KR20040024720A

KR20040024720A - 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템

Info

Publication number: KR20040024720A
Application number: KR1020020056148A
Authority: KR
Inventors: 하상록; 장호선; 장세효
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-09-16
Filing date: 2002-09-16
Publication date: 2004-03-22

Abstract

본 발명은 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템에 관한 것으로, 챔버내에 활성화된 플라즈마 상태를 체크하여 알에프 파워 등에 의한 플라즈마의 이상방전 현상을 검출하기 위해서, 챔버로 공급된 반응가스를 플라즈마 상태로 활성화시켜 건식 식각 공정을 진행하고, 상기 건식 식각 공정을 제어하는 제어기를 포함하는 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템으로, 상기 챔버에 부착되어 챔버내에서 활성화되는 플라즈마의 파장을 읽어들이는 광 센서와; 상기 광 센서에서 읽어들인 상기 플라즈마 파장에 대한 정보를 전송받아 상기 플라즈마 파장에서 전압을 검출하는 검출기와; 상기 검출기에서 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 정상적인 플라즈마 파장의 전압의 오차 범위 안에 있는 지를 비교하고, 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 상기 오차 범위를 벗어날 경우 인터로크 신호를 상기 제어기로 전송하는 비교기;를 포함하며, 상기 제어기로 인터로크 신호가 입력되면 상기 제어기는 건식 식각 공정을 중지시키는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템을 제공한다.

Description

건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템{System for sensing plasma of dry etching device}

본 발명은 건식 식각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 내에서 플라즈마가 형성되는 과정에서 발생되는 파장을 감지하여 건식 식각 불량을 억제하는건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에 있어서 식각은 웨이퍼에 반도체 집적회로를 형성시키는 공정으로, 사진 공정에 의해 형성된 감광막 패턴을 마스크로 사용하여 감광막 패턴 아래의 막질을 선택으로 제거하는 공정이다. 식각은 크게 두가지로 분류되는데, 습식 식각과 건식 식각으로 나눌 수 있으며 습식 식각은 소자의 최소 선폭이 수㎛ 내지 수십㎛대의 집적회로 소자에 범용으로 사용되었으나 고집적회로 소자에서는 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계 때문에 근래에는 거의 사용되지 않고 있다.

이러한 한계를 극복하기 위하여 건식 식각 기술이 대두되고 있으며 건식 식각 기술은 플라즈마를 사용하여 피가공 재료 예컨대 웨이퍼를 플라즈마 상태의 활성 미립자(래디칼)와 화학반응에 의하여 제거하는 방법과 이온을 가속시켜 물리적으로 제거하는 방법 또는 이 두가지 방법을 혼용하여 제거하는 방법을 총칭하고 있다.

이와 같은 건식 식각 장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 건식 식각 공정이 진행되는 챔버(12; chamber)와, 챔버(12)의 입구(11)로 공급되는 반응가스(61)를 플라즈마(63)로 변환시키는 알에프 파워(15; RF power) 및 마이크로웨이브 파워(16; microwave power), 어노드(도시안됨; anode) 및 캐소드(13; cathode) 그리고, 챔버의 출구(19)에 연결된 진공 펌프(14; vacuum pump)를 포함한다. 즉, 건식 식각은 진공 상태의 챔버(12) 내부로 알에프 필드(RF field)를 인가하여 반응가스(61)를 분해하고, 이때 형성된 래디칼 또는 이온을 이용하여 웨이퍼(60)에 대한 식각 공정이 이루어진다.

그리고 건식 식각 장치(10)에 의해 공정 조건 및 공정의 진행 유무는 제어기(18)에 의해 제어된다. 특히 제어기918)는 알에프 파워(15), 마이크로웨이브 파워(16)에 공급되는 파워의 안정화 상태를 알에프 센서(15a)와 마이크로웨이브 센서(16a)로 체크하여 설비의 소프트웨어 상에 설정해 놓은 인터로크(interlock) 조건과 비교하여, 그 한계를 벗어날 경우 건식 식각 장치(10)를 정지시킨다. 즉, 제어기(18)는 플라즈마(63) 형성의 소스가 되는 알에프 파워(15)의 이상 헌팅(hunting)이나 공급 파워의 이상을 소프트웨어에서 체크하여, 설정된 인터로크 조건과 비교하여 인터로크를 유발시킴으로써 건식 식각 공정을 중지시킨다.

하지만 종래의 건식 식각 장치(10)의 인터로크 조건은 공급되는 알에프 파워(15)의 설정값에 대한 백분율로 정한 값과 시간으로 설정되기 때문에, 공급되는 알에프 파워(15)의 주기적 헌팅은 있지만 설정 인터로크 조건을 만족할 경우 공정은 계속적으로 진행된다. 특히 알에프 파워(15)가 오프되는 경우에도 건식 식각 공정이 계속 진행되는 경우도 종종 있다.

따라서 전술된 경우와 같이 공급되는 알에프 파워(15)에 이상이 발생될 경우, 알에프 파워(15)에 의해 활성화되는 플라즈마(63)의 이상방전 현상을 가져오게 되고, 있는 건식 식각의 신뢰성이 떨어뜨리는 요인으로 작용한다.

따라서, 본 발명의 목적은 챔버내에 활성화된 플라즈마 상태를 체크하여 알에프 파워 등에 의한 플라즈마의 이상방전 현상을 검출할 수 있는 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 건식 식각 장치를 보여주는 개략적인 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 감지 시스템을 포함하는 건식 식각 장치를 보여주는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

10, 20 : 건식 식각 장치 12, 22 : 챔버

13, 23 : 캐소드 14, 24 : 진공 펌프

15, 25 : 알에프 파워 16, 26 : 마이크로웨이브 파워

18, 28 : 제어기 30 : 플라즈마 감지 시스템

31 : 광 센서 33 : 검출기

35 : 비교기

상기 목적을 달성하기 위하여, 챔버로 공급된 반응가스를 플라즈마 상태로 활성화시켜 건식 식각 공정을 진행하고, 상기 건식 식각 공정을 제어하는 제어기를 포함하는 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템으로, 상기 챔버에 부착되어 챔버내에서 활성화되는 플라즈마의 파장을 읽어들이는 광 센서와; 상기 광 센서에서 읽어들인 상기 플라즈마 파장에 대한 정보를 전송받아 상기 플라즈마 파장에서 전압을 검출하는 검출기와; 상기 검출기에서 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 정상적인 플라즈마 파장의 전압의 오차 범위 안에 있는 지를 비교하고, 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 상기 오차 범위를 벗어날 경우 인터로크 신호를 상기 제어기로 전송하는 비교기;를 포함하며,

상기 제어기로 인터로크 신호가 입력되면 상기 제어기는 건식 식각 공정을 중지시키는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 플라즈마 감지 시스템의 광 센서는 챔버의 투명한 외벽에 설치하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 감지 시스템(30)을 포함하는 건식 식각 장치(20)를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 감지 시스템(30)은, 챔버(22)로 공급된 반응가스(61)를 플라즈마(63) 상태로 활성화시켜 건식 식각 공정을 진행하고, 상기 건식 식각 공정을 제어하는 제어기(28)를 포함하는 건식 식각 장치(20)의 플라즈마 감지 시스템으로, 챔버(22)의 외벽에 설치되는 광 센서(31; optical sensor)와, 광 센서(31)에 연결된 검출기(33)와, 검출기(33)에 연결된 비교기(35)를 포함하며, 비교기(35)는 제어기(28)에 연결되어 있다.

따라서 챔버(22)내에 활성화되는 플라즈마(63)가 이상방전이 될 경우, 플라즈마(63)에서 방출하는 빛의 세기(파장)에 차이가 발생한다는 점에 착안하여, 플라즈마(63)의 파장을 검출할 수 있는 광 센서(31)를 챔버(22) 외벽에 설치하여 체크함으로써, 종래에 검출할 수 없었던 알에프 파워(25) 등에 의한 플라즈마(63)의 이상방전 현상을 검출할 수 있는 시스템이다.

본 발명에 따른 플라즈마 감지 시스템(30)을 좀더 상세히 설명하면, 광 센서(31)는 챔버(22)의 외벽에 부착되어 챔버(22) 내에서 활성화되는 플라즈마(63)의 파장을 읽어들인다. 광 센서(31)가 챔버(22)의 외벽을 통하여 챔버(22) 내에서 활성화되는 플라즈마(63)의 파장을 읽어들일 수 있도록, 광 센서(31)는 챔버(22)의 투명한 외벽에 설치하는 것이 바람직하다. 검출기(33)는 광 센서(31)가 읽어들인 플라즈마 파장에 대한 정보를 전송받아 플라즈마 파장의 전압을 검출한다. 그리고 비교기(35)는 검출기(33)에서 검출한 플라즈마 파장의 전압이 정상적인 플라즈마 파장의 전압의 오차 범위 안에 있는 지를 비교하여 오차 범위를 벗어날 경우 인터로크 신호를 제어기(28)로 전송한다. 제어기(28)로 인터로크 신호가 입력되면 제어기(28)는 진행되고 있는 건식 식각 공정을 중지시킨다. 비교기(35)는 정상적인플라즈마 파장의 전압의 오차 범위에 대한 정보를 가지고 있다.

물론 본 발명에 따른 플라즈마 감지 시스템(30)은 종래의 인터로크 조건도 포함한다. 즉, 종래의 인터로크 조건은, 알에프 파워(25), 마이크로웨이브 파워(26)에 공급되는 파워의 안정화 상태를 알에프 센서(25a)와 마이크로웨이브 센서(26a)로 체크하여 설비의 소프트웨어 상에 설정해 놓은 인터로크(interlock) 조건과 비교하여, 그 한계를 벗어날 경우 건식 식각 장치(20)를 정지시키는 조건이다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

따라서, 본 발명은 챔버내에 활성화되는 플라즈마가 이상방전이 될 경우, 플라즈마에서 방출하는 빛의 세기(파장)에 차이가 발생한다는 점에 착안하여, 플라즈마의 파장을 검출할 수 있는 광 센서를 챔버 외벽에 설치하여 체크함으로써, 종래에 검출할 수 없었던 알에프 파워 등에 의한 플라즈마의 이상방전 현상을 검출할 수 있다.

Claims

챔버로 공급된 반응가스를 플라즈마 상태로 활성화시켜 건식 식각 공정을 진행하고, 상기 건식 식각 공정을 제어하는 제어기를 포함하는 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템으로,

상기 챔버에 부착되어 챔버내에서 활성화되는 플라즈마의 파장을 읽어들이는 광 센서와;

상기 광 센서에서 읽어들인 상기 플라즈마 파장에 대한 정보를 전송받아 상기 플라즈마 파장에서 전압을 검출하는 검출기와;

상기 검출기에서 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 정상적인 플라즈마 파장의 전압의 오차 범위 안에 있는 지를 비교하고, 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 상기 오차 범위를 벗어날 경우 인터로크 신호를 상기 제어기로 전송하는 비교기;를 포함하며,

상기 제어기로 인터로크 신호가 입력되면 상기 제어기는 건식 식각 공정을 중지시키는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 광 센서는 상기 챔버의 투명한 외벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 건식 식각 장치의 플라즈마 감지 시스템.