KR20030027153A

KR20030027153A - 반도체 제조장비의 식각 종말점 검출장치의 광케이블 구조

Info

Publication number: KR20030027153A
Application number: KR1020010056339A
Authority: KR
Inventors: 김재준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-04-07

Abstract

식각 종말점 검출의 안정화를 도모하기 위한 반도체 제조장비의 식각 종말점 검출장치의 광케이블 구조가 개시된다. 그러한 광케이블 구조는 투명한 챔버 브라켓의 일부에 대체로 직각으로 설치되는 자성체 재질의 홀딩부와, 상기 홀딩부내에 조립 가능하게 연결되며 자력에 의해 상기 홀딩부내의 설정된 위치에 고정부착되는 광케이블 크래드와, 상기 광케이블 크래드내에 압착적으로 에워 쌓여 챔버내의 광파장을 전달하기 위한 광섬유 코어를 구비함을 특징으로 한다.

Description

반도체 제조장비의 식각 종말점 검출장치의 광케이블 구조{optical fiber cable structure of end point detector in semiconductor fabricating equipment}

본 발명은 반도체 소자를 대량으로 제조하기 위한 웨이퍼를 가공하는 반도체 제조장비에 관한 것으로, 특히 반도체 제조장비의 식각 종말점 검출장치에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터 등과 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 메모리 등과 같은 반도체 소자의 기능도 비약적으로 발전하고 있다. 최근의 반도체 제품들의 경우, 경쟁력 확보를 위해 낮은 비용, 고품질을 위해 필수적으로 제품의 고집적화가 요구된다. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트 산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업 등을 포함하는 스케일 다운이 수반되어지며, 그에 따라 반도체 제조 공정 및 제조 시스템(장비)도 다양한 형태로 발전되어 지고 있는 추세이다. 특히, 하이 퍼포먼스 디바이스를 사용자들이 요구함에 따라 그러한 반도체 소자를 제조하는 제조 장비의 기능이나 동작 퍼포먼스는 매우 중요하게 대두되고 있다.

상기한 바와 같이 반도체소자가 고집적화됨에 따라 그 복잡한 구조로 인하여 여러 단위요소의 표면에는 많은 굴곡이 생긴다. 따라서, 굴곡진 표면을 평탄화하는 공정이 필요하게 되는 데, 이러한 표면 평탄화 공정은 이 후의 공정을 용이하게 하고 디바이스 특성을 향상시키기 위한 것으로 디바이스의 신뢰성을 향상시키기 위해 필수불가결한 기술이다.

반도체 제조장비중 식각 종말점 검출장치는 금속배선을 덮는 평탄화층 예컨대 SOG(Spin OnGlass)의 식각진행을 종료하기 위해 식각 종말점 검출을 수행하는 장치이다.

도 1에는 일반적인 반도체 제조장비의 식각 종말점 검출장치의 일 예가 도시된다. 도면을 참조하면, 식각공정을 진행시키는 챔버(318)의 일측에 설치되어 식각 진행 시에 발생되는 특정 반응생성물이 여과되어 통과되도록 하는 필터(330)와, 필터에서 여과된 반응생성물에서 발생되는 특정파장을 확대하여 출력하는광배율부(photomultiplier:331)와, 광배율부(331)에서 확장되어 출력된 특정파장을 빛의 간섭효과를 이용하여 전기적인 신호로 변환, 증폭시키어 출력하는 증폭부(332)와, 증폭부에서 증폭된 출력신호의 시간에 따른 변화를 나타내는 팬레코더(335)와, 증폭부에서 증폭된 출력신호에 의해 식각종말점을 검출하는 종말점 검출부(333)와, 종말점 검출부의 검출신호에 의해 식각공정의 정지여부를 판단하는 제어부(340)로 구성된다. 여기서, 상기 챔버(318)는 일측에는 공정가스가 주입되는 공정가스 공급부(308)와, 타측에는 공정부산물이 배기되는 배기부(310)가 설치되고, 내부에는 고주파전력을 인가하는 상부전극(306)과, 상부전극(306)과 일정간격으로 이격되어 설치되어 상면에 웨이퍼(302)가 안착되는 하부전극(304)이 설치된다. 이 때, 하부전극(304)은 접지에 연결된다. 공정가스 공급부(308)로 부터는 비활성 기체인 아르곤가스를 챔버(300) 내부로 공급하고, 고주파전력을 상부 및 하부전극(302)(306)에 가하면, 아르곤가스가 고주파전력에 의해 플라즈마 내의 높은 에너지를 갖고 있는 중성의 아르곤가스 이온과 전자로 이온화된다. 고주파전력으로 가속된 전자는 분자와의 탄성충돌을 거쳐 고에너지를 얻고 다음에 분자와 비탄성 충돌하여 전리, 여기하여 플라즈마를 발생시키어 챔버(318) 내에서는 웨이퍼(302)의 식각공정이 행해진다. 이 때, 플라즈마 내 반응생성물에서 방출되는 특정파장의 빛은 광케이블(320)을 통해 필터(330)에 통과되면서 필터링되어 광배율부(331)에 인가된다. 이 때, 필터링된 빛은 광배율부에서 특정파장을 빛의 간섭효과를 이용하여 전기적인 신호로 변화한 후, 증폭부를 통해 증폭되어 팬레코더(335)에 나타난다. 그리고 증폭부(332)에서 증폭된 출력신호의 시간에 따른 변화는 팬레코더(335)에서 지켜볼 수 있다. 한편, 증폭부(332)에서 증폭된 출력신호를 수신하는 종말점 검출부(333)는 식각 종말점을 검출되며, 제어부(340)는 식각공정의 정지여부를 판단한다. 여기서, 상기 종말점 검출부(333)는 평탄화층에서 검출되는 파장을 이용하여 식각종말점을 검출하므로 파장구별이 정확하여야 할 것이 요구된다.

그렇다면, 식각 종말점 검출의 필요성을 도 2를 참조하여 이하에서 설명한다. 도 2는 통상적인 표면평탄화를 위한 SOG 건식각을 진행시키기 이전의 반도체 소자의 단면구조도이다. 반도체 소자는 기판(100) 상에 산화막(102)이 증착되고, 이 산화막(102) 상에 워드라인 또는 비트라인 등의 배선 등과 같은 여러 단위요소(104)가 형성되어 이루어져 있다. 그리고, 산화막(102)의 상부에 단위요소(104)를 덮도록 TEOS(TetraEthyl OrthoSilicate)를 증착하여 층간 절연층(106)을 형성한 후, SOG(Spin On Glass)를 도포하여 평탄화층(108)을 형성한다. 이러한 구조의 반도체 소자는 평탄화층(108)을 일정깊이로 식각하여 표면을 평탄화하는 공정을 실시하게 되는 데, 산과 골짜기 형태로 굴곡진 층간절연층(106)의 산에 해당하는 표면 보다도 높은 부위의 평탄화층을 모두 제거해야 한다. 이 때,층간절연층(106) 표면이 노출되는 시점에서 식각공정의 진행을 정지시켜야 하는데, 평탄화층의 식각이 정지되는 싯점을 검출하기 위해서는 상기 도 1과 같은 식각 종말점 검출장치가 필요하게 되는 것이다.

종래에는 상기 도 1의 필터(330)의 전단에 설치되는 광케이블(320)의 구조가 도 3과 같이 되어 있다. 도면을 참조하면, 챔버의 브라켓(318)의 일단에 설치되는 호울더부(420)와, 상기 호울더부(420)내에 나사결합으로 조립되어 부착되는 광케이블 크래드(410)와, 상기 광케이블 크래드(410)내에 압착적으로 에워 쌓여 챔버내의 광파장을 라인들(L1,L2)을 통해 전달하기 위한 광섬유 코어(400)가 보여진다.

여기서, 상기 광케이블 크래드(410)의 외주면에 형성된 수나사와 상기 호울더부(420)의 내주에 형성된 암나사는 모두 취성이 있는 재질이기 때문에 분해조립시에 나사산의 마모가 쉽게 되어 원하는 결합위치에서 견고하게 고정되기 어렵다. 상기 광케이블 크래드(clad:410)가 흔들거리게 되면 그에 따라 광섬유 코어(400)가 원하는 각도로 제대로 고정되지 못하므로 식각을 행하는 층의 파장이 정확하게 전달되기 어렵다. 결국, 그러한 나사결합의 느슨함으로 인하여 상기 종말점 검출부(333)는 식각종말점을 정확히 검출하지 못하는 문제를 갖는다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 제조장비의 식각종말점 검출장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 식각 종말점 검출의 안정화를 도모하기 위한 반도체 제조장비의 식각 종말점 검출장치의 광케이블 구조를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 식각 종말점 검출장치의 광케이블 구조는 투명한 챔버 브라켓의 일부에 대체로 직각으로 설치되는 자성체 재질의 홀딩부와, 상기 홀딩부내에 조립 가능하게 연결되며 자력에 의해 상기 홀딩부내의 설정된 위치에 고정부착되는 광케이블 크래드와, 상기 광케이블 크래드내에 압착적으로 에워 쌓여 챔버내의 광파장을 전달하기 위한 광섬유 코어를 구비함을 특징으로 한다.

바람직하기로는 상기 광케이블 크래드는 자성체에 자력으로 부착되기 위한 금속막과 내부의 광섬유 코어에 자력선의 영향을 차단하기 위한 쉴딩막을 구비할 수 있다.

상기한 구성에 따르면, 종래의 나사 결합이 아닌 자력 부착결합 이므로 분해 조립에 의해서도 광케이블이 느슨하게 결합되는 종래기술의 문제가 말끔이 해결된다.

도 1은 통상적인 식각 종말점 검출장치의 개략적 구조도

도 2는 통상적인 건식식각을 진행시 종말점 검출의 필요성을 설명하기 위해 제시된 반도체 소자의 단면도

도 3은 종래기술에 따른 식각 종말점 검출장치의 광케이블 연결구조도

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 식각 종말점 검출장치의 광케이블 연결구조도

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조장비의 식각종말점 검출장치의 광케이블 연결구조에 대한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 비록 다른 도면에 표시되어 있더라도 동일내지 유사한 기능을 수행하는 구성요소들은 동일한 참조부호로서 나타나 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 식각 종말점 검출장치의 광케이블 연결구조를 보인 것이다. 도면을 참조하면, 홀딩부(430)는 영구자석을 구성하는 자성체 재질로 이루어 지며, 투명한 챔버 브라켓(318)의 일부에 대체로 직각으로 설치된다. 상기 홀딩부(430)의 형상은 여기서 파이프 형태를 갖는다. 광케이블 크래드(410)는 상기 홀딩부(430)내에 조립 가능하게 연결되며 자력에 의해 상기 홀딩부내의 설정된 위치에 고정부착된다. 여기서, 상기 광케이블 크래드(410)는 자력에 의해 부착되기 쉬운 금속막과 자력선의 영향이 내부로 미치지 않도록 하기 위한쉴딩막(412)을 구비할 수 있다. 광섬유 코어(400)는 상기 광케이블 크래드(410)내에 압착적으로 에워 쌓여 챔버내의 광파장을 라인들(L1,L2)를 통해 도 1의 필터(330)로 전달한다.

따라서, 도 4와 같은 연결구조는 상기 광케이블 크래드(410)의 외주면에 수나가나 형성되지 않고 슬라이딩으로 상기 호딩부(430)에 고정되므로, 분해조립시에 마모가 쉽게 되지 아니하여 원하는 결합위치에서 항상 견고하게 고정된다. 따라서, 상기 광케이블 크래드(410)가 흔들거리지 않으므로 그에 따라 광섬유 코어(400)는 설정된 부착 각도로 고정된다. 따라서, 식각을 행하는 층의 파장이 상기 라인들(L1,L2)를 통해 정확하게 필터로 전달된다. 결국, 이는 상기 종말점 검출부(333)가 식각종말점을 정확히 검출할 수 있게 하는 역할을 한다.

도 4와 같이 광케이블을 연결한 상태에서 상기 도 1의 식각 종말점 검출장치는 종래와 유사하게 다음과 같이 동작을 수행한다. 도 1에서 챔버의 챔버 브라켓(318)은 석영 재질로 이루어져 내부의 광파장을 챔버 외부에서 검출할 수 있도록 되어 있다. 상기 챔버의 일측에는 종래와 동일하게 공정가스가 주입되는 공정가스 공급부(308)와, 타측에는 공정부산물이 배기되는 배기부(310)가 설치되고, 내부에는 고주파전력을 인가하는 상부전극(306)과, 상부전극(306)과 일정간격으로 이격되어 설치되어 상면에 웨이퍼(302)가 안착되는 하부전극(304)이 설치된다. 공정가스 공급부(308)로 부터는 비활성 기체인 아르곤가스를 챔버(300) 내부로 공급하고, 고주파전력을 상부 및 하부전극(302)(306)에 가하면, 아르곤가스가 고주파전력에 의해 플라즈마 내의 높은 에너지를 갖고 있는 중성의 아르곤가스 이온과 전자로이온화된다. 고주파전력으로 가속된 전자는 분자와의 탄성충돌을 거쳐 고에너지를 얻고 다음에 분자와 비탄성 충돌하여 전리, 여기하여 플라즈마를 발생시키어 챔버(318) 내에서는 웨이퍼(302)의 상부에 형성된 막질에 대한 식각공정이 행해진다. 이 때, 플라즈마 내 반응생성물에서 방출되는 특정파장의 빛은 자력으로 결합된 광케이블(320)을 통해 필터(330)에 수신된다. 상기 필터는 필요한 주파수이외의 주파수를 필터링한 광신호를 광배율부(331)에 인가한다. 상기 광배율부(331)는 특정파장을 빛의 간섭효과를 이용하여 전기적인 신호로 변환한 후, 증폭부(332)에 제공한다. 상기 증폭된 신호는 팬 레코더(335)에 나타난다. 한편, 증폭부(332)에서 증폭된 출력신호를 수신하는 종말점 검출부(333)는 식각 종말점을 검출한 신호를 제어부(340)로 인가하고, 제어부(340)는 상기 검출신호를 미리 설정된 프로그램에 따라 분석하여 식각공정의 정지여부를 판단한다.

상기한 설명에서는 본 발명의 실시 예를 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 상기 광케이블 크래드의 재질이나 형상을 변경할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 식각 종말점 검출의 안정화를 도모하는 효과가 있다. 또한, 설비의 안정화를 꾀하여 공정의 신뢰성을 증대시키는 이점이있다.

Claims

식각 종말점 검출장치의 광케이블 구조에 있어서,

투명한 챔버 브라켓의 일부에 대체로 직각으로 설치되는 자성체 재질의 홀딩부와,

상기 홀딩부내에 조립 가능하게 연결되며 자력에 의해 상기 홀딩부내의 설정된 위치에 고정부착되는 광케이블 크래드와,

상기 광케이블 크래드내에 압착적으로 에워 쌓여 챔버내의 광파장을 전달하기 위한 광섬유 코어를 구비함을 특징으로 하는 구조.
제1항에 있어서, 상기 광케이블 크래드는 금속 막 및 자력선 쉴딩막을 구비함을 특징으로 하는 구조.
제1항에 있어서, 상기 홀딩부는 영구자석의 재질로 형성됨을 특징으로 하는 구조.