KR19990026120A - Endpoint Detection System for Semiconductor Devices - Google Patents

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KR19990026120A
KR19990026120A KR1019970048103A KR19970048103A KR19990026120A KR 19990026120 A KR19990026120 A KR 19990026120A KR 1019970048103 A KR1019970048103 A KR 1019970048103A KR 19970048103 A KR19970048103 A KR 19970048103A KR 19990026120 A KR19990026120 A KR 19990026120A
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KR
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light
wafer
chamber
transmitted
photo multiplier
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Application number
KR1019970048103A
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Korean (ko)
Inventor
송재인
이근택
Original Assignee
윤종용
삼성전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템은 웨이퍼가 로딩되어 웨이퍼의 공정면에 소정 식각 공정이 수행되는 챔버와, 챔버의 외부에 설치되고, 식각 공정이 수행되는 웨이퍼 공정면에서 식각 저지층의 금속과 같은 금속의 캐소드를 갖는 홀로우 캐소드 램프와, 홀로우 캐소드 램프로부터 발생된 광의 스폿 크기와 디버전시를 작게 하는 빔 내로워와, 빔 내로워로부터 전송된 광을 펄스 형태의 광으로 전송하기 위한 초퍼와, 챔버의 일면에 설치되고, 초퍼를 통하여 전송되는 광이 챔버의 내부로 전송되도록 하는 제 1 윈도우와, 웨이퍼의 일 측면에 설치되고, 제 1 윈도우를 통하여 전송되는 광이 웨이퍼의 공정면으로 반사되도록 하는 제 1 미러부와, 제 1 미러부와 웨이퍼를 사이에 두고 대향되도록 설치되고, 제 1 미러부에 의해서 웨이퍼의 공정면을 통과한 광이 챔버의 일 측면으로 향하도록 반사하는 제 2 미러부와, 챔버의 일면에 설치되고, 제 2 미러부로부터 반사된 광이 챔버의 외부로 전송되도록 하는 제 2 윈도우와, 챔버의 외부에 설치되고, 제 2 윈도우를 통하여 전송되는 광을 수신하는 포토 배율기 튜브와, 포토 배율기 튜브로부터 전송된 신호를 확대시키는 전치 증폭기 및, 전치 증폭기로부터 전송된 신호를 수집하고, 처리하여 저장하는 박스카를 포함한다.An end point detection system for a semiconductor device of the present invention includes a chamber in which a wafer is loaded and a predetermined etching process is performed on a process surface of the wafer, and an outside of the chamber, and an etching stop layer in the wafer process surface where the etching process is performed. Hollow cathode lamps with metal cathodes, such as metals, beam drawers that reduce the spot size and divergence of the light generated from the hollow cathode lamps, and transmitting light transmitted from the beam drawers as pulsed light For a chopper, a first window installed on one surface of the chamber and allowing light transmitted through the chopper to be transmitted into the chamber, and light installed on one side of the wafer and transmitted through the first window. A first mirror portion to be reflected to the surface, and the first mirror portion and the wafer are disposed to face each other, and the first mirror portion A second mirror portion for reflecting the light passing through the processing surface of the fur toward one side of the chamber, and a second window provided on one surface of the chamber and allowing the light reflected from the second mirror portion to be transmitted to the outside of the chamber. And a photo multiplier tube installed outside the chamber and receiving light transmitted through the second window, a preamplifier for enlarging the signal transmitted from the photo multiplier tube, and collecting and processing the signal transmitted from the preamplifier. It includes a box car to store.

Description

반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템(an endpoint detection system for semiconductor device)An endpoint detection system for semiconductor device

본 발명은 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 디바이스를 제조하는 공정에서 식각 공정 진행시 엔드 포인트를 검출하기 위한 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an end point detection system for a semiconductor device, and more particularly to an end point detection system for a semiconductor device for detecting the end point during the etching process in the process of manufacturing the semiconductor device.

건식 식각 공정(dry etch process) 진행시 엔드 포인트 검출(endpoint detection)방법으로 광학적인 방법이 사용되고 있다. 상기 광학적인 방법은 건식 식각 공정 진행 중에 발생되는 플라즈마의 이미션(emission)을 분광기와 포토 배율기 튜브(photo multiplier tube) 또는 포토 다이오드(photo diode)를 사용하여 관측함으로써 엔드 포인트를 찾게 되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 컨택트 에치(contact etch)시 엔드 포인트를 찾기에는 감도가 너무 낮아서 에치 시간으로 엔드 포인트를 조절한다.An optical method is used as an endpoint detection method during a dry etch process. The optical method finds an end point by observing the emission of plasma generated during the dry etching process using a spectrometer, a photo multiplier tube, or a photo diode. However, this method adjusts the endpoint with etch time because the sensitivity is too low to find the endpoint during contact etch.

이와 같은 문제를 개선하기 위하여 매스 분광계(mass spectrometer)를 이 용하여 식각 저지층(stop layer)에서 에치된 원소가 검출되는 양을 감지하여 엔드 포인트를 감지하는 엔드 포인트 검출 시스템과 LIF(laser induced fluorescence) 검출 방법을 사용하여 식각 저지층에서 에치된 원소의 양을 검출하는 엔드 포인트 검출 시스템이다.To solve this problem, an end point detection system and laser induced fluorescence (LIF) are used to detect the end point by detecting the amount of etched elements in the etch stop layer using a mass spectrometer. An endpoint detection system that detects the amount of elements etched in an etch stop layer using a detection method.

이때, 상기 매스 분광계를 사용하는 엔드 포인트 검출 시스템은 감도는 매우 좋으나 웨이퍼의 특정 부분에 대한 데이터를 얻을 수 없는 문제점과 별도의 펌핑 시스템(pumping system)을 사용하여야 하므로 새로운 검출 챔버(detection chamber)를 부착하여야 하는 문제점이 있다. 또한, 매스 분광계의 원활한 작동을 위하여 터보 분자 펌브(turbo molecular pump) 등을 사용해야 하므로 진공 장치의 부착이나 구입에 드는 비용이 상당히 필요하다.In this case, the endpoint detection system using the mass spectrometer is very sensitive, but it is difficult to obtain data on a specific part of the wafer, and a separate pumping system must be used. There is a problem to be attached. In addition, since a turbo molecular pump or the like must be used for smooth operation of the mass spectrometer, the cost of attaching or purchasing a vacuum device is considerable.

한편, LIF 검출 방법을 이용한 엔드 포인트 검출 시스템은 매스 분광계와 달리 웨이퍼의 특정 부분으로 레이저를 보냄으로써 국부적인 데이터를 얻을 수 있는 장점이 있다. 그러나, 파장을 가변할 수 있는 고가의 레이저가 필요하며 레이저 유발 형광을 관측할 수 있는 관측창을 에치 챔버에 만들어 줘야 한다. 특히, 파장을 가변할 수 있는 레이저는 그 유지 및 보수에도 많은 경비가 소요되며 전문 인력이 필요하다.On the other hand, the endpoint detection system using the LIF detection method, unlike the mass spectrometer, has the advantage of obtaining local data by sending a laser to a specific portion of the wafer. However, expensive lasers with varying wavelengths are needed, and observation windows for laser-induced fluorescence must be provided in the etch chamber. In particular, lasers capable of varying wavelengths are expensive to maintain and repair, and require expert personnel.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 반도체 디바이스를 제조하는 공정에서 식각 공정 진행시 엔드 포인트를 검출할 때 비교적 적은 경비와 간단한 방법으로 데이터를 검출하여 컨택트 에치시 엔드 포인트를 용이하게 찾아낼 수 있는 새로운 형태의 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object thereof is to detect data at a relatively low cost and a simple method when detecting an endpoint during an etching process in a process of manufacturing a semiconductor device. To provide an endpoint detection system for a new type of semiconductor device that can be easily found.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템을 도시한 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram illustrating an endpoint detection system for a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 엔드 포인트 검출 시스템 12 : 홀로우 캐소드 램프10 endpoint detection system 12 Hollow cathode lamp

14 : 빔 내로워 16 : 초퍼14 Beam Narrow 16: Chopper

18 : 제 1 윈도우 20 : 제 1 미러부18: first window 20: first mirror portion

22 : 제 2 미러부 24 : 제 2 윈도우22: second mirror portion 24: second window

26 : 포토 배율기 튜브 28 : 전치 증폭기26: photo multiplier tube 28: preamplifier

30 : 박스카 32 : 이중 펄스 발생기30: boxcar 32: dual pulse generator

34 : 웨이퍼 36 : 챔버34: wafer 36: chamber

40 : 광40: light

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템은 식각 공정이 수행되는 웨이퍼 공정면에서 식각 저지층의 금속과 같은 금속의 캐소드를 갖는 광원 부분과; 상기 광원 부분으로부터 전송되어 식각 공정이 진행되는 웨이퍼의 공정면을 통과한 광을 수신하는 검출 부분 및; 상기 광원 부분으로부터 전송되는 광이 상기 웨이퍼의 공정면으로 통과되고, 상기 웨이퍼의 공정면을 통과한 광이 상기 검출 부분으로 전송되도록 하는 광 가이드 부분을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, an endpoint detection system for a semiconductor device comprises: a light source portion having a cathode of a metal, such as a metal of an etch stop layer, in a wafer process surface on which an etching process is performed; A detection portion for receiving the light transmitted from the light source portion and passing through the process surface of the wafer where the etching process is performed; And a light guide portion for allowing the light transmitted from the light source portion to pass to the process surface of the wafer and for the light passing through the process surface of the wafer to be transmitted to the detection portion.

이와 같은 본 발명에서 상기 광원 부분은 소정 광을 발생시키는 홀로우 캐소드 램프와; 상기 홀로우 캐소드 램프로부터 발생된 광의 스폿 크기와 디버전시를 작게 하는 빔 내로워 및; 상기 광 가이드 부분으로 펄스 형태의 광을 전송하기 위한 초퍼를 포함한다. 상기 램프는 200 내지 240 볼트와 8 내지 12 암페어의 조건에서 사용된다. 상기 빔 내로워는 다수개의 렌즈들로 구성된다. 상기 검출 부분은 상기 광 가이드로부터 전송되는 광을 수신하는 포토 배율기 튜브와; 상기 포토 배율기 튜브로부터 전송된 신호를 확대시키는 전치 증폭기 및; 상기 전치 증폭기로부터 전송된 신호를 수집하고, 처리하여 저장하는 박스카를 포함한다. 상기 포토 배율기 튜브는 TTL 펄스에 의해서 구동된다. 상기 포토 배율기 튜브는 작동되는 시간을 조절할 수 있다. 상기 포토 배율기 튜브는 분광기를 포함한다. 상기 광 가이드 부분은 상기 웨이퍼의 일측면에 설치되고, 상기 광원 부분으로부터 전송된 광을 상기 웨이퍼의 공정면으로 반사되도록 하는 제 1 미러부 및; 상기 제 1 미러부와 상기 웨이퍼를 사이에 두고 대향되도록 설치되고, 상기 제 1 미러부에 의해서 상기 웨이퍼의 공정면을 통과한 광을 상기 검출 부분으로 전송되도록 하는 제 2 미러부를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 미러부는 상기 광원 부분으로부터 입사된 광이 상기 웨이퍼의 전 공정면으로 통과되도록 설치된다.In the present invention, the light source portion includes a hollow cathode lamp for generating predetermined light; A beam narrower to reduce spot size and divergence of light generated from the hollow cathode lamps; And a chopper for transmitting pulsed light to the light guide portion. The lamp is used at conditions of 200 to 240 volts and 8 to 12 amps. The beam narrower consists of a plurality of lenses. The detecting portion includes a photo multiplier tube for receiving light transmitted from the light guide; A preamplifier for amplifying the signal transmitted from the photo multiplier tube; And a box car that collects, processes, and stores the signal transmitted from the preamplifier. The photo multiplier tube is driven by a TTL pulse. The photo multiplier tube can adjust the operating time. The photo multiplier tube includes a spectrometer. The light guide portion is provided on one side of the wafer, the first mirror portion for reflecting the light transmitted from the light source portion to the process surface of the wafer; And a second mirror unit disposed to face the first mirror unit and the wafer therebetween, and configured to transmit the light passing through the process surface of the wafer to the detection unit by the first mirror unit. The first and second mirrors are installed such that light incident from the light source portion passes through the entire process surface of the wafer.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템은 웨이퍼가 로딩되어 웨이퍼의 공정면에 소정 식각 공정이 수행되는 챔버와; 상기 챔버의 외부에 설치되고, 식각 공정이 수행되는 상기 웨이퍼 공정면에서 식각 저지층의 금속과 같은 금속의 캐소드를 갖는 홀로우 캐소드 램프와; 상기 홀로우 캐소드 램프로부터 발생된 광의 스폿 크기와 디버전시를 작게 하는 빔 내로워와; 상기 빔 내로워로부터 전송된 광을 펄스 형태의 광으로 전송하기 위한 초퍼와; 상기 챔버의 일면에 설치되고, 상기 초퍼를 통하여 전송되는 광이 상기 챔버의 내부로 전송되도록 하는 제 1 윈도우와; 상기 웨이퍼의 일측면에 설치되고, 상기 제 1 윈도우를 통하여 전송되는 광이 상기 웨이퍼의 공정면으로 반사되도록 하는 제 1 미러부와; 상기 제 1 미러부와 상기 웨이퍼를 사이에 두고 대향되도록 설치되고, 상기 제 1 미러부에 의해서 상기 웨이퍼의 공정면을 통과한 광이 상기 챔버의 일측면으로 향하도록 반사하는 제 2 미러부와; 상기 챔버의 일면에 설치되고, 상기 제 2 미러부로부터 반사된 광이 상기 챔버의 외부로 전송되도록 하는 제 2 윈도우와; 상기 챔버의 외부에 설치되고, 상기 제 2 윈도우를 통하여 전송되는 광을 수신하는 포토 배율기 튜브와; 상기 포토 배율기 튜브로부터 전송된 신호를 확대시키는 전치 증폭기 및; 상기 전치 증폭기로부터 전송된 신호를 수집하고, 처리하여 저장하는 박스카를 포함한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, an endpoint detection system for a semiconductor device includes a chamber in which a wafer is loaded and a predetermined etching process is performed on the process surface of the wafer; A hollow cathode lamp installed outside the chamber and having a cathode of a metal, such as a metal of an etch stop layer, on the wafer process surface on which an etching process is performed; A beam narrower to reduce spot size and divergence of light generated from the hollow cathode lamps; A chopper for transmitting the light transmitted from the beam narrower into pulsed light; A first window installed on one surface of the chamber and configured to transmit light transmitted through the chopper into the chamber; A first mirror unit disposed on one side of the wafer and configured to reflect light transmitted through the first window to a process surface of the wafer; A second mirror unit installed to face the first mirror unit and the wafer therebetween, and reflecting the light passing through the process surface of the wafer toward one side of the chamber by the first mirror unit; A second window installed on one surface of the chamber and configured to transmit light reflected from the second mirror to the outside of the chamber; A photo multiplier tube installed outside the chamber and configured to receive light transmitted through the second window; A preamplifier for amplifying the signal transmitted from the photo multiplier tube; And a box car that collects, processes, and stores the signal transmitted from the preamplifier.

이와 같은 본 발명에서 상기 초퍼 및 포토 배율기 튜브와 전기적으로 연결되고, 상기 초퍼와 포토 배율기 튜브를 동시에 조정하여 광이 조사될 때에만 상기 포토 배율기 튜브가 작동되도록 하는 이중 펄스 발생기를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 윈도우는 재질이 석영이다.Such a present invention includes a dual pulse generator electrically connected to the chopper and the photo multiplier tube and simultaneously operating the photo multiplier tube only when light is irradiated by simultaneously adjusting the chopper and the photo multiplier tube. The first and second windows are made of quartz.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 1에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템(10)은 식각 공정이 수행되는 웨이퍼(34) 공정면에서 식각 저지층(stop layer)의 금속과 같은 금속의 캐소드(cathode)를 갖는 광원 부분과 상기 광원 부분으로부터 전송되어 식각 공정이 진행되는 상기 웨이퍼(34)의 공정면을 통과한 광을 수신하는 검출 부분 그리고, 상기 광원 부분으로부터 전송되는 광이 상기 웨이퍼(34)의 공정면으로 통과되고, 상기 웨이퍼(34)의 공정면을 통과한 광이 상기 검출 부분으로 전송되도록 하는 광 가이드 부분으로 구성된다.Referring to FIG. 1, an endpoint detection system 10 for a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention is a metal such as a metal of an etch stop layer in the process of wafer 34 where an etching process is performed. A light source portion having a cathode, a detection portion receiving light transmitted from the light source portion and passing through a process surface of the wafer 34 in which an etching process is performed, and light transmitted from the light source portion includes the wafer ( And a light guide portion that passes through the process surface of 34 and passes through the process surface of the wafer 34 to the detection portion.

이때, 상기 광원 부분은 소정 광을 발생시키는 홀로우 캐소드 램프(hollow cathode lamp)(12)와 상기 홀로우 캐소드 램프(12)로부터 발생된 광의 스폿 크기(spot size)와 디버전시(divergence)를 작게 하는 빔 내로워(beam narrower)(14) 그리고 상기 광 가이드 부분으로 펄스(pulse) 형태의 광을 전송하기 위한 초퍼(chopper)(16)로 구성된다. 그리고, 상기 램프(12)는 200 내지 240 볼트와 8 내지 12 암페어의 조건에서 사용되고, 상기 빔 내로워(14)는 다수 개의 렌즈들로 구성된다.In this case, the light source portion may reduce the spot size and the divergence of the light generated from the hollow cathode lamp 12 and the hollow cathode lamp 12. A beam narrower 14 and a chopper 16 for transmitting light in the form of pulses to the light guide portion. In addition, the lamp 12 is used under the conditions of 200 to 240 volts and 8 to 12 amp, and the beam narrower 14 is composed of a plurality of lenses.

한편, 상기 검출 부분은 상기 광 가이드로부터 전송되는 광을 수신하는 포토 배율기 튜브(photo multiplier tube)(26)와 상기 포토 배율기 튜브(26)로부터 전송된 신호를 확대시키는 전치 증폭기(pre-amp)(28) 그리고, 상기 전치 증폭기(28)로부터 전송된 신호를 수집하고, 처리하여 저장하는 박스카(boxcar)(30)으로 구성된다. 이때, 상기 포토 배율기 튜브(26)는 TTL 펄스(transistor-transistor-logic pulse)에 의해서 구동되고, 작동되는 시간을 조절할 수 있다. 그리고, 상기 포토 배율기 튜브(26)는 분광기를 포함하여 특정 파장의 광을 선택할 수 있다.On the other hand, the detection portion is a photo multiplier tube 26 for receiving the light transmitted from the light guide and a pre-amp for enlarging the signal transmitted from the photo multiplier tube 26 ( 28 and a boxcar 30 for collecting, processing and storing the signal transmitted from the preamplifier 28. At this time, the photo multiplier tube 26 is driven by a TTL pulse (transistor-transistor-logic pulse), it is possible to adjust the operating time. The photomultiplier tube 26 may include a spectrometer to select light having a specific wavelength.

한편, 상기 광 가이드 부분은 상기 웨이퍼(34)의 일 측면에 설치되고, 상기 광원 부분으로부터 전송된 광을 상기 웨이퍼(34)의 공정면으로 반사되도록 하는 제 1 미러부(20)와 상기 제 1 미러부(20)와 상기 웨이퍼(34)를 사이에 두고 대향되도록 설치되고, 상기 제 1 미러부(20)에 의해서 상기 웨이퍼(34)의 공정면을 통과한 광을 상기 검출 부분으로 전송되도록 하는 제 2 미러부(22)로 구성된다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 미러부(20,22)는 상기 광원 부분으로부터 입사된 광이 상기 웨이퍼(34)의 전 공정면으로 통과되도록 설치된다.On the other hand, the light guide portion is provided on one side of the wafer 34, the first mirror portion 20 and the first to reflect the light transmitted from the light source portion to the process surface of the wafer 34 It is installed so as to face each other with the mirror portion 20 and the wafer 34 therebetween, so that the light passing through the process surface of the wafer 34 by the first mirror portion 20 is transmitted to the detection portion. It is comprised by the 2nd mirror part 22. As shown in FIG. In this case, the first and second mirrors 20 and 22 are installed such that light incident from the light source portion passes through the entire process surface of the wafer 34.

다시, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템을 더욱 상세히 설명하면, 엔드 포인트 검출 시스템(10)은 웨이퍼(34)가 로딩되어 상기 웨이퍼(34)의 공정면에 소정 식각 공정이 수행되는 챔버(36)와, 상기 챔버(36)의 외부에 설치되고, 식각 공정이 수행되는 상기 웨이퍼(34) 공정면에서 식각 저지층의 금속과 같은 금속의 캐소드를 갖는 홀로우 캐소드 램프(12)와, 상기 홀로우 캐소드 램프(12)로부터 발생된 광의 스폿 크기와 디버전시를 작게 하는 빔 내로워(14)와, 상기 빔 내로워(14)로부터 전송된 광을 펄스 형태의 광으로 전송하기 위한 초퍼(16)와, 상기 챔버(36)의 일면에 설치되고, 상기 초퍼(16)를 통하여 전송되는 광이 상기 챔버(36)의 내부로 전송되도록 하는 제 1 윈도우(18)와, 상기 웨이퍼(34)의 일 측면에 설치되고, 상기 제 1 윈도우(18)를 통하여 전송되는 광이 상기 웨이퍼(34)의 공정면으로 반사되도록 하는 제 1 미러부(20)와, 상기 제 1 미러부(20)와 상기 웨이퍼(34)를 사이에 두고 대향되도록 설치되고, 상기 제 1 미러부(20)에 의해서 상기 웨이퍼(34)의 공정면을 통과한 광이 상기 챔버(36)의 일 측면으로 향하도록 반사하는 제 2 미러부(22)와, 상기 챔버(36)의 일면에 설치되고, 상기 제 2 미러부(22)로부터 반사된 광이 상기 챔버(36)의 외부로 전송되도록 하는 제 2 윈도우(24)와, 상기 챔버(36)의 외부에 설치되고, 상기 제 2 윈도우(24)를 통하여 전송되는 광을 수신하는 포토 배율기 튜브(26)와, 상기 포토 배율기 튜브(26)로부터 전송된 신호를 확대시키는 전치 증폭기(28) 및 상기 전치 증폭기(28)로부터 전송된 신호를 수집하고, 처리하여 저장하는 박스카(30)으로 구성된다.Referring back to FIG. 1, in more detail an endpoint detection system for a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention, the endpoint detection system 10 is loaded with a wafer 34 to process the wafer 34. A chamber 36 having a predetermined etching process on a surface thereof, and a cathode of a metal, such as a metal of an etch stop layer, in the process surface of the wafer 34 which is installed outside the chamber 36 and in which the etching process is performed. Pulses transmitted from the hollow cathode lamp 12, the beam drawer 14 to reduce the spot size and the divergence of the light generated from the hollow cathode lamp 12, and the beam drawer 14 A chopper 16 for transmitting light of a form, and a first window installed on one surface of the chamber 36, the light transmitted through the chopper 16 is transmitted to the interior of the chamber 36 ( 18) and one side of the wafer 34 First mirror portion 20, the first mirror portion 20, and the wafer 34 to reflect light transmitted through the first window 18 to the process surface of the wafer 34. Is installed to face each other, and the second mirror unit reflects the light passing through the process surface of the wafer 34 by the first mirror unit 20 toward one side of the chamber 36. And a second window 24 provided on one surface of the chamber 36 to allow the light reflected from the second mirror portion 22 to be transmitted to the outside of the chamber 36. A photo multiplier tube 26 which is provided outside of the 36 and receives light transmitted through the second window 24, and a preamplifier 28 which enlarges a signal transmitted from the photo multiplier tube 26; ) And a box car 30 for collecting, processing and storing the signal transmitted from the preamplifier 28. .

이때, 상기 초퍼(16) 및 포토 배율기 튜브(26)와 전기적으로 연결되고, 상기 초퍼(16)와 포토 배율기 튜브(26)를 동시에 조정하여 광이 조사될 때에만 상기 포토 배율기 튜브(26)가 작동되도록 하는 이중 펄스 발생기(32)가 설치되고, 상기 제 1 및 제 2 윈도우(18,24)는 재질이 석영이다.At this time, the photo multiplier tube 26 is electrically connected to the chopper 16 and the photo multiplier tube 26, and only when the light is irradiated by simultaneously adjusting the chopper 16 and the photo multiplier tube 26. A dual pulse generator 32 is provided to enable operation, and the first and second windows 18 and 24 are made of quartz.

이와 같은 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템에서 홀로우 캐소드 램프는 대부분의 금속 원소들의 특정한 원자 흡수선에 해당하는 광을 방출하게 되어 있다. 즉, 캐서드의 종류에 따라서 특정 원자를 갖는 광을 발생시키는 것이다. 따라서, 식각 저지층의 금속과 같은 종류의 캐서드를 사용하면 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템에서 사용하고자 하는 광을 발생시킬 수 있다.In such endpoint detection systems for semiconductor devices, the hollow cathode lamp is intended to emit light corresponding to a particular atomic absorption line of most metal elements. In other words, light having specific atoms is generated depending on the type of the cathode. Thus, using a cathode of the same type as the metal of the etch stop layer can generate light for use in an endpoint detection system for a semiconductor device.

예를 들면, 티타늄 홀로우 캐서드 램프(Ti hollow cathode lamp)의 경우 티타늄 원자의 강한 이미션(emission)을 방출하게 되어 있다. 이와 같은 광원으로부터 방사된 광은 빔 내로워를 지나면서 스폿 크기와 디버전시가 작은 광으로 바뀌어 챔버에 부착된 제 1 윈도우를 통하여 챔버의 내부에 설치된 제 1 미러부로 진행한다. 그리고, 상기 제 1 미러부에 입사된 광은 제 2 미러부와 제 1 미러부의 사이를 반복하면서 웨이퍼의 윗면 즉 공정면을 지나게 된다. 이때, 상기 챔버의 내부에 있던 티타늄 원자들은 통과되는 광을 흡수하여 광의 세기를 약하게 한다. 이와 같은 광의 세기 변화는 분광기로 원하는 파장을 선택한 후 감도가 높은 포토 배율기 튜브를 사용하여 측정한다.For example, a titanium hollow cathode lamp emits a strong emission of titanium atoms. The light emitted from the light source is changed into light having a small spot size and divergence as it passes through the beam lower, and proceeds to the first mirror part installed inside the chamber through the first window attached to the chamber. The light incident on the first mirror part passes through the upper surface of the wafer, that is, the process surface while repeating between the second mirror part and the first mirror part. At this time, the titanium atoms in the interior of the chamber absorbs the light passing through and weakens the light intensity. The change in the intensity of light is measured using a photomultiplier tube with high sensitivity after selecting a desired wavelength with a spectrometer.

한편, 상기 챔버 내부에 티타늄 원자가 없을 때 100이라는 광이 통과하여 상기 포토 배율기 튜브에 도달하였다면, 티타늄 원자가 있을 때에는 100 미만의 광이 상기 포토 배율기 튜브에 도달하게 되고, 그 도달하는 양은 상기 챔버내의 티타늄 원자가 많을수록 적어지게 된다. 이때, 상기 챔버 내부의 티타늄 원자가 매우 적을 경우 광의 흡수 정도를 구별할 수 없으므로, 상기 광이 상기 제 1 미러부에 입사되는 각을 조절하여 광의 경로를 더욱 길게 해주므로써 적은 양의 티타늄 원자가 여러 개의 광자(photon)를 흡수할 수 있도록 한다.On the other hand, if there is no titanium atom inside the chamber and light reaches 100 and reaches the photomultiplier tube, when titanium atom is present, less than 100 light reaches the photomultiplier tube, and the amount reached reaches the titanium in the chamber. The more atoms there are, the fewer they are. In this case, when the titanium atoms in the chamber are very small, the absorption degree of light cannot be distinguished, so that the light path is further lengthened by adjusting the angle of the light incident on the first mirror, so that a small amount of titanium atoms has several photons. to absorb photons.

한편, 신호와 잡음비를 증가시키기 위하여 이중 펄스 발생기를 이용하여 펄스 광원과 펄스 검출 방법을 사용하고, 전치 증폭기와 박스카를 사용하여 신호와 잡음비를 증대시킨다.Meanwhile, in order to increase the signal and noise ratio, a pulsed light source and a pulse detection method are used using a double pulse generator, and a signal and noise ratio are increased by using a preamplifier and a box car.

이와 같은 본 발명을 적용하면 적은 경비를 사용하여 반도체 디바이스의 엔드 포인트를 검출할 수 있다. 그리고, 웨이퍼의 식각 저지층의 금속과 같은 금속의 캐소드를 사용함으로써 광원을 용이하게 교환할 수 있다. 또한, 식각 저지층에 금속 원자가 있는 모든 건식 식각 공정의 엔드 포인트 감지에 활용될 수 있다.By applying the present invention as described above, it is possible to detect the endpoint of the semiconductor device with little expense. The light sources can be easily exchanged by using a cathode of a metal such as the metal of the etch stop layer of the wafer. It may also be used for endpoint detection in all dry etching processes where metal atoms are present in the etch stop layer.

Claims (13)

반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템에 있어서,An endpoint detection system for a semiconductor device, 식각 공정이 수행되는 웨이퍼 공정면에서 식각 저지층의 금속과 같은 금속의 캐소드를 갖는 광원 부분과;A light source portion having a cathode of a metal, such as a metal of an etch stop layer, on a wafer process surface on which the etching process is performed; 상기 광원 부분으로부터 전송되어 식각 공정이 진행되는 웨이퍼의 공정면을 통과한 광을 수신하는 검출 부분 및;A detection portion for receiving the light transmitted from the light source portion and passing through the process surface of the wafer where the etching process is performed; 상기 광원 부분으로부터 전송되는 광이 상기 웨이퍼의 공정면으로 통과되고, 상기 웨이퍼의 공정면을 통과한 광이 상기 검출 부분으로 전송되도록 하는 광 가이드 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And a light guide portion for allowing light transmitted from the light source portion to pass to the process surface of the wafer and for light to pass through the process surface of the wafer to the detection portion. Detection system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광원 부분은 소정 광을 발생시키는 홀로우 캐소드 램프와;The light source portion includes a hollow cathode lamp for generating predetermined light; 상기 홀로우 캐소드 램프로부터 발생된 광의 스폿 크기와 디버전시를 작게 하는 빔 내로워 및;A beam narrower to reduce spot size and divergence of light generated from the hollow cathode lamps; 상기 광 가이드 부분으로 펄스 형태의 광을 전송하기 위한 초퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And a chopper for transmitting pulsed light to the light guide portion. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 램프는 200 내지 240 볼트와 8 내지 12 암페어의 조건에서 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And said lamp is used at conditions of 200 to 240 volts and 8 to 12 amps. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 빔 내로워는 다수개의 렌즈들로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And said beam narrower is comprised of a plurality of lenses. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 검출 부분은 상기 광 가이드로부터 전송되는 광을 수신하는 포토 배율기 튜브와;The detecting portion includes a photo multiplier tube for receiving light transmitted from the light guide; 상기 포토 배율기 튜브로부터 전송된 신호를 확대시키는 전치 증폭기 및;A preamplifier for amplifying the signal transmitted from the photo multiplier tube; 상기 전치 증폭기로부터 전송된 신호를 수집하고, 처리하여 저장하는 박스카를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And a box car that collects, processes, and stores the signal transmitted from the preamplifier. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 포토 배율기 튜브는 TTL 펄스에 의해서 구동되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And said photo multiplier tube is driven by a TTL pulse. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 포토 배율기 튜브는 작동되는 시간을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And the photo multiplier tube is adjustable in time of operation. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 포토 배율기 튜브는 분광기를 포함하여 특정 파장의 광을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And said photomultiplier tube comprises a spectrometer to select light of a particular wavelength. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광 가이드 부분은 상기 웨이퍼의 일측면에 설치되고, 상기 광원 부분으로부터 전송된 광을 상기 웨이퍼의 공정면으로 반사되도록 하는 제 1 미러부 및;The light guide portion is provided on one side of the wafer, the first mirror portion for reflecting the light transmitted from the light source portion to the process surface of the wafer; 상기 제 1 미러부와 상기 웨이퍼를 사이에 두고 대향되도록 설치되고, 상기 제 1 미러부에 의해서 상기 웨이퍼의 공정면을 통과한 광을 상기 검출 부분으로 전송되도록 하는 제 2 미러부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And a second mirror unit disposed to face the first mirror unit and the wafer therebetween, and configured to transmit light passing through the process surface of the wafer to the detection unit by the first mirror unit. An endpoint detection system for a semiconductor device. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제 1 및 제 2 미러부는 상기 광원 부분으로부터 입사된 광이 상기 웨이퍼의 전 공정면으로 통과되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And the first and second mirror portions are provided such that light incident from the light source portion passes through the entire process surface of the wafer. 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템에 있어서,An endpoint detection system for a semiconductor device, 웨이퍼가 로딩되어 웨이퍼의 공정면에 소정 식각 공정이 수행되는 챔버와;A chamber in which a wafer is loaded and a predetermined etching process is performed on a process surface of the wafer; 상기 챔버의 외부에 설치되고, 식각 공정이 수행되는 상기 웨이퍼 공정면에서 식각 저지층의 금속과 같은 금속의 캐소드를 갖는 홀로우 캐소드 램프와;A hollow cathode lamp installed outside the chamber and having a cathode of a metal, such as a metal of an etch stop layer, on the wafer process surface on which an etching process is performed; 상기 홀로우 캐소드 램프로부터 발생된 광의 스폿 크기와 디버전시를 작게 하는 빔 내로워와;A beam narrower to reduce spot size and divergence of light generated from the hollow cathode lamps; 상기 빔 내로워로부터 전송된 광을 펄스 형태의 광으로 전송하기 위한 초퍼와;A chopper for transmitting the light transmitted from the beam narrower into pulsed light; 상기 챔버의 일면에 설치되고, 상기 초퍼를 통하여 전송되는 광이 상기 챔버의 내부로 전송되도록 하는 제 1 윈도우와;A first window installed on one surface of the chamber and configured to transmit light transmitted through the chopper into the chamber; 상기 웨이퍼의 일측면에 설치되고, 상기 제 1 윈도우를 통하여 전송되는 광이 상기 웨이퍼의 공정면으로 반사되도록 하는 제 1 미러부와;A first mirror unit disposed on one side of the wafer and configured to reflect light transmitted through the first window to a process surface of the wafer; 상기 제 1 미러부와 상기 웨이퍼를 사이에 두고 대향되도록 설치되고, 상기 제 1 미러부에 의해서 상기 웨이퍼의 공정면을 통과한 광이 상기 챔버의 일측면으로 향하도록 반사하는 제 2 미러부와;A second mirror unit installed to face the first mirror unit and the wafer therebetween, and reflecting the light passing through the process surface of the wafer toward one side of the chamber by the first mirror unit; 상기 챔버의 일면에 설치되고, 상기 제 2 미러부로부터 반사된 광이 상기 챔버의 외부로 전송되도록 하는 제 2 윈도우와;A second window installed on one surface of the chamber and configured to transmit light reflected from the second mirror to the outside of the chamber; 상기 챔버의 외부에 설치되고, 상기 제 2 윈도우를 통하여 전송되는 광을 수신하는 포토 배율기 튜브와;A photo multiplier tube installed outside the chamber and configured to receive light transmitted through the second window; 상기 포토 배율기 튜브로부터 전송된 신호를 확대시키는 전치 증폭기 및;A preamplifier for amplifying the signal transmitted from the photo multiplier tube; 상기 전치 증폭기로부터 전송된 신호를 수집하고, 처리하여 저장하는 박스카를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And a box car that collects, processes, and stores the signal transmitted from the preamplifier. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 초퍼 및 포토 배율기 튜브와 전기적으로 연결되고, 상기 초퍼와 포토 배율기 튜브를 동시에 조정하여 광이 조사될 때에만 상기 포토 배율기 튜브가 작동되도록 하는 이중 펄스 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And a dual pulse generator electrically connected to the chopper and photo multiplier tubes and simultaneously adjusting the chopper and photo multiplier tubes such that the photo multiplier tube is activated only when light is irradiated. Endpoint detection system. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 1 및 제 2 윈도우는 재질이 석영인 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스를 위한 엔드 포인트 검출 시스템.And said first and second windows are made of quartz.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110319777A (en) * 2019-07-20 2019-10-11 大连理工大学 A kind of High Precision Long-distance surveys the multiple reflections formula measuring device and method of displacement

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110319777A (en) * 2019-07-20 2019-10-11 大连理工大学 A kind of High Precision Long-distance surveys the multiple reflections formula measuring device and method of displacement

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