가 추세에 있으며, 이와 더불어 공정 비용도 증가하고 있다. 최근 공정이 더욱 미세화 되면서 진공 공정 및 계측 시스템 정밀도 향상은 효율 극대화로 연결되며 수율 향상에 직접적인 영향을 미치고 특히 32 nm급 이하의 나노 반도체 기술을 확보하기 위해서는 공정 미세화, 공정 난이도 향상 및 산포 증가에 따른 수율 하락에 대비하고 허용오차를 보다 정밀하게 관리 하는 것이 필요해지고 있다.
기존에 사용하는 wafer to wafer 공정 관리보다 진일보 한 실시간 단위공정 관리 기술이 요구되고 있으며, 단순한 공정진단/제어가 아닌, 공정 중의 문제를 예지함으로써 문제를 원천적으로 차단할 수 있는 실시간 진공공정 원천기술의 개발이 더욱 요구되고 있는 실정이다. 이러한 이유로 실시간 측정 진단 기술을 개발하고 이를 공정제어에 적용 하고자 하는 것이 기술 개발 흐름의 대세이다.
반도체 선폭이 ＞50 nm 수준으로 줄어듦에 따라 제어 해야 할 오염입자의 크기도 점차 작아지고 있다. 반도체 공정 중이나 반도체 공정 장비에서 발생하게 되는 입자는 반도체 생산 수율에 가장 큰 영향을 끼치는 원인으로 파악되고 있으며, 생산 수율을 저하시키는 원인 중 약 70%가 이와 관련된 것으로 알려져 있다. 반도체 제조공정 중에 발생하는 오염입자는 반도체 수율을 저하시켜 생산량을 감소시키는 원인으로 이슈화되고 있다.
대부분의 반도체 공정은 저압환경에서 이루어지며, 이 때 발생하는 입자를 제어하기 위해서는 저압환경에서 측정할 수 있는 측정시스템이 필요하다. 하지만 실시간으로 입자의 양을 측정할 수 없으며, 비용이 많이 든다는 단점이 있고 더욱이 측정주기를 짧게 하면 대량의 웨이퍼 사용으로 인해 비용이 증가하게 된다는 어려움을 가지고 있어 공정 중에 입자를 측정할 수 있는 대안기술이 필요한 실정이다.
반도체 칩의 생산수율을 향상시키기 위하여 생산 환경의 오염제어에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다. 현재 보편적으로 사용되는 입자 측정 방법은 공정 후 반도체 웨이퍼 표면상의 입자를 측정할 수 있는 light scattering 원리를 가진 surface scanner 방법이다. 반도체 제조공정 중 입자오염을 모니터링 하기 위해서는 입자의 광학적 빛 산란 방식의 in-situ particle monitor (ISPM)이 더 유용하게 사용 될 수 있으며 가격 경쟁력이 높다.
본 발명은 보다 정밀하게 제어 가능하도록 구조가 개선된 화학증착소재 실시간 진단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 화학증착소재 실시간 진단장치는 적외선 조사장치; 서로 마주보지 않도록 배치되는 입구와 출구 및 상기 적외선 조사장치에서 조사되는 적외선의 이동 경로상에 서로 마주보게 배치되는 제 1 및 제 2 윈도우를 가지는 진단장치 몸체; 상기 입구를 통해 유입되는 증착 가스를 가열하는 핫 일렉트론 발생기; 상기 진단장치 몸체에 회전 가능하게 배치되는 흡착유닛; 및 상기 적외선 조사장치에서 조사된 적외선을 수광하여 상기 증착 가스의 상태를 판단하는 적외선 감지유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 진단장치 몸체의 외주면을 감싸도록 설치되는 히팅 자켓;을 더 포함할 수도 있다.
상기 핫 일렉트론 발생기는 상기 입구와 흡착유닛 사이의 증착 가스 유로 및 상기 입구 내부 중 어느 한 곳에 개재될 수 있다.
상기 흡착유닛은 2개의 전극; 및 상기 전극들 사이에 배치되는 매쉬 기판;을 포함할 수 있다.
상기 전극은 탄탈럼(Ta) 재질로 형성되고, 상기 매쉬 기판은 텅스텐(W) 재질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 흡착유닛은 상기 매쉬 기판이 상기 제 1 및 제 2 윈도우를 마주보는 제 1 모드와, 상기 제 1 모드 위치에서 90도 회전하여 상기 매쉬 기판이 증착 가스와 면접촉 되지 않도록 배치되는 제 2 모드 사이를 회전할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 윈도우는 브롬화 칼륨(KBr) 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 핫 일렉트론 발생장치와 회전 가능하게 설치되는 매쉬 기판을 이용하여, 상압 ~ 진공 (10-6 Torr) 범위에서 진공도를 조절하면서 유입되는 화학증착 소재가 포함된 가스를 분해 및 흡착을 통해 정밀하게 증착가스의 상태를 파악할 수 있다.
또한, 필요에 따라 핫 일렉트론 발생장치의 형태를 매쉬 또는 콘 타입 등 다양하게 변경하는 것은 물론, 온도 변화를 통해 가스 분해를 위한 히팅 자켓을 더 구비하여 다양한 조건 하에서 화학증착 소재가 포함된 가스의 상태를 확인하는 것이 가능하다.
도 1은 본 실시예에 따른 화학증착소재 실시간 진단장치의 일 예를 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 도 1의 매쉬 기판의 사시도, 그리고,
도 3 및 도 4는 본 실시예의 매쉬 기판의 모드 별 작동 상태를 도시한 평면도 이다.
도 2는 도 1의 매쉬 기판의 사시도, 그리고,
도 3 및 도 4는 본 실시예의 매쉬 기판의 모드 별 작동 상태를 도시한 평면도 이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 화학증착소재 실시간 진단장치를 도면과 함께 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 화학증착소재 실시간 진단장치의 일 예를 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 도 1의 매쉬 기판의 사시도, 그리고, 도 3 및 도 4는 본 실시예의 매쉬 기판의 모드 별 작동 상태를 도시한 평면도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 화학증착소재 실시간 진단장치는 적외선 조사장치(10), 증착 가스가 유입 및 유출되는 진공챔버(100) 및 적외선 감지유닛(200)을 포함할 수 있다.
적외선 조사장치(10)는 일정 파장의 적외선을 상기 진공챔버(100)의 내부를 향해 조사하고, 상기 적외선 감지유닛(200)은 상기 적외선 조사장치(10)에서 조사된 적외선을 상기 진공챔버(100)를 통해 수광 하여, 상기 증착 가스의 상태를 감지할 수 있다.
진공챔버(100)는 진단장치 몸체(110)와 핫 일렉트론 발생기(140) 및 흡착유닛(150)을 포함한다. 상기 진공챔버(100)의 내부는 상압 ~ 진공 (10-6 Torr) 범위에서 진공도를 조절할 수 있다.
진단장치 몸체(110)에는 상기 적외선 조사장치(10) 및 적외선 감지유닛(200)과 각각 마주보게 배치되는 제 1 및 제 2 윈도우(101)(102)가 적외선의 이동 방향과 동축이 되도록 설치될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 윈도우(101)(102)는 적외선이 투과할 수 있는 재질로 형성될 수 있으며, 브롬화 칼륨(KBr) 재질로 형성될 수 있다. 브롬화 칼륨의 단결정은 가시부에서 적외선부에 걸쳐 투명하기 때문이다. 한편, 상기 제 1 및 제 2 윈도우(101)(102)는 상기 진단장치 몸체(110)의 내부가 필요에 따라 상압 ~ 진공 (10-6 Torr) 범위에서 진공도를 조절할 수 있도록 외부 공기가 유입되지 않도록 실링되는 것이 좋다.
상기 진단장치 몸체(110)에는 입구(120)와 출구(130)가 마련될 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 입구(120)와 출구(130)는 서로 마주보지 않도록 배치되어, 상기 입구(120)를 통해 유입된 증착 가스가 적어도 2번 이상 굴절된 후에 출구(130)를 통해 배출될 수 있도록 한다.
본 실시예에 따르면, 상기 입구(120)는 진단장치 몸체(110)의 상부 측에 배치되고, 상기 출구(130)는 상기 진단장치 몸체(110)의 하부 측에 배치될 수 있다. 이때, 상기 입구(120)는 상기 적외선 조사장치(10)와 근접한 위치에 배치되고, 상기 출구(130)는 상기 적외선 감지유닛(200)과 근접한 위치에 배치되는 것이 좋다.
한편, 상기 진단장치 몸체(110)의 내부에는 유입된 증착 가스를 가열하기 위한 핫 일렉트론 발생기(140)가 설치될 수 있다. 핫 일렉트론 발생기(140)는 필요에 따라 콘 또는 매쉬 형태로 구성될 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 윈도우(101)와 후술할 흡착유닛(150) 사이에 배치될 수도 있고, 도시하지는 않았으나, 상기 입구(120)의 내부 공간에 배치되는 것도 가능하다. 상기 핫 일렉트론 발생기(140)를 이용하여, 상기 증착 가스를 분해하여 증착 가스의 상태를 정확하게 확인할 수 있다.
흡착유닛(150)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전극(151), 매쉬 기판(152), 와이어(153) 및 회전유닛(155)을 포함한다.
전극(151)은 탄탈럼(Ta) 재질로 형성되고, 매쉬 기판(152)은 텅스텐(W) 재질로 형성될 수 있다. 상기 전극(151)은 각각 와이어(153)를 통해 전원을 공급 받을 수 있으며, 소정의 회전유닛(155)을 통해 제 1 모드와 제 2 모드 사이로 회전 가능하게 설치될 수 있다.
상기 회전유닛(155)은 다양하게 구성될 수 있는데, 소정의 모터를 이용한 회전 구조를 마련할 수도 있고, 사용자가 임의로 회전할 수 있는 수동 방식으로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 정확한 회전 각도 규제를 위한 각도 규제유닛을 마련하는 것도 가능하다.
상기 제 1 모드는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 매쉬 기판(152)이 상기 제 1 및 제 2 윈도우(101)(102)와 마주보는 모드이고, 제 2 모드는 상기 제 1 모드 위치에서 90도 회전하여 상기 매쉬 기판이 증착 가스와 면접촉 되지 않도록 배치되는 모드이다.
이와 같은 구성에 따르면, 제 1 모드와 같이 매쉬 기판(152)을 제 1 및 제 2 윈도우(101)(102)와 마주보게 배치하면, 상기 증착 가스가 이동하면서, 전원이 인가되는 매쉬 기판(152)에 흡착된 상태에서 상기 적외선 조사장치(10)에서 조사된 적외선에 의해 흡착된 증착 가스의 상태를 적외선 감지유닛(200)을 통해 정밀하게 감지하여, 증착에 따른 입자 특성을 정확하게 확인할 수 있다.
또한, 제 2 모드와 같이 매쉬 기판(152)이 증착 가스와 직접 접촉하지 않도록 구성하면, 증착 가스의 정확한 분자구조를 확인할 수 있으며, 핫 일렉트론 발생기(140)를 이용하여 원하는 수준의 가스 구조를 확인하는 것이 가능하다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 진단장치 몸체(110)의 외주면을 감싸도록 설치되는 히팅 자켓(160)을 더 구비할 수도 있다.
상기 히팅 자켓(160)은 상기 진단장치 몸체(110)의 온도를 제어하여, 온도에 따른 증착 가스의 상태를 변경하여 상기 흡착유닛(150)에 흡착되는 입자의 밀도를 조절하는 것도 가능하다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10; 적외선 조사장치 100; 진단장치
101; 제 1 윈도우 102; 제 2 윈도우
110; 진단장치 몸체 120; 입구
130; 출구 140; 핫 일렉트론 발생기
150; 흡착유닛 151; 전극
152; 매쉬 기판 153; 와이어 유닛
160; 히팅 자켓 200; 적외선 감지유닛
101; 제 1 윈도우 102; 제 2 윈도우
110; 진단장치 몸체 120; 입구
130; 출구 140; 핫 일렉트론 발생기
150; 흡착유닛 151; 전극
152; 매쉬 기판 153; 와이어 유닛
160; 히팅 자켓 200; 적외선 감지유닛
Claims (7)
- 적외선 조사장치;
서로 마주보지 않도록 배치되는 입구와 출구 및 상기 적외선 조사장치에서 조사되는 적외선의 이동 경로상에 서로 마주보게 배치되는 제 1 및 제 2 윈도우를 가지는 진단장치 몸체;
상기 입구를 통해 유입되는 증착 가스를 가열하는 핫 일렉트론 발생기;
상기 진단장치 몸체에 회전 가능하게 배치되는 흡착유닛; 및
상기 적외선 조사장치에서 조사된 적외선을 수광하여 상기 증착 가스의 상태를 판단하는 적외선 감지유닛;을 포함하는 화학증착소재 실시간 진단장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 진단장치 몸체의 외주면을 감싸도록 설치되는 히팅 자켓;을 더 포함하는 화학증착소재 실시간 진단장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 핫 일렉트론 발생기는,
상기 입구와 흡착유닛 사이의 증착 가스 유로 및 상기 입구 내부 중 어느 한 곳에 설치되는 화학증착소재 실시간 진단장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 흡착유닛은,
2개의 전극; 및
상기 전극들 사이에 배치되는 매쉬 기판;을 포함하는 화학증착소재 실시간 진단장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 전극은 탄탈럼(Ta) 재질로 형성되고, 상기 매쉬 기판은 텅스텐(W) 재질로 형성되는 화학증착소재 실시간 진단장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 흡착유닛은,
상기 매쉬 기판이 상기 제 1 및 제 2 윈도우를 마주보는 제 1 모드와, 상기 제 1 모드 위치에서 90도 회전하여 상기 매쉬 기판이 증착 가스와 면접촉 되지 않도록 배치되는 제 2 모드 사이를 회전하는 화학증착소재 실시간 진단장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 윈도우는 브롬화 칼륨(KBr) 재질로 형성되는 화학증착소재 실시간 진단장치.
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| KR20130069770A KR101482856B1 (ko) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 화학증착소재 실시간 진단장치 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR20010017173A (ko) * | 1999-08-09 | 2001-03-05 | 김영환 | 반도체 제조장비용 이물질 측정장치 |
| KR100494656B1 (ko) | 2003-08-12 | 2005-06-13 | 한국표준과학연구원 | 유기금속화학증착 공정을 위한 전구체 변질 진단장치 및진단방법 |
| KR20060009668A (ko) * | 2004-07-26 | 2006-02-01 | 한국표준과학연구원 | 반도체 제조용 반응공정 진단시스템 |
| JP2009162712A (ja) | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 浮遊粒子状物質測定装置 |
-
2013
- 2013-06-18 KR KR20130069770A patent/KR101482856B1/ko active IP Right Grant
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