KR102659670B1 - 두께 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 두께 측정 장치 및 방법을 개시한다. 상기 두께 측정 장치는, 반도체 공정용 챔버(chamber) 내의 측정 대상체에 레이저 빔을 조사하는 레이저; 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 레이저 빔의 일부를 반사하고 나머지 일부를 투과하는 석영 유리; 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 석영 유리에서 반사된 제1 반사광의 강도를 감지하는 제1 수광 센서; 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 석영 유리를 투과한 상기 레이저 빔이 상기 측정 대상체에서 반사된 제2 반사광의 강도를 감지하는 제2 수광 센서; 및 상기 제1 반사광의 강도와 상기 제2 반사광의 강도를 비교하여 상기 측정 대상체의 반사율을 연산하고, 상기 반사율과 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 상기 측정 대상체의 두께를 측정하는 제어기;를 포함한다.

Description

두께 측정 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THICHKNESS}
본 발명은 두께 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이온 주입기(Ion Implanter)의 에너지 퓨리티 모듈(energy purity module, EPM)의 전극 로드(electrode rod)에 증착된 불순물의 두께를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 공정 중 이온 주입(Ion Implantation)은 진공 챔버 내에서 불순물(dopant)을 이온화하고 추출된 불순물 이온(dopant ion)을 충분한 에너지로 가속하여 원하는 깊이만큼 웨이퍼(wafer)에 주입하는 공정이다.
이러한 이온 주입 공정에 이용되는 이온 주입기(ion implanter)는 원하는 전위를 가지는 불순물 이온을 추출하고 다른 전위를 가지는 불순물 이온을 걸러내는 에너지 퓨리티 모듈(energy purity module, EPM)을 포함할 수 있다.
에너지 퓨리티 모듈은 빔 라인에 위치하고 있으며, 이온 빔에서 원하는 전위보다 낮은 전위를 가지는 불순물 이온을 걸러내는 전기적 필터 역할을 수행한다. 이러한 에너지 퓨리티 모듈은 전기적 필터 역할을 수행하도록 그래파이트(graphite) 재질의 전극 로드(electrode rod)가 내부에 구비될 수 있다.
그런데, 이온 빔이 에너지 퓨리티 모듈을 통과하는 과정에서 전극 로드에 불순물이 증착될 수 있고, 전극 로드에 증착된 불순물은 진공 챔버 내에서 오염원으로 작용할 수 있다. 이는 웨이퍼의 품질 저하를 유발할 수 있고 에너지 퓨리티 모듈의 내구성을 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다.
따라서, 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드 위에 증착된 불순물의 두께를 측정하여 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드의 교체 시기를 모니터링할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
그리고, 종래 기술은 박막 증착 및 성장 공정 중에 웨이퍼에 증착된 박막의 두께를 측정하지 않고, 공정 조건에 따른 결과의 예측치로 박막 증착 및 성장 공정을 진행하고 있다.
그러나, 박막 증착 및 성장 공정 중에 예상하지 못한 이유로 챔버의 조건이 바뀌게 되면 이를 공정에 반영할 수 없기 때문에 그 사이에 진행한 웨이퍼의 수율이 저하될 수 있다.
따라서, 박막 증착 및 성장 공정 중에 박막의 두께를 실시간으로 측정하거나, 웨이퍼가 챔버 밖으로 언로딩(unloading)되기 전에 박막의 두께를 측정할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
특허문헌 1: 대한민국 공개번호 KR 10-2013-0099369 (2013.09.06) 특허문헌 2: 대한민국 공개번호 KR 10-2013-0099371 (2013.09.06) 특허문헌 3: 대한민국 공개번호 KR 10-2009-0084245 (2009.08.05) 특허문헌 4: 대한민국 공개번호 KR 10-2017-0143069 (2017.12.29) 특허문헌 5: 대한민국 공개번호 KR 10-2014-0034694 (2014.03.20)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 레이저 간섭계를 이용하여 이온 주입기의 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드에 증착된 불순물의 두께를 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 레이저 간섭계를 이용하여 박막 증착 및 성장 공정에서 박막의 두께를 측정할 수 있는 두께 측정 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 두께 측정 장치는, 반도체 공정용 챔버(chamber) 내의 측정 대상체에 레이저 빔을 조사하는 레이저; 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 레이저 빔의 일부를 반사하고 나머지 일부를 투과하는 석영 유리; 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 석영 유리에서 반사된 제1 반사광의 강도를 감지하는 제1 수광 센서; 상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 석영 유리를 투과한 상기 레이저 빔이 상기 측정 대상체에서 반사된 제2 반사광의 강도를 감지하는 제2 수광 센서; 및 상기 제1 반사광의 강도와 상기 제2 반사광의 강도를 비교하여 상기 측정 대상체의 반사율을 연산하고, 상기 반사율과 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 상기 측정 대상체의 두께를 측정하는 제어기;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 두께 측정 방법은, 레이저가 레이저 빔을 반도체 공정용 챔버 내의 석영 유리를 통해서 측정 대상체에 조사하는 단계; 제1 수광 센서가 상기 석영 유리에서 반사된 제1 반사광의 강도를 감지하는 단계; 제2 수광 센서가 상기 석영 유리를 투과한 상기 레이저 빔이 상기 측정 대상체에서 반사된 제2 반사광의 강도를 감지하는 단계; 및 제어기가 상기 제1 반사광의 강도와 상기 제2 반사광의 강도를 비교하여 상기 측정 대상체의 반사율을 연산하고, 상기 반사율과 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 상기 측정 대상체의 두께를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 이온 주입 공정에 이용되는 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드에 증착된 불순물의 두께를 측정할 수 있으므로 불순물 두께에 따른 전극 로드의 교체 시기를 모니터링할 수 있다.
또한, 박막 증착 및 성장 공정에서 챔버 내의 웨이퍼에 증착된 박막의 두께를 실시간으로 측정하여 공정에 반영할 수 있으므로 웨이퍼의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 두께 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 두께 측정 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 두께 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 레이저 빔의 입사각에 따른 반사율과 불순물 두께 간의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 일 실시예에 따른 레이저 빔의 입사각에 따른 반사율과 박막 두께 간의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 참조부호들 중 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
실시예들은 레이저 간섭계를 이용하여 이온 주입기의 에너지 퓨리티 모듈(energy purity module, EPM)의 전극 로드에 증착된 불순물의 두께를 측정하여 전극 로드의 교체 시기를 산정할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 실시예들은 레이저 간섭계를 이용하여 챔버 내의 박막 증착 및 성장 공정에서 웨이퍼에 증착된 박막의 두께를 실시간으로 측정하거나 웨이퍼가 챔버 밖으로 언로딩 되기 전 박막의 두께를 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
도 1은 일 실시예에 따른 두께 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 두께 측정 장치는 레이저(20), 석영 유리(30), 제1 수광 센서(40), 제2 수광 센서(50), 제어기(60, 도 2에 도시)를 포함한다.
레이저(20)는 반도체 공정용 챔버(10) 외부에 설치되고, 챔버(10) 내의 측정 대상체(70)에 레이저 빔을 조사한다. 레이저(20)는 레이저 빔을 설정된 입사각으로 조사할 수 있다.
여기서, 레이저 빔의 입사각은 측정 대상체의 물질이나 반도체 공정에 따라 레이저 빔의 입사각을 다르게 설정할 수 있다. 예를 들면, 이온 주입 공정에서의 레이저 빔의 입사각과 박막 증착 및 성장 공정에서의 레이저 빔의 입사각을 다르게 설정할 수 있다.
또한, 이온 주입 공정에서 이용되는 불순물의 물질과 박막 증착 및 성장 공정에서 웨이퍼에 증착되는 박막의 물질에 따라 레이저 빔의 입사각을 다르게 설정할 수 있다. 예를 들면, 이온 주입 공정의 불순물로 이용되는 인(phosphorus), 붕소(boron)인 경우 레이저 빔의 입사각과 웨이퍼에 증착되는 반투명 박막이 산화막, 질화막, 폴리실리콘막인 경우 레이저 빔의 입사각을 다르게 설정할 수 있다.
도 1의 실시예는 하나의 레이저(20)가 챔버(10) 외부에 설치된 것을 예시하고 있으나, 다수 개의 레이저가 챔버(10) 외부에 설치될 수 있다. 여기서, 다수 개의 레이저는 서로 다른 입사각으로 레이저 빔을 측정 대상체(70)에 조사하도록 설정될 수 있다
석영 유리(30)는 챔버(10) 내부에 설치되고, 레이저(20)로부터 조사되는 레이저 빔의 일부를 반사하고 나머지 일부를 투과한다. 실시예는 석영 유리(30)에서 반사된 빔의 일부를 분석하여 챔버의 조건 및 레이저의 열화에 따른 감도를 조절할 수 있다.
제1 수광 센서(40)는 챔버(10) 내부에 설치되고, 석영 유리(30)에서 반사된 제1 반사광(I1)의 강도를 감지한다. 이러한 제1 반사광(I1)의 강도는 측정 대상체(70)의 반사율을 연산하는데 이용될 수 있다. 또한, 제1 반사광(I1)의 강도는 제1 챔버의 조건 및 레이저의 열화에 따른 감도를 조절하는데 이용될 수 있다.
제2 수광 센서(50)는 챔버(10) 내부에 설치되고, 석영 유리(30)를 투과하여 측정 대상체(70)에서 반사된 제2 반사광(I2)의 강도를 감지한다. 이러한 제2 반사광(I2)의 강도는 측정 대상체(70)의 반사율을 연산하는데 이용될 수 있다.
제어기(60)는 제1 반사광(I1)의 강도와 제2 반사광(I2)의 강도를 비교하여 측정 대상체(70)의 반사율을 연산할 수 있다. 일례로, 제2 반사광(I2)의 강도를 제1 반사광(I1)의 강도로 나눗셈하여 측정 대상체(70)의 반사율을 연산할 수 있다
그리고, 제어기(60)는 연산된 반사율과 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 측정 대상체(70)의 두께를 측정할 수 있다. 여기서, 사전에 설정된 두께 별 반사율은 측정 대상체(70)의 물질과 레이저 빔의 입사각에 따라 각각 분류될 수 있다.
측정 대상체(70)는 이온 주입 공정에 이용되는 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드에 증착된 불순물(dopant)일 수 있다. 이온 주입 공정은 진공 챔버 내에서 불순물을 이온화하고 추출된 불순물 이온(dopant ion)을 충분한 에너지로 가속하여 원하는 깊이만큼 웨이퍼에 주입한다. 일례로, 이온 주입 공정의 불순물로 인(phosphorus), 붕소(boron) 등이 이용될 수 있다.
여기서, 에너지 퓨리티 모듈은 원하는 전위를 가지는 불순물 이온을 추출하고 다른 전위를 가지는 불순물 이온을 걸러내는 전기적 필터 역할을 한다. 에너지 퓨리티 모듈은 진공 챔버 내에서 전기적 필터 역할을 위해 그래파이트(graphite) 재질의 전극 로드를 이용할 수 있다.
이온 빔이 에너지 퓨리티 모듈을 통과하는 과정에서 전극 로드에 불순물이 증착될 수 있고, 전극 로드에 증착된 불순물은 진공 챔버 내에서 오염원으로 작용할 수 있다. 이는 웨이퍼의 품질 저하를 유발할 수 있고 에너지 퓨리티 모듈의 내구성을 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다. 따라서, 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드 위에 증착된 불순물의 두께를 측정하여 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드의 교체 시기를 모니터링할 수 있어야 한다.
제어기(60)는 제1 반사광(I1)의 강도와 제2 반사광(I2)의 강도를 비교하여 전극 로드에 증착된 불순물의 두께를 연산할 수 있고, 불순물의 두께와 사전에 설정된 기준 파라미터를 비교하여 전극 로드의 교체 시기를 연산할 수 있다. 여기서, 기준 파리미터는 불순물 두께에 따른 에너지 퓨리티 모듈 내의 전극 로드의 교체 시기를 사전에 산정한 값으로 정의될 수 있다.
이와 같이 실시예는 석영 유리(30)에서 반사된 제1 반사광(I1)의 강도와 측정 대상체(70)인 전극 로드 위의 불순물에서 반사된 제2 반사광의 강도(I2)를 감지하고, 제1 반사광(I1)의 강도와 제2 반사광(I2)의 강도(2)를 비교하여 불순물의 반사율을 연산할 수 있다.
그리고, 실시예는 연산된 반사율과 사전에 설정된 레이저 빔의 입사각에 따른 두께 별 반사율을 비교하여 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드 위에 증착된 불순물의 두께를 측정하고, 불순물의 두께와 사전에 설정된 파라미터를 비교하여 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드의 교체 시기를 연산할 수 있다.
그리고, 본 실시예에 따른 두께 측정 장치는 제2 수광 센서(50)의 앞 단에 제2 반사광을 집광하는 집광 렌즈(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다. 이는 측정 대상체에 의한 제2 반사광의 산란을 고려하여 제2 반사광의 세기를 집중시키는 역할을 한다.
측정 대상체(70)는 박막 증착 및 성장 공정에서 진공 챔버 내의 웨이퍼에 증착된 반투명 박막일 수 있다. 일례로, 박막 증착 및 성장 공정에서 증착되는 반투명 박막은 산화막, 질화막, 폴리실리콘막 등일 수 있다.
제어기(60)는 측정 대상체인 웨이퍼 상에 증착된 반투명 박막에 레이저 빔을 적어도 두 개 이상의 입사각들로 조사하도록 레이저를 제어할 수 있다. 도 1의 실시예는 하나의 레이저를 도시하고 있으나, 제1 입사각으로 설정된 레이저, 제2 입사각으로 설정된 레이저를 포함할 수 있다.
제어기(60)는 입사각들 별 반사율을 연산할 수 있고, 입사각들 별 반사율과 레이저 빔의 입사각에 따라 분류된 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 웨이퍼 상에 증착된 반투명 박막의 두께를 박막 증착 및 성장 공정 중에 실시간으로 측정할 수 있다. 또는 제어기(60)는 웨이퍼가 챔버 밖으로 언로딩(unload) 되기 전 반투명 박막의 두께를 측정할 수 있다.
일례로, 레이저(20)는 웨이퍼가 놓이는 위치에서 일정한 각도를 유지할 수 있도록 챔버(10)의 외부에 두 가지의 각도로 배치될 수 있고, 제1 수광 센서(40)는 석영 유리(30)에서 반사된 제1 반사광을 검출할 수 있도록 챔버(10)의 내부에 배치될 수 있으며, 제2 수광 센서(50)는 웨이퍼에서 반사된 제2 반사광을 검출할 수 있도록 챔버(10) 내부에서 웨이퍼와 일정한 각도를 유지하도록 배치될 수 있다.
제어기(60)는 석영 유리(40)에서 반사되는 제1 반사광(I1)의 강도를 분석하여 챔버(10)의 조건 및 레이저(20)의 열화에 따른 감도를 조절할 수 있다.
이와 같이 실시예는 레이저 빔의 두 가지 입사각들 별 웨이퍼에서 반사되는 반사율을 연산하고, 입사각들 별 반사율과 레이저 빔의 입사각에 따라 분류된 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 웨이퍼에 증착된 반투명 박막의 두께를 측정할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 두께 측정 장치의 블록도이다.
도 2를 참고하면, 두께 측정 장치는 레이저(20), 제1 수광 센서(40), 제2 수광 센서(50), 및 제어기(60)를 포함한다. 여기서, 레이저(20)와 제어기(60)는 반도체 공정용 챔버(10) 외부에 배치되고, 제1 수광 센서(40)와 제2 수광 센서(50)는 챔버(10) 내부에 배치된다.
레이저(20)는 레이저 빔을 미리 설정된 입사각으로 챔버(10) 내의 측정 대상체(70, 도 1에 도시)로 조사한다. 레이저 빔은 챔버(10) 내의 석영 유리(30, 도 1에 도시)에서 일부는 반사되고 나머지 일부는 투과되어 측정 대상체(70)로 조사된다.
제1 수광 센서(40)는 석영 유리(30)에서 반사된 제1 반사광(I1)의 강도를 감지하고, 제2 수광 센서(50)는 석영 유리(30)를 투과하여 측정 대상체(70)에서 반사된 제2 반사광(I2)의 강도를 감지한다.
제어기(60)는 레이저(20)가 레이저 빔을 설정된 입사각으로 조사하도록 제어할 수 있다. 또한, 제어기(60)는 레이저(20)의 입사각을 제어할 수 있다. 본 문서에서 레이저(20)의 입사각을 제어기(60)가 제어하는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 구성 요소 또는 수동에 의해 레이저(20)의 입사각을 설정할 수 있다.
제어기(60)는 제1 반사광(I1)의 강도와 제2 반사광(I2)의 강도를 비교하여 측정 대상체(70)의 반사율을 연산하고, 연산된 반사율과 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 측정 대상체(70)의 두께를 측정한다. 사전에 설정된 두께 별 반사율은 측정 대상체(70)의 물질과 레이저 빔의 입사각에 따라 각각 분류되어 정의될 수 있다. 이러한 측정 대상체의 물질과 레이저 빔의 입사각에 따라 분류된 두께 별 반사율은 사전에 설정되어 제어기(60)의 메모리에 저장되고 데이터베이스로 관리될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 두께 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 레이저(20)는 레이저 빔을 반도체 공정용 챔버(10) 내의 측정 대상체(70)에 조사한다(S1). 레이저 빔은 석영 유리(30)에서 일부는 반사되고, 나머지 일부는 투과하여 측정 대상체(70)에 조사된다.
제1 수광 센서(40)는 석영 유리(30)에서 반사된 제1 반사광의 강도를 감지한다(S20).
제2 수광 센서(50)는 석영 유리(30)를 투과한 레이저 빔의 일부가 측정 대상체에서 반사된 제2 반사광의 강도를 감지한다(S30).
제어기(60)는 제1 및 제2 수광 센서(40, 50)로부터 제1 반사광의 강도와 제2 반사광의 강도를 수신하고, 제1 반사광의 강도와 상기 제2 반사광의 강도를 비교하여 측정 대상체(70)의 반사율을 연산한다(S40). 그리고, 제어기(60)는 연산된 반사율과 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 측정 대상체(70)의 두께를 측정한다(S50).
그리고, 제어기(60)는 측정 대상체(60)로서 이온 주입에 이용되는 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드에 증착된 불순물의 두께를 측정하는 경우 전극 로드에 증착된 불순물의 두께와 사전에 설정된 기준 파라미터를 비교하여 전극 로드의 교체 시기를 연산할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 레이저 빔의 입사각에 따른 반사율과 불순물 두께 간의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참고하면, 측정 대상체(70)가 이온 주입 공정에 이용되는 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드에 증착된 불순물인 경우, 두께 별 반사율은 레이저 빔의 입사각 5℃, 61℃, 71℃에 따라 분류되어 설정될 수 있다. 이와 같이 두께 별 반사율은 레이저 빔의 입사각에 따라 분류되어 사전에 설정되고, 불순물의 두께 측정 시 기준 값으로 이용될 수 있다. 본 문서의 일 실시예는 레이저 빔의 입사각으로 5℃, 61℃, 71℃을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 두께 별 반사율은 불순물의 물질에 따라 분류될 수 있다. 도 4는 이온 주입에 이용되는 불순물이 인(phosphorus)인 경우를 예시한 것으로, 이온 주입 공정에서 불순물로 이용되는 인(phosphorus), 붕소(boron) 각각에 대한 두께 별 반사율이 레이저 빔의 입사각 5℃, 61℃, 71℃에 따라 분류되어 사전에 설정될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 레이저 빔의 입사각에 따른 반사율과 박막 두께 간의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참고하면, 측정 대상체(70)가 박막 증착 및 성장 공정에서 진공 챔버 내의 웨이퍼에 증착된 반투명 박막인 경우, 두께 별 반사율은 레이저 빔의 입사각 30℃, 45℃, 60℃에 따라 분류되어 설정될 수 있다. 이와 같이 두께 별 반사율은 레이저 빔의 입사각에 따라 분류되어 사전에 설정되고, 웨이퍼에 증착된 박막의 두께 측정 시 기준 값으로 이용될 수 있다. 본 문서의 일 실시예는 레이저 빔의 입사각으로 30℃, 45℃, 60℃을 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 두께 별 반사율은 불순물의 물질에 따라 분류될 수 있다. 도 5는 박막 증착 및 성장 공정에서 웨이퍼에 증착되는 박막이 산화막인 경우를 예시한 것으로, 산화막, 질화막, 폴리실리콘막 각각에 대한 두께 별 반사율이 레이저 빔의 입사각 30℃, 45℃, 60℃에 따라 분류되어 사전에 설정될 수 있다.
상술한 실시예들에 따르면, 이온 주입 공정에 이용되는 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드에 증착된 불순물의 두께를 측정할 수 있으므로 불순물 두께에 따른 전극 로드의 교체 시기를 모니터링할 수 있다.
또한, 박막 증착 및 성장 공정에서 챔버 내의 웨이퍼에 증착된 박막의 두께를 실시간으로 측정하여 공정에 반영할 수 있으므로 웨이퍼의 수율을 향상시킬 수 있다.
10: 챔버 20: 레이저
30: 석영 유리 40: 제1 수광 센서
50: 제2 수광 센서 60: 제어기
70: 측정 대상체

Claims (18)

  1. 반도체 공정용 챔버(chamber) 내의 측정 대상체에 레이저 빔을 조사하는 레이저;
    상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 레이저 빔의 일부를 반사하고 나머지 일부를 투과하는 석영 유리;
    상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 석영 유리에서 반사된 제1 반사광의 강도를 감지하는 제1 수광 센서;
    상기 챔버 내부에 설치되고, 상기 석영 유리를 투과한 상기 레이저 빔이 상기 측정 대상체에서 반사된 제2 반사광의 강도를 감지하는 제2 수광 센서; 및
    상기 제1 반사광의 강도와 상기 제2 반사광의 강도를 비교하여 상기 측정 대상체의 반사율을 연산하고, 상기 반사율과 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 상기 측정 대상체의 두께를 측정하는 제어기;
    를 포함하는 두께 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 측정 대상체로서 이온 주입 공정에 이용되는 에너지 퓨리티 모듈(energy purity module, EPM)의 전극 로드에 증착된 불순물의 두께를 측정하는 두께 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 전극 로드에 증착된 불순물의 두께와 사전에 설정된 기준 파라미터를 비교하여 상기 전극 로드의 교체 시기를 연산하는 두께 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 수광 센서의 앞 단에 상기 제2 반사광을 집광하는 집광 렌즈를 더 포함하는 두께 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 사전에 설정된 두께 별 반사율은 상기 측정 대상체의 물질에 따라 분류되는 두께 측정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 사전에 설정된 두께 별 반사율은 상기 레이저 빔의 입사각에 따라 분류되는 두께 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 측정 대상체로서 웨이퍼(wafer)에 증착된 반투명 박막의 두께를 측정하는 두께 측정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 측정 대상체에 레이저 빔을 적어도 두 개 이상의 입사각들로 조사하도록 상기 레이저를 제어하는 두께 측정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 입사각들 별 반사율을 연산하고, 상기 입사각들 별 반사율과 상기 레이저 빔의 입사각에 따라 분류된 상기 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 상기 측정 대상체의 두께를 측정하는 두께 측정 장치.
  10. 레이저가 레이저 빔을 반도체 공정용 챔버 내의 석영 유리를 통해서 측정 대상체에 조사하는 단계;
    제1 수광 센서가 상기 석영 유리에서 반사된 제1 반사광의 강도를 감지하는 단계;
    제2 수광 센서가 상기 석영 유리를 투과한 상기 레이저 빔이 상기 측정 대상체에서 반사된 제2 반사광의 강도를 감지하는 단계; 및
    제어기가 상기 제1 반사광의 강도와 상기 제2 반사광의 강도를 비교하여 상기 측정 대상체의 반사율을 연산하고, 상기 반사율과 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 상기 측정 대상체의 두께를 측정하는 단계;
    를 포함하는 두께 측정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 측정 대상체로서 이온 주입에 이용되는 에너지 퓨리티 모듈의 전극 로드에 증착된 불순물의 두께를 측정하는 두께 측정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 전극 로드에 증착된 불순물의 두께와 사전에 설정된 기준 파라미터를 비교하여 상기 전극 로드의 교체 시기를 연산하는 단계;를 더 포함하는 두께 측정 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 사전에 설정된 두께 별 반사율은 상기 측정 대상체의 물질에 따라 분류되는 두께 측정 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 사전에 설정된 두께 별 반사율은 상기 레이저 빔의 입사각에 따라 분류되는 두께 측정 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 측정 대상체로서 웨이퍼에 증착된 반투명 박막의 두께를 측정하는 두께 측정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 반투명 박막에 레이저 빔을 적어도 두 개 이상의 입사각들로 조사하도록 상기 레이저를 제어하는 두께 측정 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 입사각들 별 반사율을 연산하고, 상기 입사각들 별 반사율과 상기 사전에 설정된 두께 별 반사율을 비교하여 상기 측정 대상체의 두께를 측정하는 두께 측정 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 사전에 설정된 두께 별 반사율은 상기 반투명 박막의 물질에 따라 분류되고, 상기 레이저 빔의 입사각에 따라 분류되는 두께 측정 방법.
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