KR101764844B1 - 식각 상태 감시 장치 - Google Patents

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KR101764844B1
KR101764844B1 KR1020160057768A KR20160057768A KR101764844B1 KR 101764844 B1 KR101764844 B1 KR 101764844B1 KR 1020160057768 A KR1020160057768 A KR 1020160057768A KR 20160057768 A KR20160057768 A KR 20160057768A KR 101764844 B1 KR101764844 B1 KR 101764844B1
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송용석
남윤석
차동호
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한국산업기술대학교산학협력단
주식회사 나노텍
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Abstract

일 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치는 챔버 내에 배치된 식각 대상으로부터 방출된 빛을 통과시키는 광학필터; 상기 광학필터를 통과한 빛을 전기적 신호로 변화시키는 감광센서; 및 상기 전기적 신호를 증폭 및 노이즈 제거하여 디스플레이에 표시하며, 식각 종말점 또는 챔버 내 누설을 판단할 수 있도록 연산하여 공정 또는 설비를 직접적으로 제어하거나 상기 설비로 제어 가능한 신호를 전달하는 신호 처리부;를 포함하고, 상기 광학필터 및 상기 감광센서는 복수 개로 마련되며, 상기 복수 개의 광학필터 및 상기 복수 개의 감광센서는 서로 다른 물질로부터 방출된 빛을 검출할 수 있다.

Description

식각 상태 감시 장치{APPARATUS FOR MONITORING ETCHING STATE}
본 발명은 식각 상태 감시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 개의 광학필터를 구비하여 식각 종말점 또는 챔버 내 가스의 누설을 검출하여 식각 공정을 실시간으로 제어할 수 있는 식각 상태 감시 장치에 관한 것이다.
일반적으로　반도체 및 디스플레이 소자를 제조하는 공정 중 식각　공정(etch process)은 사진 공정(photo-lithography process)을 통해 형성된 감광제 막이 덮여지지 않은 부분을 공정 가스와 화학적으로 반응시켜 공정이 진행됨에 따라 설계자가 원하는 깊이만큼 깎아 내는 공정을 의미한다.
다시 말해서, 식각 공정은 증착된 금속 등의 막을 선택적으로 제거하여 배선 등의 패턴을 형성하기 위해 사용되는 필수적인 공정이다.
최근 소자의 미세화, 집적화되는 기술의 발달로 인해 반도체 및 디스플레이 제조 공정에서의 칩의 패턴 사이즈가 수십 nm까지 줄어들면서 보다 정확하고 정밀한 식각 공정의 필요성이 대두되고 있고 이에 대한 정밀한 제어 또한 중요성이 부각되고 있다.
일반적인 식각 공정은 크게 건식　식각(Dry etching)과 습식　식각(Wet etching)으로 구분된다.
습식 식각은　웨이퍼(wafer) 또는 글라스(glass)를 식각　용액(액체)을 이용하여 액체-고체(liquid-solid) 간의 화학 반응에 의해　식각이 이루어지게 하는 것을 말하고, 건식　식각은 웨이퍼 또는 글라스 표면에의 이온 충격에 의한 물리적 작용이나, 플라스마 속에서 발생된 반응 물질들의 화학작용, 또는 물리 및 화학적 작용이 동시에 일어나　식각이 진행되는 공정을 말한다.
한편, 건식 식각 공정에서는 플라스마 속에서 발생된 반응 물질들의 화학작용을 광학적으로 측정하여 식각 종말점을 검출할 수 있다.
식각 종말점을 검출하는 방법은 여러 방법이 공지되어 있지만, 대부분 간섭계 분광학 또는 광 방출계 분광학에 기초하고, 방출계 분광학은 식각 시 플라스마 상태의 반응 물질과 식각 대상 막질과의 반응으로부터 방출되는 광 방출(emission)을 분광 분석(spectroscopy)하여 각 물질에 대한 변화 특성을 모니터링함으로써 종말점을 검출한다.
예를 들어, 2006년 6월 21일에 출원된 KR 2006-0055958에는 "플라즈마 식각 공정의 종말점 검출 방법"에 대하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 복수 개의 필터를 구비하여 각각의 필터에서 특정 파장의 빛을 통과시킴으로써 식각 종말점을 보다 정확하게 검출할 수 있는 식각 상태 감시 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 복수 개의 필터를 구비하여 식각 종말점 검출과 동시에 챔버 내 유입된 외기 가스로부터 방출되는 빛을 검출하여 챔버 내 누설을 검출할 수 있어, 챔버 내 누설 검출을 위한 별도의 검출 센서를 구비하기 위한 비용을 절감할 수 있는 식각 상태 감시 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 챔버 누설 검출용 광학필터가 챔버의 공정 가스 유입부를 향하여 경사지게 배치되어 외기 가스로부터 방출되는 빛을 보다 정확하게 검출할 수 있으며, 해당 가스 성분을 병렬적으로 모니터링함으로써 식각 종말점 검출과 동시에 식각 상태의 정상 유무를 판별할 수 있는 식각 상태 감시 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 복수 개의 필터의 구성에 따라서 단일 층으로 구성된 기판에 대한 단일 식각 공정, 복수 층으로 구성된 기판에 대한 단일 식각 공정 또는 단일 챔버에서 이루어지는 다종의 식각 공정에서 적용될 수 있는 식각 상태 감시 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은 하나의 케이스에 수광부, 신호 처리부 및 디스플레이가 구비됨으로써, 공정 챔버 내에서 방출되는 빛으로부터 식각 종말점 또는 챔버 내 누설을 검출하는 일련의 과정이 하나의 독립된 기기에서 진행되고, 식각 공정을 용이하게 확인할 수 있어 식각 공정 또는 식각 공정 설비의 작동을 실시간으로 제어할 수 있는 식각 상태 감시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치는, 챔버 내에 배치된 식각 대상으로부터 방출된 빛을 통과시키는 광학필터; 상기 광학필터를 통과한 빛을 전기적 신호로 변화시키는 감광센서; 및 상기 전기적 신호를 증폭 및 노이즈 제거하여 디스플레이에 표시하며, 식각 종말점 또는 챔버 내 누설을 판단할 수 있도록 연산하여 공정 또는 설비를 직접적으로 제어하거나 상기 설비로 제어 가능한 신호를 전달하는 신호 처리부;를 포함하고, 상기 광학필터 및 상기 감광센서는 복수 개로 마련되며, 상기 복수 개의 광학필터 및 상기 복수 개의 감광센서는 서로 다른 물질로부터 방출된 빛을 검출할 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 복수 개의 광학필터는, 상기 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 제1 빛을 통과시키는 제1 식각 종말점 검출용 광학필터; 및 상기 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 제2 빛을 통과시키는 제2 식각 종말점 검출용 광학필터;를 포함하고, 상기 복수 개의 광학필터 또는 상기 복수 개의 감광센서는 상기 식각 대상을 향하여 서로 나란히 배치될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 복수 개의 광학필터는, 상기 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 빛을 통과시키는 식각 종말점 검출용 광학필터; 및 상기 챔버 내 유입된 외기 가스로부터 방출되는 빛을 통과시키는 챔버 누설 검출용 광학필터;를 포함하고, 상기 식각 종말점 검출용 광학필터는 상기 식각 대상을 향하여 배치되며, 상기 챔버 누설 검출용 광학필터는 상기 식각 대상의 식각을 위한 공정 가스가 유입되는 가스 유입부를 향하여 경사지게 배치될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치는, 플라즈마 식각 공정이 수행되는 챔버의 일 측에 장착된 케이스; 상기 케이스의 일 측에 구비되어, 식각 대상으로부터 방출되는 빛을 받아들이는 수광부; 및 상기 수광부에서 받아들여진 빛으로부터 식각 종말점 또는 챔버 내 누설을 검출하는 신호 처리부; 및 상기 케이스의 일 측과 마주보는 타 측에 구비되어, 상기 신호 처리부에서 검출된 식각 종말점 또는 챔버 내 누설 여부를 표시하는 디스플레이;를 포함하고, 상기 디스플레이에 구비된 제어 요소에 의해 상기 식각 공정이 실시간으로 제어될 수 있다.
일 측에 의하면, 상기 수광부는 식각 대상으로부터 방출되는 빛 중 특정 파장의 빛을 통과시키는 광학필터 및 상기 광학필터를 통과한 빛을 전기적 신호로 변화시키는 감광센서를 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 감광센서에서 변환된 전기적 신호를 연산 또는 판단하는 메인 보드 및 상기 메인 보드로부터 이격 배치되어 상기 디스플레이의 작동을 제어하는 구동 보드를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치에 의하면, 복수 개의 필터를 구비하여 각각의 필터에서 특정 파장의 빛을 통과시킴으로써 식각 종말점을 보다 정확하게 검출할 수 있다.
일 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치에 의하면, 복수 개의 필터를 구비하여 식각 종말점 검출과 동시에 챔버 내 유입된 외기 가스로부터 방출되는 빛을 검출하여 챔버 내 누설을 검출할 수 있어, 챔버 내 누설 검출을 위한 별도의 검출 센서를 구비하기 위한 비용을 절감할 수 있다.
일 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치에 의하면, 챔버 누설 검출용 광학필터가 챔버의 공정 가스 유입부를 향하여 경사지게 배치되어 외기 가스로부터 방출되는 빛을 보다 정확하게 검출할 수 있으며, 해당 가스 성분을 병렬적으로 모니터링함으로써 식각 종말점 검출과 동시에 식각 상태의 정상 유무를 판별할 수 있다.
일 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치에 의하면, 복수 개의 필터의 구성에 따라서 단일 층으로 구성된 기판에 대한 단일 식각 공정, 복수 층으로 구성된 기판에 대한 단일 식각 공정 또는 단일 챔버에서 이루어지는 다종의 식각 공정에서 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치에 의하면, 하나의 케이스에 수광부, 신호 처리부 및 디스플레이가 구비됨으로써, 공정 챔버 내에서 방출되는 빛으로부터 식각 종말점 또는 챔버 내 누설을 검출하는 일련의 과정이 하나의 독립된 기기에서 진행되고, 식각 공정을 용이하게 확인할 수 있어 식각 공정 설비의 작동을 실시간으로 제어할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2a 및 2b는 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치의 단면도이다.
도 3은 식각 공정의 방법에 따른 결과를 도시한다.
도 4는 이론적인 식각 종말점 그래프를 도시한다.
도 5는 제2 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 제2 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치가 챔버의 일 측에 배치된 모습을 도시한다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치의 구성을 개략적으로 도시하고, 도 2a 및 2b는 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치의 단면도이고, 도 3은 식각 공정의 방법에 따른 결과를 도시하고, 도 4는 이론적인 식각 종말점 그래프를 도시한다.
도 1 및 2를 참조하여, 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치(10)는 케이스(100), 수광부(110), 신호 처리부(120) 및 디스플레이(130)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(100)는 제1 케이스(102) 및 제2 케이스(104)를 포함할 수 있다.
상기 제1 케이스(102)는 식각 공정, 예를 들어 플라즈마 식각 공정이 수행되는 챔버의 일 측에 배치될 수 있다. 구체적으로 도시되지는 않았으나, 챔버의 일 측에는 뷰 포트(미도시)가 구비될 수 있으며, 뷰 포트를 향하여 제1 케이스(102)가 배치될 수 있다. 이때, 제1 케이스(102)에서 뷰 포트를 향하는 측이 케이스(100)의 일 측이 될 수 있다.
이러한 제1 케이스(102)의 배치에 의해 플라즈마 식각 공정 시 식각 대상으로부터 방출되는 빛이 제1 케이스(102) 내에 들어올 수 있으며, 제1 케이스(102) 내부에는 식각 대상으로부터 방출되는 빛을 받아들이는 수광부(110)가 배치될 수 있다.
상기 제1 케이스(102)에는 제2 케이스(104)가 연결될 수 있다.
상기 제2 케이스(104)는 제1 케이스(102)보다 상대적으로 크게 마련될 수 있으며, 예를 들어 제2 케이스(104)의 크기는 제2 케이스(104) 내에 신호 처리부(120)가 수용되기에 적절한 크기로 마련될 수 있다.
또한, 제2 케이스(104)에는 디스플레이(130)가 구비될 수 있는데, 이때 디스플레이(130)가 구비되는 측이 케이스(100)의 일 측과 마주보는 타 측이 될 수 있다.
한편, 제2 케이스(104) 내에는 팬(1042)이 구비될 수 있다. 이는 제2 케이스(104) 내에 신호 처리부(120)의 과열을 방지하기 위한 것으로서, 신호 처리부(120)를 구성하는 부품의 사용 수명을 연장시킬 수 있다.
이와 같이 케이스(100)는 제1 케이스(102) 및 제2 케이스(104)가 결합된 독립된 기기로 구성되며, 제1 케이스(102) 및 제2 케이스(104) 내부에 수광부(110), 신호 처리부(120) 및 디스플레이(130)가 컴팩트하게 배치되어, 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치(10)의 사용이 보다 용이해질 수 있다.
또한, 제1 케이스(102) 내에 배치된 수광부(110)는 광학필터(112) 및 감광센서(114)를 포함할 수 있다.
상기 광학필터(112)는 챔버 내에 배치된 식각 대상으로부터 방출되는 빛을 통과시키며, 감광센서(114)는 상기 광학필터(112)를 통과한 빛을 전기적 신호로 변화시킬 수 있다.
이때, 광학필터(112) 및 감광센서(114)는 복수 개로 마련될 수 있으며, 이하에서는 광학필터(112) 및 감광센서(114)가 각각 두 개로 마련된 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
다만, 광학필터(112) 및 감광센서(114)의 개수는 이에 국한되지 아니하며, 다양한 개수로 마련될 수 있으며, 광학필터(112)의 개수 및 감광센서(114)의 개수가 서로 대응된다면 어느 것이든지 가능하다.
상기 복수 개의 광학 필터(112)는 제1 식각 종말점 검출용 광학필터(1122) 및 제2 식각 종말점 검출용 광학필터(1124)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 식각 종말점 검출용 광학필터(1122) 및 제2 식각 종말점 검출용 광학필터(1124)는 제1 케이스(102)에서 식각 대상을 향하여 서로 나란히 배치될 수 있다.
상기 제1 식각 종말점 검출용 광학필터(1122)는 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 제1 빛을 통과시킬 수 있으며, 제2 식각 종말점 검출용 광학필터(1124)는 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 제2 빛을 통과시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 식각 종말점 검출용 광학필터(1122)에서 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물로부터 방출되는 제1 빛을 통과시킨다면, 제2 식각 종말점 검출용 광학필터(1124)는 식각 대상에 인접하게 존재하는 부산물로부터 방출되는 제2 빛을 통과시킬 수 있으며, 반대의 경우도 마찬가지이다.
추가적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 식각 대상인 베이스 막재(A) 상에 보호 막재(B)가 도포될 수 있으며, 베이스 막재(A) 상에 보호 막재(B)에 의해 도포되지 않은 부분이 식각 공정에 의해 식각될 수 있다. 예를 들어, 다양한 식각 공정에 의해 등방성 식각 또는 방향성 식각과 수직 식각과 같은 이방성 식각이 이루어질 수 있다.
이러한 식각 공정 시에 식각 대상에 인접하게 반응물(etchant) 또는 부산물(by-product)이 존재할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 식각 공정의 경우 반응물은 챔버 내에 주입되는 공정 가스가 될 수 있고, 부산물은 식각 대상, 특히 베이스 막재(A)가 식각되면서 발생되는 물질이 될 수 있다.
이때, 반응물 또는 부산물은 서로 다른 물질로 될 수 있으며, 이에 의해 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 빛의 파장이 서로 다를 수 있다.
다시 말해서, 제1 식각 종말점 검출용 광학필터(1122)에 의해 통과되는 제1 빛과 제2 식각 종말점 검출용 광학필터(1124)에 의해 통과되는 제2 빛의 파장이 서로 다를 수 있다.
이와 같이 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치(10)는 제1 식각 종말점 검출용 광학필터(1122) 및 제2 식각 종말점 검출용 광학필터(1124)를 통해 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 및 부산물로부터 방출되는 빛을 파장에 따라 개별적으로 통과시킬 수 있으며, 이후 반응물 및 부산물로부터 방출되는 빛을 개별적으로 처리하여 식각 종말점을 검출하는 데 활용할 수 있다.
한편, 복수 개의 감광센서(114)는 제1 감광센서(1142) 및 제2 감광센서(1144)를 포함할 수 있다.
상기 제1 감광센서(1142)는 제1 식각 종말점 검출용 광학필터(1122)에 연결되고, 제2 감광센서(1144)는 제2 식각 종말점 검출용 광학필터(1122)에 연결될 수 있다.
구체적으로, 제1 감광센서(1142)는 제1 식각 종말점 검출용 광학필터(1122)를 통과한 제1 빛을 전기적 신호로 변환시킬 수 있으며, 제2 감광센서(1142)는 제2 식각 종말점 검출용 광학필터(1124)를 통과한 제2 빛을 전기적 신호로 변환시킬 수 있다.
도 1 및 2에는 제1 감광센서(1142) 및 제2 감광센서(1144)가 제2 케이스(104) 내에 배치된 것으로 도시되었으나, 제1 케이스(102) 내에 배치될 수 있음은 당연하다. 다시 말해서, 제1 감광센서(1142) 및 제2 감광센서(1144)에서 변환된 전기적 신호가 신호 처리부(120), 특히 메인 보드(122)에 전달될 수 있다면 어느 것이든지 가능하다.
전술된 바와 같이 복수 개의 감광센서(114)는 신호 처리부(120)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 신호 처리부(120)는 메인 보드(122) 및 구동 보드(124)를 포함할 수 있으며, 메인 보드(122) 및 구동 보드(124)는 제2 케이스(104) 내에 서로 나란히 이격 배치될 수 있다.
상기 메인 보드(122)는 복수 개의 감광센서(114)에서 변환된 전기적 신호를 연산 또는 판단할 수 있다.
구체적으로, 제1 감광센서(1142) 및 제2 감광센서(1144)가 메인 보드(122)에 각각 연결되므로, 제1 감광센서(1142)에서 변환된 제1 빛에 대한 전기적 신호 및 제2 감광센서(1144)에서 변환된 제2 빛에 대한 전기적 신호가 개별 처리된 후 병합 처리됨으로써 식각 종말점 그래프를 생성하거나 식각 종말점이 판단될 수 있다.
상기 메인 보드(122)로부터 이격 배치된 구동 보드(124)는 디스플레이(130)의 작동을 제어하기 위한 것으로서, 디스플레이(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 구동 보드(124)는 아날로그/디지털 컨버터 기능(A/D) 또는 TCP/IP 출력 기능을 수행할 수 있다.
이에 의해 메인 보드(122)에서 연산 또는 판단된 정보가 구동 보드(124)에서 처리된 후에 디스플레이(130)에 표시될 수 있다.
도면에는 메인 보드(122) 및 구동 보드(124)가 분리된 것으로 도시되었으나, 메인 보드(122) 및 구동 보드(124)가 전기적으로 연결된 상태임은 당연하다.
한편, 구동 보드(124)에 연결된 디스플레이(130)는 신호 처리부(120), 특히 메인 보드(122)에서 검출된 식각 종말점 또는 챔버 내 누설 여부를 표시할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(130)에서 식각 종말점을 표시하는 경우, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 그래프 형태로 표시할 수 있다.
도 4는 이론적인 식각 종말점 그래프로서, 식각 공정이 진행됨에 따라 반응물 또는 부산물에 의해 방출된 빛의 세기가 변화하게 되고, 반응물(예를 들어, etchant)로부터 방출된 빛의 세기가 증가하고 부산물(예를 들어, 필름 제품)로부터 방출된 빛의 세기가 감소하는 시점이 식각 종말점으로 판단될 수 있다.
이와 같이 디스플레이(130)에 표시된 식각 종말점 그래프를 통해 사용자 또는 작업자는 식각 공정이 수행되는 챔버의 일 측에서 식각 종말점을 용이하게 실시간으로 확인할 수 있으며, 이에 따라 식각 공정 설비의 작동을 용이하게 제어할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(130)에 표시된 식각 종말점 그래프에서 식각 종말점에 도달된 것으로 확인되면 식각 공정을 종료시킬 수 있다.
이를 위해 디스플레이(130)에는 식각 공정 설비의 작동 제어를 위한 터치 센서로 마련된 제어 요소(미도시) 또는 식각 종말점 도달을 경고할 수 있도록 엘이디(LED)가 구비될 수 있으며, 케이스(100) 자체에 식각 공정 설비의 작동 제어를 위한 복수 개의 버튼 또는 스위치 등이 구비될 수 있음은 당연하다.
전술된 바와 같이 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치(10)는 복수 개의 광학필터를 통해 반응물 및 부산물 중 하나로부터 방출된 제1 빛 및 반응물 및 부산물 중 다른 하나로부터 방출된 제2 빛을 개별적으로 처리함으로써 보다 정확하게 식각 종말점을 검출할 수 있으며, 디스플레이(130)를 통해 작업자가 식각 공정 설비의 작동 제어 또한 실시간으로 용이하게 수행할 수 있다.
게다가, 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치(10)는 전술된 바와 같이 단일 층으로 구성된 식각 대상의 단일 식각 공정뿐만 아니라 복수 층으로 구성된 식각 대상에 대한 단일 식각 공정 또는 단일 챔버에서 이루어지는 다종의 식각 공정에서도 적용될 수 있다.
다시 도 3을 참조하여, 예를 들어 식각 대상이 제1 베이스 막재 및 제2 베이스 막재가 적층된 상태로 마련된 경우, 제1 식각 종말점 검출용 광학필터에서는 제1 베이스 막재에서 발생된 부산물로부터 방출된 빛을 통과시키고, 제2 식각 종말점 검출용 광학필터는 제2 베이스 막재에서 발생된 부산물로부터 방출된 빛을 통과시킬 수 있으며, 제3 식각 종말점 검출용 광학필터는 공정 가스와 같은 반응물로부터 방출된 빛을 통과시킬 수 있다.
이와 같이 복수 개의 광학필터의 개수 또는 종류를 조절함으로써 복수 층으로 구성된 식각 대상으로부터 방출된 빛을 개별적으로 처리함으로써 식각 종말점을 검출할 수 있다.
또한, 예를 들어 챔버 내에 제1 식각 공정 및 제2 식각 공정이 수행되는 경우, 복수 개의 광학필터 중 일부는 제1 식각 공정 시 식각 종말점을 검출하기 위한 광학필터로 구성되고, 복수 개의 광학필터 중 나머지 일부는 제2 식각 공정 시 식각 종말점을 검출하기 위한 광학필터로 구성될 수 있다.
이와 같이 복수 개의 광학필터의 개수 또는 종류를 조절함으로써 복수의 식각 공정을 연속적으로 진행할 필요가 있는 경우, 별도의 광학필터의 교체 작업이 필요 없고, 제1 식각 공정의 식각 종말점 및 제2 식각 공정의 식각 종말점이 개별적으로 검출되므로 복수의 식각 공정을 신속하게 진행할 수 있다.
이상 식각 종말점 검출을 위한 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치에 대하여 설명되었으며, 이하에서는 제2 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치에 대하여 설명된다.
도 5는 제2 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치의 구성을 개략적으로 도시하고, 도 6은 제2 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치가 챔버의 일 측에 배치된 모습을 도시한다.
도 5 및 6을 참조하여, 제2 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치(20)는 케이스(200), 수광부(210), 신호 처리부(220) 및 디스플레이(230)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(200), 신호 처리부(220) 및 디스플레이(230)는 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치(10)의 케이스(100), 신호 처리부(120) 및 디스플레이(130)에 대응되는 구성요소로서, 이하에서는 제1 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치(10)와의 차이점, 특히 수광부(210)의 구성을 중심으로 설명된다.
상기 수광부(210)는 광학필터(212) 및 감광센서(214)를 포함할 수 있다.
상기 광학필터(212)는 챔버 내에 배치된 식각 대상으로부터 방출되는 빛을 통과시키며, 감광센서(214)는 상기 광학필터(212)를 통과한 빛을 전기적 신호로 변화시킬 수 있다.
이때, 광학필터(212) 및 감광센서(214)는 복수 개로 마련될 수 있다.
상기 복수 개의 광학필터(212)는 식각 종말점 검출용 광학필터(2122) 및 챔버 누설 검출용 광학필터(2124)를 포함할 수 있다.
이때, 식각 종말점 검출용 광학필터(2122)는 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 빛을 통과시킬 수 있으며, 챔버 누설 검출용 광학필터(2124)는 챔버(1) 내 유입된 외기 가스로부터 방출되는 빛을 통과시킬 수 있다.
이와 같이 식각 종말점 검출용 광학필터(2122) 및 챔버 누설 검출용 광학필터(2124)는 검출 대상이 상이하므로 제1 케이스(202) 상에서의 배치가 다르게 될 수 있다.
구체적으로, 식각 종말점 검출용 광학필터(2122)는 식각 대상(2)을 향하여 배치될 수 있으며, 챔버 누설 검출용 광학필터(2124)는 식각 대상(2)보다 상부에 배치되어 공정 가스가 유입되는 가스 유입부(미도시)를 향하여 경사지게 배치될 수 있다.
이는 챔버(1)의 누설이 대부분 챔버(1)의 가스 유입부에서 발생되고, 공정 가스와 마찬가지로 챔버(1) 내에 유입된 외기 성분이 플라즈마 상태로 변하여 빛을 방출하게 되므로 챔버(1) 내에 유입된 외기 성분으로부터 방출되는 빛을 검출하기 위해서이다.
예를 들어, 챔버 누설 검출용 광학필터(2124)는 식각 종말점 검출용 광학필터(2122)보다 하부에 배치될 수 있으며, 챔버(1) 내에 가스 유입부를 통해 유입된 공정 가스를 식각 대상을 향하여 분사시키는 배플(3)과 θ 각도를 이루도록 경사지게 배치될 수 있다.
전술된 바와 같이 식각 종말점 검출용 광학필터(2122) 및 챔버 누설 검출용 광학필터(2124)를 통해 반응물 또는 부산물로부터 방출된 빛 및 외기 성분으로부터 방출되는 빛은 개별적으로 감광 센서(214)를 거쳐 신호 처리부(220)에서 연산 또는 판단됨으로써 디스플레이(230)에 표시될 수 있다.
구체적으로 디스플레이(230)의 일부에는 식각 종말점 검출용 광학필터(2122)를 통과한 빛으로부터 처리된 식각 종말점 그래프가 표시될 수 있으며, 디스플레이(230)의 일부에는 챔버 누설 검출용 광학필터(2124)를 통과한 빛으로부터 처리된 외기 성분에 대한 그래프 또는 챔버의 누설 여부가 표시될 수 있다. 또는, 챔버의 누설 여부와 관련하여, 챔버의 누설이 판단되는 경우 LED의 색상 변화를 통하여 작업자에게 경고할 수 있음은 당연하다.
이와 같이 제2 실시예에 따른 식각 상태 감시 장치는 식각 종말점 및 챔버의 누설 여부를 실시간으로 동시적으로 검출할 수 있으므로, 작업자가 디스플레이를 확인함으로써 식각 공정 제어 또는 식각 공정 설비의 제어를 용이하게 할 수 있다. 특히 식각 공정에서 챔버의 진공 상태 유지가 매우 중요한데, 챔버의 누설 여부가 검출되는 경우 즉각적인 조치를 취할 수 있으므로, 제품의 불량을 미연에 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10, 20: 식각 상태 감시 장치
100, 200: 케이스
102, 202: 제1 케이스
104, 204: 제2 케이스
110, 210: 수광부
112, 212: 광학필터
114, 214: 감광센서
120, 220: 신호 처리부
122, 222: 메인 보드
124, 224: 구동 보드
130, 230: 디스플레이

Claims (5)

  1. 챔버 내에 배치된 식각 대상으로부터 방출된 빛을 통과시키는 광학필터;
    상기 광학필터를 통과한 빛을 전기적 신호로 변화시키는 감광센서; 및
    상기 전기적 신호를 증폭 및 노이즈 제거하여 디스플레이에 표시하며, 식각 종말점 또는 챔버 내 누설을 판단할 수 있도록 연산하여 공정 또는 설비를 직접적으로 제어하거나 상기 설비로 제어 가능한 신호를 전달하는 신호 처리부;
    를 포함하고,
    상기 광학필터 및 상기 감광센서는 복수 개로 마련되며,
    상기 복수 개의 광학필터 및 상기 복수 개의 감광센서는 서로 다른 물질로부터 방출된 빛을 검출하고,
    상기 복수 개의 광학필터는,
    상기 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 빛을 통과시키는 식각 종말점 검출용 광학필터; 및
    상기 챔버 내 유입된 외기 가스로부터 방출되는 빛을 통과시키는 챔버 누설 검출용 광학필터;
    를 포함하고,
    상기 식각 종말점 검출용 광학필터는 상기 식각 대상을 향하여 배치되며,
    상기 챔버 누설 검출용 광학필터는 상기 식각 종말점 검출용 광학필터보다 하부에 배치되어 상기 식각 대상의 식각을 위한 공정 가스가 유입되는 가스 유입부를 향하여 경사지게 배치되고,
    상기 반응물 또는 부산물로부터 방출된 빛 및 외기 가스로부터 방출되는 빛은 상기 식각 종말점 검출용 광학필터 및 상기 챔버 누설 검출용 광학필터를 통해 개별적으로 감광 센서를 거쳐 식각 종말점 및 챔버의 누설 여부가 실시간으로 동시적으로 검출되는 식각 상태 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식각 종말점 검출용 광학필터는,
    상기 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 제1 빛을 통과시키는 제1 식각 종말점 검출용 광학필터; 및
    상기 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 제2 빛을 통과시키는 제2 식각 종말점 검출용 광학필터;
    를 포함하고,
    상기 제1 식각 종말점 검출용 광학필터 및 상기 제2 식각 종말점 검출용 광학필터는 상기 식각 대상을 향하여 서로 나란히 배치되는 식각 상태 감시 장치.
  3. 삭제
  4. 플라즈마 식각 공정이 수행되는 챔버의 일 측에 장착된 케이스;
    상기 케이스의 일 측에 구비되어, 식각 대상으로부터 방출되는 빛을 받아들이는 수광부; 및
    상기 케이스 내에 배치되어, 상기 수광부에서 받아들여진 빛으로부터 식각 종말점 또는 챔버 내 누설을 검출하는 신호 처리부; 및
    상기 케이스의 일 측과 마주보는 타 측에 구비되어, 상기 신호 처리부에서 검출된 식각 종말점 또는 챔버 내 누설 여부를 표시하는 디스플레이;
    를 포함하고,
    상기 디스플레이에 구비된 제어 요소에 의해 상기 플라즈마 식각 공정이 실시간으로 제어되며,
    상기 수광부는 식각 대상으로부터 방출되는 빛 중 특정 파장의 빛을 통과시키는 복수 개의 광학필터 및 상기 복수 개의 광학필터를 통과한 빛을 전기적 신호로 변화시키는 복수 개의 감광센서를 포함하고,
    상기 복수 개의 광학필터는,
    상기 식각 대상에 인접하게 존재하는 반응물 또는 부산물로부터 방출되는 빛을 통과시키는 식각 종말점 검출용 광학필터; 및
    상기 챔버 내 유입된 외기 가스로부터 방출되는 빛을 통과시키는 챔버 누설 검출용 광학필터;
    를 포함하고,
    상기 식각 종말점 검출용 광학필터는 상기 식각 대상을 향하여 배치되며,
    상기 챔버 누설 검출용 광학필터는 상기 식각 종말점 검출용 광학필터보다 하부에 배치되어 상기 식각 대상의 식각을 위한 공정 가스가 유입되는 가스 유입부를 향하여 경사지게 배치되고,
    상기 반응물 또는 부산물로부터 방출된 빛 및 외기 가스로부터 방출되는 빛은 상기 식각 종말점 검출용 광학필터 및 상기 챔버 누설 검출용 광학필터를 통해 개별적으로 감광 센서를 거쳐 식각 종말점 및 챔버의 누설 여부가 실시간으로 동시적으로 검출되는 식각 상태 감시 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 복수 개의 감광센서에서 변환된 전기적 신호를 연산 또는 판단하는 메인 보드 및 상기 메인 보드로부터 이격 배치되어 상기 디스플레이의 작동을 제어하는 구동 보드를 포함하는 식각 상태 감시 장치.
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