KR20020077118A - 박막의 막두께 모니터링 방법 및 기판 온도 측정 방법 - Google Patents

Abstract

어느 측면에서 본 본 발명의 막두께 모니터링 방법은, 이하에 의해 구성된다. 반응로를 가지는 CVD(Chemical Vapor Deposition)장치를 이용하여, 상기 반응로 내의 기판상에 박막을 형성할 때에, 상기 반응로 내에서의 방사광을 상기 반응로의 외부에서 측정하고, 상기 방사광의 방사율의 변화와, 상기 기판상에 형성되는 박막의 막두께의 변화의 관계를 취득한다. 상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계를 취득한 후, 상기 CVD장치를 이용해서 기판상에 박막을 형성할 때에, 상기 방사광의 상기 방사율의 변화를 측정한다. 상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계를 취득함으로써 취득한 상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계로부터, 상기 방사광의 상기 방사율의 변화를 측정함으로써 측정한 상기 방사율의 변화로부터, 상기 반응로 내의 기판상에 형성된 상기 박막의 막두께를 추정한다.

Description

박막의 막두께 모니터링 방법 및 기판 온도 측정 방법 {METHOD FOR MONITORING THICKNESS OF THIN FILM AND METHOD FOR MEASURING TEMPERATURE OF SUBSTRATE}

본 출원은 2001년 3월 28일자로 출원된 일본 특허 출원 제2001-094164호의 우선권을 근거로 청구하고, 우선권의 전체 내용이 본 명세서에 참고로 병합된다.

본 발명은 CVD장치의 반응로 내에 있어서의 기판상의 박막의 막두께를 인-씨츄(in-situ, 그 자리)에서 모니터링하는 막두께 모니터링 방법 및 확산로내에 있어서의 기판 온도 측정 방법을 이용한 박막의 막두께 제어에 관한 것이다.

이하에, CVD장치의 노내에서 성막되는 막두께를 인-씨츄(그 자리)에서 모니터링하는 종래의 막두께 모니터링 방법(제1의 종래기술)에 관해서 설명한다.

종래부터 반도체 장치의 제조에 있어서는 CVD(Chemical Vapor Deposition)장치를 이용한 반도체 기판(웨이퍼)상에의 박막의 형성이 행하여지고 있다.

그러나, CVD장치에서 고온의 열공정이 필요하고, 이 CVD장치에 의한 박막형성시에 있어서는 인-씨츄(그 자리)에서 막두께를 모니터링하는 방법은 존재하지 않는다. 그래서, 현상에서는 이하와 같은 방법에 의해 막두께를 측정하는 것이 일반적이다. 우선, 테스트용의 웨이퍼를 동시에 또는 연속해서 성막한다. 그리고, 그 테스트용의 웨이퍼를 꺼내고, 별도로, 막두께 측정장치에 의해 막두께를 측정한다.

다음에, 종래의 확산로내에 있어서의 기판 온도 측정 방법(제2의 종래기술)에 대해서 설명한다.

종래부터 기판을 오염시키지 않고서, 확산로(열처리로)내의 기판 온도를 측정하기 위해서는 기판으로부터의 방사광을 글라스 파이버에서 꺼내어, 방사 온도계로 측정한다고 하는 방법이 있다. 매화잎형의 열처리로에서는 이 방법을 이용한 온도 측정이 가능하다.

그렇지만, 상기 제1의 종래기술에서는, 성막중에 인-씨츄(in-situ)에서 막두께를 알 수 없고, 막두께를 확인할 수 있는 것이 성막 후이다. 이 때문에, 성막시에 어떠한 요인으로 목표로 하는 막두께와 다른 막두께로 성막되게 하는 트러블이 존재하는 경우라도, 사전에 다른 막두께로 성막되는 것을 회피할 수 없다.

또, 상기 제2의 종래기술에서는 통상 게이트 산화막의 형성에 이용되는배치(batch)식의 확산로에 있어서는, 반도체 소자를 제조하는 기판의 상하에 더미 기판을 설치하기 때문에 기판으로부터의 방사광을 글라스 파이버에서 꺼내는 것은 실용상 불가능하다.

어느 측면에서 본 발명의 막두께 모니터링 방법은 반응로를 가지는 CVD(Chemical Vapor Deposition)장치를 이용하여 상기 반응로 내의 기판상에 박막을 형성할 때에 상기 반응로 내로부터의 방사광을 상기 반응로의 외부에서 측정하고, 상기 방사광의 방사율의 변화와 상기 기판상에 형성되는 박막의 막두께의 변화의 관계를 취득하고, 상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계를 취득한 후 상기 CVD장치를 이용해서 기판상에 박막을 형성할 때에 상기 방사광의 상기 방사율의 변화를 측정하고, 상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계를 취득함으로써 취득한 상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계로부터 상기 방사광의 상기 방사율의 변화를 측정함으로써 측정한 상기 방사율의 변화로부터 상기 반응로 내의 기판상에 형성된 상기 박막의 막두께를 추정하는 것을 구비한다.

도1은 본 발명의 제1의 실시 형태의 막두께 모니터링 방법에 이용되는 CVD장치의 구성을 도시하는 도면.

도2는 도1 중에 파선(2)으로 나타낸, 석영튜브상에 설치된 방사 온도계 근방의 확대도.

도3은 루테늄(Ru)막 성막시에 있어서의 방사율과 웨이퍼상의 Ru막두께의 관계를 도시하는 도면.

도4는 가스 클리닝시에 있어서의 방사율과 웨이퍼상의 박막의 막두께의 관계를 도시하는 도면.

도5는 본 발명의 제2의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로내의 구성을 도시하는 단면도.

도6은 도5 중의 반도체 기판과 글라스 파이버를 확대한 단면도.

도7은 본 발명의 제3의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로내의 구성을 도시하는 단면도.

도8은 본 발명의 제4의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로내의 구성을 도시하는 단면도.

도9는 본 발명의 제5의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로내의 구성을 도시하는 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11 : 석영 튜브

12 : 실캡

13 : 방사 온도계

14 : 히터

15 : 도입관

16 : 반도체 기판

17 : 보트 로드

18 : 박막

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 이하 설명에 있어서, 전 도면에 걸쳐서 공통되는 부분에는 공통되는 참조부호를 붙인다.

제1의 실시 형태

본 발명의 제1의 실시 형태의 CVD장치에 있어서의 막두께 모니터링 방법에 대해서 설명한다.

도1은 제1의 실시 형태의 막두께 모니터링 방법에 이용되는 CVD장치의 구성을 도시하는 도면이다. 이 도면에 도시하는 CVD장치는 세로형의 LPCVD장치이다.

도1에 도시하는 바와 같이, 세로형의 LPCVD장치는, 석영 튜브(11)를 가지는 반응로, 실캡(12), 방사 온도계(파이로메이터)(13), 히터(14)를 구비하고 있다. 반응로 상부의 석영 튜브(11)상에는 도입관(15)을 통해 방사 온도계(13)가 설치되어 있다. 석영 튜브(11)의 측면 및 표면상에는 히터(14)가 설치되어 있다. 또한, 반응로 내의 중앙부근의 실캡(12)상에는 복수매의 반도체 기판(웨이퍼)(16)을 보유하는 보트 로드(17)가 얹어 놓여져 있다.

도2는 도1 중에 파선(2)으로 나타낸 석영 튜브(11)상에 설치된 방사 온도계(13) 근방의 확대도이다. 방사 온도계(13)와 석영 튜브(11)의 사이에는 통형의 도입관(15)이 설치되어 있다. 도입관(15)은 석영튜브(11) 내부에서 방사되는 방사광을 방사 온도계(13)로 유도하기 위한 것이고, 석영 튜브(11) 내부 이외의 주위에서 오는 빛을 차단하는 기능도 가진다.

다음에, 상기 LPCVD장치를 이용해서 웨이퍼(16)상에 형성하는 박막의 막두께 모니터링 방법을 기술한다.

상술한 바와 같이, 방사 온도계(13)의 히터(14) 등으로부터의 빛에 의한 영향, 즉 미광에 의한 영향을 막기 위해서 통형의 도입관(15)에 의해 석영 튜브(11) 내부로부터의 빛(19)이 방사 온도계(13)로 유도되도록 되어 있다. 이것에 의해, 방사 온도계(13)는 석영 튜부(11) 내부로부터의 방사율만을 측정할 수 있다.

상기 LPCVD장치에 의해 웨이퍼(16)상에 박막(18)을 적층시켜 간다. 그러면,웨이퍼(16)상에의 박막(18)의 성막이 진행되어 가는 동시에 석영 튜브(11) 내부에도 동일하게 박막(18)이 부착되어 간다.

이 박막 성막중에 있어서의 석영 튜브(11) 내부의 방사율을 방사 온도계(13)로 측정하면 석영 튜브(11) 내벽에 박막(18)이 부착되어 감에 따라 방사 온도계(13)에서 본 석영 튜브(11) 내부의 방사율이 변화되어 간다. 이것은, 석영 튜브(11) 내벽에 부착한 박막(18)에 의해 반응로 내부로부터의 빛이 투과하기 어렵게 되기 때문이다.

그래서, 박막(18) 및 석영 튜브(11)를 투과한 빛(19)의 각 파장에 있어서의 방사율의 변화와 웨이퍼(16)상의 박막(18)의 막두께 변화의 관계를 미리 조사해 둔다.

그 후, 실제의 성막시에 있어서, 방사 온도계(13)로 방사율의 변화를 읽어내어 미리 조사한 방사율과 막두께의 관계로부터 웨이퍼상의 박막(18)의 막두께를 추정한다. 이것에 의해, 박막 성막시에 있어서 웨이퍼상의 박막의 막두께를 인-씨츄(in-situ)에서 모니터링 할 수 있다. 또한, 방사 온도계(13)로 측정하는 빛의 파장범위는 예를 들면, 300 nm 내지 13000 nm 정도이다.

다음에, 실제로 CVD장치를 이용해서 루테늄(Ru)의 성막을 한 경우의 Ru막의 막두께 모니터링 방법을 설명한다.

웨이퍼(16)상에의 Ru막(18)의 성막이 진행됨에 따라 반응로 내벽에 웨이퍼(16)상과 동일한 막두께의 Ru막(18)이 부착된다. 도3은 이 때의 방사율과 웨이퍼상의 Ru막두께의 관계를 도시하는 그래프다. 세로축은 반응로 전체를 하나의 물질로서 생각하고 반응로 내의 방사 휘도를 노외로부터 본 경우의 방사율이다. 방사율의 측정에는 단파장(5㎛)의 방사 온도계를 이용하고 있다. 가로축은 반응로 내에 둔 웨이퍼상의 Ru막의 막두께를 나타낸다.

도3에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼상의 Ru막의 막두께가 두꺼워짐에 따라서 방사율은 우하강의 사인곡선을 그린다. 그 때, 방사율의 값과 사인 곡선의 정상의 수를 파악하는 것에 의해 반응로 내의 Ru막두께, 다시 말해 웨이퍼상의 Ru막의 막두께를 모니터링하는 것이 가능해진다.

또한, 이 실시 형태에서는 단파장의 방사 온도계를 이용한 경우를 설명했지만, 다파장의 방사 온도계를 이용함으로써 더욱 방사율의 측정정밀도를 높이는 것에 의해 막두께의 모니터링 정밀도를 높일 수 있다.

다음에, 가스 클리닝시에 상술한 막두께 모니터링 방법을 이용해서 클리닝 대상인 박막의 엔드 포인트(에칭 종료시점)를 판단하는 예를 기술한다. 상기 가스 클리닝이란 CVD프로세스를 행하기 위해서 반응로 내에 반응 가스를 공급하는 것에 의해 반응로 내벽에 박막이 형성된 후 에칭 가스를 공급해서 상기 박막을 에칭하는 것이다.

도4는 가스 클리닝시에 있어서의 방사율과 반응로 내벽에 형성된 박막의 막두께의 관계를 도시하는 그래프이다.

도4에 도시하는 바와 같이, 반응로 내벽의 박막이 에칭되어 막두께가 얇아짐에 따라 방사 온도계(13)에서 본 석영 튜브(11) 내부의 방사율은 우상승의 사인곡선을 그린다. 그 때, 박막 성막시와 마찬가지로 방사율의 값과 사인곡선의 정상의수를 파악함으로써 클리닝시에 있어서의 엔드 포인트를 모니터링하는 것이 가능해진다. 여기에서는, 방사율이 0.9에서 일정해진 바 박막의 엔드 포인트라고 판단할 수 있다.

다시 말해, 가스 클리닝시에 있어서도 박막이 에칭되었을 때의 방사율과 막두께의 관계를 미리 파악해 두는 것에 의해 뒤에 에칭할 때에 방사율을 측정함으로써 인-씨츄(in-situ)에서 박막의 엔드 포인트를 아는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제1의 실시 형태에서는 미리 방사율과 막두께의 관계를 파악해 두고, CVD장치에 의한 박막의 성막시에 있어서 노내로부터 투과되어 오는 빛의 방사율의 변화를 방사 온도계로 읽어내는 것에 의해 상기 방사율과 막두께의 관계에 기초하여 인-씨츄(in-situ, 그 자리)에서 웨이퍼상의 박막의 막두께를 모니터링 할 수 있다.

더욱이, 가스 클리닝시에 있어서도 반응로 내벽 상에 형성된 박막이 에칭 되어 얇아지면 방사율이 변화되는 점에서 미리 방사율과 막두께의 관계를 파악해 두고, 에칭시에 있어서 노내에서 투과되어 오는 빛의 방사율의 변화를 방사 온도계로 읽어내는 것에 의해 상기 방사율과 막두께의 관계에 기초하여 인-씨츄(in-situ)에서 엔드 포인트를 모니터링 할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제2 내지 제5의 실시 형태의 확산로내에서의 기판 온도 측정 방법에 대해서 설명한다.

제2의 실시 형태

도5는 제2의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로내의 구성을 도시하는 단면도이다.

도면에 도시하는 바와 같이, 석영로 심관(21)내에는 반도체 기판(웨이퍼)(22)을 복수매 보유하는 보트 로드(23)가 얹어 놓여져 있다. 석영로 심관(21)의 노 입구에는 플랜지(24)가 설치되고, 석영로 심관(21)의 주위에는 히터(25)가 설치되어 있다. 또한, 반도체 기판(22)의 측면에는 글라스 파이버(26)의 2개 있는 선단부 중 한쪽의 선단부가 배치되고, 다른 쪽의 선단부에는 방사 온도계(27)가 접속되어 있다. 상기 글라스 파이버(26)는 석영으로 이루어진다.

도6은 도5 중의 반도체 기판(22)과 글라스 파이버(26)를 확대한 단면도이다. 도에 도시하는 바와 같이, 글라스 파이버(26)의 상기 한쪽의 선단부에는 글라스 파이버의 중심축에 대하여 45°로 절단된 사면(26A)이 형성되어 있다. 이 사면(26A)은 경면 처리되어서 빛이 전반사하는 면이 되어 있다. 또한, 글라스 파이버(26)의 한쪽의 선단부에 있어서 사면(26A)과 반대측의 측면에는 글라스 파이버의 중심축과 사면(26A)의 법선을 포함하는 면에 대하여 수직이면서도 평탄, 평활화된 입사면(26B)이 형성되어 있다.

배치(batch)식의 세로형 확산로내에 있어서 온도 측정대상인 반도체 기판(22)의 측면에 상기 입사면(26B)이 대향하도록 글라스 파이버(26)를 배치한다. 이것에 의해, 확산로를 이용한 열처리시에 반도체 기판(22)의 측면에서 방사되는 방사광을 입사면(26B)에서 글라스 파이버(26)에 받아들이고, 사면(26A)으로 반사시켜서 방사 온도계(27)에 입사시킨다. 이와 같이, 반도체 기판(22)으로부터의 방사광을 방사 온도계(27)에 유도함으로써, 반도체 기판(22)의 온도를 정확하게 측정할수 있다.

이러한 기판 온도 측정법을 이용해서 기판 온도를 측정하면서 기판 온도를 제어하여 반도체 기판상에 박막을 형성한다. 이 박막형성 공정에서는 상기 수법으로 측정한 기판 온도, 노내의 압력, 가스 유량을 이용하여 형성되는 박막의 막두께를 계산하고, 계산치가 목표의 막두께가 된 단계에서 박막형성을 종료한다.

이상 설명한 바와 같이, 이 제2의 실시 형태에서는 글라스 파이버(26)의 선단부에 경면의 사면(26A)을 형성하는 것에 의해, 반도체 기판(22)의 측면에서 방사되는 빛을 글라스 파이버(26)의 사면(26A)으로 반사시켜서 방사 온도계(27)로 유도한다. 이것에 의해, 기판 온도를 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 박막형성 공정에 있어서 이러한 기판 온도 측정 방법을 이용해서 기판 온도를 측정하고 기판 온도를 정확하게 제어하면 형성되는 박막의 막두께를 정확하게 산출하는 것이 가능해지고, 목표 막두께로부터의 차이량을 저감시킬 수 있다.

제3의 실시 형태

도7은 제3의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로 내의 구성을 도시하는 단면도이다.

이 제3의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로는 도6에 도시한 제2의 실시 형태의 구성에 부가하여 글라스 파이버(26)의 한쪽의 선단부에 형성된 사면(26A) 상에 공간을 두고 불투명 석영기판(31)을 설치한 것이다. 이 불투명 석영기판(31)은 도7에 도시하는 바와 같이, 사면(26A)의 일단측에 접촉시키고 타단측은 거리를 두도록 배치하면 좋다. 사면(26A)과 불투명 석영기판(31)의 사이에는공간이 존재하고 있으면 좋고, 그 공간은 가공가능한 최소의 거리, 예를 들면 O.2 mm 정도로 하면 좋다. 그 밖의 구성은 상기 제2의 실시 형태에 있어서의 구성과 동일하고 같은 부호를 붙여서 그 설명은 생략한다.

상기 제2의 실시 형태에서는 글라스 파이버(26)의 선단부에 경면상태의 사면(26A)을 형성한 것뿐이기 때문에 확산로 상부의 고온부에서 방사광의 일부(미광)가 글라스 파이버(26)에 받아들여지고 기판 온도의 측정 정밀도가 불충분해지는 경우가 있다.

그래서, 이 제3의 실시 형태에서는 글라스 파이버(26)의 선단부의 사면(26A) 상에 불투명 석영기판(31)을 설치하고 있다. 이것에 의해, 확산로 상부의 고온부로부터의 방사광이 불투명 석영기판(31)에서 산란되고 글라스 파이버(26)에 받아들여지는 양을 대폭적으로 감소시킬 수 있다. 이 결과, 기판 온도의 측정 정밀도를 상기 제2의 실시 형태에 비해서 더욱 향상시킬 수 있기 때문에 상기 제2의 실시 형태보다 더욱 형성되는 박막의 목표 막두께로부터의 차이량을 저감시킬 수 있다.

또한, 이 제3의 실시 형태에서는 사면(26A)에 불투명 석영기판(31)이 접촉되어 버리면 사면(26A)에서 반사광의 전반사가 일어나지 않게 되어 기판 온도의 측정정밀도가 높아지지 않게 되어 버린다. 이 때문에, 글라스 파이버(26)의 사면(26A)과 불투명 석영기판(31)은 접촉하지 않도록 간격을 둘 필요가 있다.

제4의 실시 형태

도8은 제4의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로내의 구성을 도시하는 단면도이다.

이 제4의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로는 도7에 도시한 제3의 실시 형태의 구성에 부가하여 보트 로드(23)에 석영 프리즘(41)을 보유시키고 이 석영 프리즘(41)을 반도체 기판(22)의 하측 주면(하면) 밑에 배치한 것이다.

상기 석영 프리즘(41)은 2개 있는 선단부 중 한쪽의 선단부가 45도의 각도로 절단되고 다른 쪽의 선단부가 직각으로 절단되어 있다. 그리고, 한쪽의 선단부에 있어서 45도로 절단되어 있지 않은 면이 반도체 기판(22)의 표면에 대향하도록 배치되고 다른 쪽의 선단부의 직각으로 절단된 면이 글라스 파이버(26)의 입사면(26B)에 대향하도록 배치되어 있다.

이 제4의 실시 형태에서는 형상이나 표면상태가 안정된 반도체 기판(22)의 주면의 표면온도를 측정할 수 있기 때문에 기판 온도의 측정정밀도를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 형성되는 박막의 목표 막두께의 차이량을 저감시킬 수 있다. 또한, 여기에서는 도8에 있어서 기판의 하측 주면(하면)의 온도를 측정한 예를 나타냈지만, 기판의 상측 주면(상면)의 온도를 측정할 수도 있다. 기판의 상면의 온도를 측정하기 위해서는, 석영 프리즘(41)의 45도의 사면을 상향으로 바꾸면 된다.

제5의 실시 형태

도9는 제5의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로내의 구성을 도시하는 단면도이다.

이 제5의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법에 사용되는 확산로는 도6에 도시한 제1의 실시 형태의 구성에 있어서 보트 로드(51)를 중공으로 하고, 보트로드(51)의 내부에 글라스 파이버(26)를 설치한 것이다.

상기 제1의 실시 형태와 마찬가지로 글라스 파이버(26)의 한쪽의 선단부에는 45도로 절단된 사면(26A)과, 이 사면(26A)과 반대측에 형성된 입사면(26B)이 형성되어 있다. 그리고, 글라스 파이버(26)의 입사면(26B)이 온도 측정 대상인 반도체 기판(22)의 측면에 대향하도록 배치된다. 또한, 보트 로드(51)는 실리콘 카아바이드(SiC)로 형성되고, 내부가 중공이 되어 있기 때문에, 반도체 기판(22)과 글라스 파이버(26)의 입사면(26B)의 사이에는 SiC층은 존재하지 않는다.

이 제5의 실시 형태에서는 보트 로드(51) 내부에 설치된 글라스 파이버(26)를 이용해서 반도체 기판(22)의 측면에서의 방사광을 입사면(26B)으로부터 글라스 파이버(26)내에 받아들이고, 상기 입사면(26A)으로 반사시켜서 방사 온도계(27)에 입사시킨다. 이 결과, 정확한 기판 온도를 얻을 수 있다.

그래서, 박막형성 공정에 있어서 이러한 기판 온도 측정 방법을 이용하여 기판 온도를 측정하고, 기판 온도를 정확하게 제어하면 형성되는 박막의 막두께를 정확하게 산출하는 것이 가능해지고, 목표 막두께로부터의 차이량을 저감시킬 수 있다.

이하에, 상기 제2 내지 제5의 실시 형태, 제1의 비교예 및 제2의 비교예의 각각의 세로형 확산로를 이용하고, 750℃의 온도에서 수소연소산화를 하고, 산화막을 실리콘 반도체 기판상에 형성한 결과에 대해서 기록해 둔다. 상기 제1의 비교예는 기판 온도를 알기 위해서 노내에 설치한 열전대에서 노내 온도를 측정한 경우이다. 제2의 비교예는 제3의 실시 형태에서 사면과 불투명 석영기판을 접촉시킨경우 예를 들면, 공간을 O.O05 mm로 한 경우이다.

이 산화막의 형성공정에서는 모니터한 노내 압력, 기판 온도 혹은 노내 온도, 가스 유량으로부터 기판상의 산화막의 막두께를 계산하고, 계산치가 8 nm가 된 단계에서 산화 공정을 종료했다.

그 후, 각각의 기판상에 형성된 산화막의 막두께를, 에리프소메트리로 측정했다. 그 결과, 목표 막두께 8 nm로부터의 차이량의 대소관계는 제4의 실시 형태 ＜제3의 실시 형태＜제2, 제5의 실시 형태＜제2의 비교예＜제1의 비교예였다. 어느 쪽의 실시 형태나 목표 막두께 8nm로부터의 막두께 차이량을 ±2% 이하로 억제할 수 있었다. 이상에 의해, 상기 제2 내지 제5의 실시 형태의 기판 온도 측정 방법을 이용하면, 기판상에 형성되는 산화막의 목표 막두께로부터의 차이량을 저감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

또, 상기 제2 내지 제5의 실시 형태에서는 글라스 파이버에 석영을 이용한 예를 설명했지만, 석영 이외에 사파이어를 이용해도 이들 실시 형태와 동일한 결과를 얻을 수 있는 것을 확인했다.

또한, 상술한 각 실시 형태는 각각 단독으로 실시할 수 있을 뿐만아니라, 적절히 조합시켜서 실시하는 것도 가능하다. 더욱이, 상술한 각 실시 형태에는 여러 가지 단계의 발명이 포함되고 있고, 각 실시 형태에 있어서 개시한 복수의 구성요건의 적절한 조합에 의해 여러 가지 단계의 발명을 추출하는 것도 가능하다.

추가적 장점 및 변경이 본 기술 분야의 숙련자에게는 용이하게 발생할 것이다. 따라서, 본 기술 분야의 광범위한 태양에서의 본 발명은 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 설명 및 대표 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 다양한 변경은 첨부된 청구 범위 및 그와 동일한 것에 의해 한정된 바와 같이 일반적 발명의 개념의 기술 사상 또는 범위 내에서 만들어 질 수 있다.

이상 기술한 바와 같이 본 발명의 실시 형태에 따르면, CVD장치의 반응로 내에 있어서의 기판상 박막의 막두께를 인-씨츄(in-Situ)에서 모니터링할 수 있는 막두께 모니터링 방법을 제공하는 것이 가능하다. 또한, 배치(batch)식의 확산로내에서 기판 온도를 측정할 수 있는 기판 온도 측정 방법을 제공하는 것이 가능하다.

Claims (15)

1. 반응로를 가지는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치를 이용하여 상기 반응로 내의 기판 상에 박막을 형성할 때에, 상기 반응로 내로부터의 방사광을 상기 반응로의 외부에서 측정하여 상기 방사광의 방사율의 변화와, 상기 기판 상에 형성되는 박막의 막두께의 변화의 관계를 취득하고,

   상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계를 취득한 후, 상기 CVD 장치를 이용하여 기판 상에 박막을 형성할 때에, 상기 방사광의 상기 방사율의 변화를 측정하고,

   상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계를 취득함으로써 취득한 상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계로부터 상기 방사광의 상기 방사율의 변화를 측정함으로써 측정한 상기 방사율의 변화로부터 상기 반응로 내의 기판상에 형성된 상기 박막의 막두께를 추정하는 것을 특징으로 하는 막두께 모니터링 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 방사광은 상기 반응로의 내부에서 방사된 빛이 상기 반응로의 내벽에 부착된 박막과 상기 반응로의 벽재를 투과한 빛인 것을 특징으로 하는 막두께 모니터링 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 방사광의 방사율은 상기 반응로의 외부에 설치된 방사온도계에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 막두께 모니터링 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 반응로와 상기 방사 온도계의 사이에는 도입관이 설치되어 있고, 상기 도입관은 상기 반응로의 내부 이외의 주위로부터의 빛을 배제하고, 상기 방사광만을 상기 방사 온도계로 유도하는 것을 특징으로 하는 막두께 모니터링 방법.
5. 반응로 내에 반응 가스를 공급하는 것에 의해 상기 반응로의 내벽 상에 박막이 형성된 후 상기 반응로 내에 에칭 가스를 공급하여 상기 박막을 에칭할 때에 상기 반응로 내로부터의 방사광을 상기 반응로의 외부에서 측정하고, 상기 방사광의 방사율의 변화와 상기 반응로의 내벽 상에 존재하는 박막의 막두께의 변화의 관계를 취득하고,

   상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계를 취득한 후 상기 반응로 내에 반응 가스를 공급하여 상기 반응로 내의 기판상에 박막을 형성하는 동시에, 상기 반응로의 내벽 상에 박막을 형성한 후, 상기 반응로 내에 에칭 가스를 공급해서 상기 박막을 에칭할 때에 상기 방사광의 상기 방사율의 변화를 측정하고,

   상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계를 취득함으로써 취득한 상기 방사율의 변화와 상기 막두께의 변화의 관계로부터 상기 방사광 상기 방사율의 변화를 측정함으로써 측정한 상기 방사율의 변화로부터 상기 반응로 내의 기판상에 잔존하는 상기 박막의 막두께를 추정하는 것을 특징으로 하는 막두께 모니터링 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 기판상에 잔존하는 상기 박막의 막두께를 추정하는 데 있어서는 상기 박막이 에칭되는 타이밍을 추정하는 것을 특징으로 하는 막두께 모니터링 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 방사광은 상기 반응로의 내부에서 방사된 빛이 상기 반응로의 내벽에 부착된 박막과 상기 반응로의 벽재를 투과한 빛인 것을 특징으로 하는 막두께 모니터링 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 방사광의 방사율은 상기 반응로의 외부에 설치된 방사 온도계에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 막두께 모니터링 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 반응로와 상기 방사 온도계의 사이에는, 도입관이 설치되어 있고, 상기 도입관은 상기 반응로의 내부 이외의 주위로부터의 빛을 배제하고, 상기 방사광만을 상기 방사 온도계로 유도하는 것을 특징으로 하는 막두께 모니터링 방법.
10. 한쪽의 선단부와 다른 쪽의 선단부를 가지는 원주 막대형의 글라스 파이버를 상기 한쪽의 선단부에 형성된 평탄면이 온도 측정대상인 기판의 주면에 수직인 측면에 대향하도록 배치하는 상기 글라스 파이버는 상기 한쪽의 선단부에 상기 글라스 파이버의 중심축에 대하여 평행한 상기 평탄면과 상기 글라스 파이버의 중심축에 대하여 경사지게 절단된 사면을 가지고,

    상기 기판의 측면에서 방사되는 빛을 상기 평탄면에서 글라스 파이버 내에 받아들이고, 상기 한쪽의 선단부의 상기 사면에서 반사시켜서 상기 다른 쪽의 선단부로 유도하는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 온도 측정대상인 기판은 배치(batch)식의 확산로 내에 배치된 복수의 기판 중 하나인 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 글라스 파이버의 상기 사면은 글라스 파이버의 중심축에 대하여 45도로 절단되어 있는 동시에 그 표면이 경면상태가 되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정 방법.
13. 제10항에 있어서, 상기 글라스 파이버의 상기 사면상에는 상기 사면의 표면과 공간을 두고 불투명 기판이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정 방법.
14. 제10항에 있어서, 한쪽의 선단부와 다른 쪽의 선단부를 가지는 프리즘이 이용되고, 상기 온도 측정대상인 기판의 주면에 상기 한쪽의 선단부의 측면이 대향하도록 배치되는 동시에 상기 다른 쪽의 선단부가 상기 글라스 파이버의 상기 평탄면에 대향하도록 배치되고,

    상기 프리즘은 상기 한쪽의 선단부의 상기 측면과 반대측에 상기 프리즘의 중심축에 대하여 45도로 절단된 사면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정 방법.
15. 제10항에 있어서, 상기 온도 측정대상인 기판은 내부가 중공이 되어 있는 유지재에 의해 유지되어 있고, 상기 글라스 파이버는 상기 유지재의 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정 방법.