KR19980057590A - 식각 종점검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식각 종점검출 장치에 관한 것으로, 특히 패드의 건식식각시 종점 검출 방법을 이용한 식각 종점검출 장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 식각 종점검출 장치는 챔버를 구비한 반도체 장치에 있어서, 식각대상에 빛을 공급하는 광원과, 상기 챔버내의 식각대상에 상기 광원의 빛을 주사하고, 식각대상으로 부터 반사되는 빛을 받는 광학현미경과, 상기 광학현미경의 출력으로 부터 특정 파형을 통과 시키는 모토크로미터와, 상기 모토크로미터의 출력을 전기적 신호로 변환 시키는 광전 증폭관과, 사용자 식각공정 조건을 결정하기 위해 데이터를 입력하는 컴퓨터와, 상기 광전 증폭관의 전기적 신호를 증폭하여 상기 증폭된 신호와 컴퓨터의 신호를 비교하여 상기 챔버내에 고주파 전력을 가스 공급여부를 결정하는 중앙 처리기와, 상기 광학 현미경의 출력으로 부터 패턴 형태를 보고 사용자가 광학 현미경의 위치를 이동 시키도록 하는 조이스틱와, 상기 조이스틱의 신호를 받아 패턴을 인식하고 그에 상응한 신호를 출력하는 패턴 인식기와, 상기 패턴 인식기의 신호에 따라 상기 광학현미경을 구동하기 위한 모터 및 모터 드리이버를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

식각 종점검출 장치

본 발명은 식각 종점검출 장치에 관한 것으로, 특히 패드의 건식식각시 종점 검출 방법을 이용한 식각 종점검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정중에는 여러가지 패턴을 만들기 위해 식각 공정이 필수적으로 사용된다.

이때, 식각 방법은 건식식각(Dry Etch) 방법과 습식식각(Wet Etch) 방법으로 크게 구분된다.

이와같은 건식식각법 또는 습식식각법을 가지고 반도체층, 절연층 또는 도전층을 식각함에 있어서 중요한 것은 식각되는 층이 원하는 두께만큼 식각 되었는가를 확인하는 것이다.

즉, 반도체 소자 제조공정은 미세 패턴들을 요구하는 공정이기 때문에 불량을 방지하기 위하여 각 패턴을 형성하기 위해 수반되는 식각 공정시 식각되는 층이 원하는 두께만큼 정확히 식각되었는가를 확인하는 공정, 다시 말해서 식각 종점(Etch Ending Point)을 정확히 측정하는 것이 필수적이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 패드 오픈 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1e는 종래의 패드 오픈 방법을 나타낸 공정 단면도이다.

먼저, 도 1a에 도시한 바와같이 반도체 기판(1)상에 제 1 ARC(Anti Reflection Coating : 2)층과 제 1 금속층(3) 그리고 제 2 ARC층(4)을 차례로 형성한다.

그리고 상기 제 2 ARC층(4)상에 포토레지스트를 증착하고 현상 및 노광공정을 이용하여 패터닝 한후, 제 1 포토레지스트 패턴(5)을 형성한다.

이어, 도 1b에 도시한 바와같이 제 1 포토레지스 패턴(5)을 마스크로 하여 상기 제 2 ARC층(4)을 건식식각 한 후, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(5)을 제거한다.

이때, 상기 제 2 ARC층(4)의 두께에 관계없이 공정시간을 설정하여 식각하며, 건식식시 사용하는 가스는 F₄와 O₂를 이용한다.

따라서 제 2 ARC층(4)의 형성된 두께에 따라 언더 및 오버에칭 되어 패드에 이상현상이 발생한다. 즉, 제 1 금속층(3)에 이상현상이 발생한다.

이어서, 도 1c에 도시한 바와같이 제 1 금속층(3)을 포함한 제 2 ARC층(4)상에 제 1 절연막(6)과 제 2 절연막(7)을 차례로 형성한 후, 상기 제 2 절연막(7)상에 포토레지스트를 증착하고 패드 패턴(PAD Patten)을 정의한 후, 현상 및 노광공정을 이용하여 제 2 포토레지스트 패턴(8)을 형성한다.

이때, 제 1 절연막(6)은 산화막을 사용하고, 제 2 절연막(7)은 질화막을 사용한다.

이어, 도 1d 에 도시한 바와같이 제 2 포토레지스트 패턴(8)을 마스크로 하여 제 2 절연막(7)을 건식식각 한 후, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(8)을 제거한다. 이때, 제 2 절연막(7) 식각시 사용하는 가스는 F₄와 O₂를 사용하며, 종점검출 장치 및 방법을 이용하여 식각한다.

이어서, 도 1e에 도시한 바와같이 다른 장치 및 방법을 이용하여 제 1 금속층(3) 표면이 소정부분 노출되도록 상기 제 1 절연막(6)을 식각한다. 이때, 제 1 절연막(6)은 건식식각을 이용하고, 식각시 사용하는 가스는 F₄와 A₂이며, 두께에 상관없이 공정시간을 설정하여 식각한다.

그러나 상기와 같은 종래의 패드 오픈 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 제 2 ARC층과 제 1, 제 2 절연막을 따로따로 건식식각 하므로 생산 TAT(Turn Around Time)가 길고, 서로 다른 장비가 필요하다.

둘째, 제 2 ARC층과 제 2 절연막 건식식각시 두께 및 장비의 식각속도에 관계없이 공정시간을 설정하여 식각하므로 언더(Under) 또는 오버(Over)에칭 등으로 인한 패드 이상현상이 발생한다.

본 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 한번의 포토레지스트 공정으로 절연막과 ARC층을 종점검출 방법을 이용하여 동시에 식각하는 식각 종점검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1e은 종래의 패드 오픈 방법을 나타낸 공정 단면도

도 2는 본 발명의 식각 종점검출 장치를 나타낸 구성 블럭도

도 3a 내지 도 3c은 본 발명의 패드 오픈 방법을 나타낸 공정 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

20 : 기판, 21 : 제 1 ARC층, 22 : 제 1 금속층, 23 : 제 2 ARC층, 24 : 제 1 절연막, 25 : 제 2 절연막, 26 : 포토레지스트 패턴, 30 : 전극, 31 : 식각대상, 32 : 챔버, 33 : 광학 현미경, 34 : 모노크로미터, 35 : 광전 증폭관, 36 : 증폭기, 37 : 중앙처리기, 38 : 컴퓨터, 39 : 광원, 40 : 모터, 41 : 모터 드라이버, 42 : 패턴 인식기, 43 : 화면, 44 : 조이스틱

이와같은 본 발명의 식각 종점검출 장치는 챔버를 구비한 반도체 장치에 있어서, 식각대상에 빛을 공급하는 광원과, 상기 챔버내의 식각대상에 상기 광원의 빛을 주사하고, 식각대상으로 부터 반사되는 빛을 받는 광학현미경과, 상기 광학현미경의 출력으로 부터 특정 파형을 통과시키는 모토크로미터와, 상기 모토크로미터의 출력을 전기적 신호로 변환시키는 광전 증폭관과, 사용자 시각공정 조건을 결정하기 위해 데이타를 입력하는 컴퓨터와, 상기 광전 증폭관의 전기적 신호를 증폭하여 상기 증폭된 신호에 따라 상기 챔버내에 고주파 전력 및 가스 공급여부를 결정하는 중앙 처리기와, 상기 광학 현미경의 출력으로 부터 패턴 형태를 보고 사용자가 광학 현미경의 위치를 이동 시키도록 하는 조이스틱와, 상기 조이스틱 부터 신호를 받아 패턴을 인식하고 그에 상응한 신호를 출력하는 패턴 인식기와, 상기 패턴 인식기의 신호에 따라 상기 광학현미경을 구동하기 위한 모터 및 모터 드라이버를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 식각 종점검출 장치에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 식각 종점검출 장치를 나타낸 구성 블럭도이다.

도 2 에 도시한 바와같이 식각대상(31)와, 고주파 전력(RF)을 인가하는 전극(30)과, 상기 시각대상(31)을 식각하기 위한 가스와, 상기 식각대상(31) 및 전극(3)등이 들어있으며 식각공정이 행해지는 챔버(32)와, 상기 식각대상(31)에 빛을 공급하는 광원(39)과, 상기 챔버(32)내의 식각대상(31)에 상기 광원(39)의 빛을 주사하고 반사되는 빛을 받는 광학현미경(33)와, 상기 광학현미경(33)을 통해 출력되는 파형중 특정 파형을 통과시키는 모노크로미터(34)와, 상기 모노크로미터(34)의 특정파장을 전기적 신호로 변환시키는 광전 증폭관(35)와, 상기 광전 증폭관(35)에서 출력된 전기적 신호를 증폭하는 증폭기(36)와, 상기 증폭기(36)의 증폭된 전기적 신호에 따라 식각대상의 종점을 검출하여 챔버(32)내에 고주파 전력(RF Power) 인가 및 가스 공급 여부를 결정하는 중앙 처리기(37)와, 사용자 식각공정조건을 결정하기 위한 컴퓨터(38)로 구성된다.

또한 상기 광학 현미경(33)의 출력으로 부터 화면(43)을 통해 패턴 형태를 보고 사용자가 광학 현미경(33)의 위치를 이동시키도록 하는 조이스틱(44)와, 상기 조이스틱(44) 부터 신호를 받아 패턴을 인식하고 그에 상응한 신호를 출력하는 패턴 인식기(42)와, 상기 패턴 인식기(42)의 신호에 따라 상기 광학현미경(33)을 구동하기 위한 모터(40) 및 모터 드라이버(41)로 구성된다.

여기서 종점검출 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 챔버(32)내에 광원(39)의 빛이 광학현미경(33)을 통해 주사 또는 반사되어 식각대상(31)를 인식함으로 화면(43)을 통해 패턴 형태를 보고 조이스틱(44)을 이용하여 패턴 인식기(42)를 이동시키도록 하여 빛을 주사하므로서 식각대상(31)의 식각이 시작된다.

이때, 식각대상(31)에서 반사된 빛은 광학현미경(33)의 통과하여 상기 광학현미경(33)을 통해 출력되는 파형중 특정파형을 통과시키는 모노크로미터(34)에 의해 특정파장만 광전 증폭관(35)으로 전달되어 전기적 신호로 바뀐다. 그리고 상기 광전 증폭관(35)의 전기적 신호를 증폭기(36)에서 증폭한 후, 중앙 처리기(37)에 입력된다.

한편 중앙 처리기(37)는 입력된 전기적 신호를 처리하여 반사율을 계산한 후, 이에 대한 출력신호를 산출하여 반사율이 급격히 변하는 시점에서 식각 종점지점을 검출하고 미리 컴퓨터(38)에 입력시킨 식각시간이 경과하면 중앙 처리기(37)에서 고주파 전력 또는 가스등을 챔버(32)내에 보내어 식각공정을 종료시킨다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 패드 오픈 방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 3a 에 도시한 바와같이 반도체 기판(20)상에 제 1 ARC층(21)과 제 1 금속층(22) 그리고 제 2 ARC층(23) 및 제 1, 제 2 절연막(24)(25)을 차례로 형성한 후, 상기 제 2 절연막(25)상에 포토레지스트를 증착하고 패드 패턴을 정의한 후, 현상 및 노광공정을 이용하여 포토레지스트 패턴(26)을 형성한다.

이때, 제 1 절연막(24)은 산화막을 사용하고, 제 2 절연막(25)은 질화막을 사용한다.

이어, 도 3b 에 도시한 바와같이 포토레지스트 패턴(26)을 마스크로 하여 제 2 절연막(25)을 제 1 절연막(24) 표면이 소정부분 노출되도록 건식식각한다.

이어서, 도 3c 에 도시한 바와같이 상기 포토레지스트 패턴(26)을 마스크로 하여 제 1 절연막(24)과 제 2 ARC층(23)을 종점 검출방법을 이용하여 제 1 금속층(22) 표면이 소정부분 노출되도록 건식식각한 후, 상기 포토레지스트 패턴(26)을 제거한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명의 식각 종점검출 장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, ARC층과 절연막을 동시에 식각하므로 생산 TAT 단축 및 장비의 효율적으로 사용한다.

둘째, ARC층과 절연막을 식각할때 종점검출 방법을 이용하므로 언더 또는 오버 식각등이 일어나지 않아 패드의 이상현상을 방지할 수 있다.

Claims (1)

1. 챔버를 구비한 반도체 장치에 있어서,

   식각대상에 빛을 공급하는 광원과;

   상기 챔버내의 식각대상에 상기 광원의 빛을 주사하고, 식각대상으로 부터 반사되는 빛을 받는 광학현미경과;

   상기 광학현미경의 출력으로 부터 특정 파형을 통과시키는 모토크로미터와;

   상기 모토크로미터의 출력을 전기적 신호로 변환시키는 광전 증폭관과;

   사용자 식각공정 조건을 결정하기 위해 데이터를 입력하는 컴퓨터와;

   상기 광전 증폭관의 전기적 신호를 증폭하여 상기 증폭된 신호와 컴퓨터의 신호를 비교하여 상기 챔버내에 고주파 전력 및 가스 공급여부를 결정하는 중앙 처리기와;

   상기 광학 현미경의 출력으로 부터 패턴 형태를 보고 사용자가 광학 현미경의 위치를 이동시키도록 하는 조이스틱와;

   상기 조이스틱으로 부터 신호를 받아 패턴을 인식하고 그에 상응한 신호를 출력하는 패턴 인식기와;

   상기 패턴 인식기의 신호에 따라 상기 광학 현미경을 구동하기 위한 모터 및 모터 드라이버를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 식각 종점검출 장치.