KR20040094794A - Use of light emitting chemical reactions for control of semiconductor production processes - Google Patents

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KR20040094794A
KR20040094794A KR10-2004-7014351A KR20047014351A KR20040094794A KR 20040094794 A KR20040094794 A KR 20040094794A KR 20047014351 A KR20047014351 A KR 20047014351A KR 20040094794 A KR20040094794 A KR 20040094794A
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Abstract

반도체를 제조하는데 사용되는 저압 프로세싱 용기(3)에는 반응 지점으로부터 거리를 둔, 예를 들어 배기 라인(2)에 광-감지 검출기(1)가 장착된다. 검출기(1)는 특정 파장에서의 방출 광을 완화 또는 방출광과 재결합하는 중간 생성물에 의해 방출되는 광을 검출하는데 사용되며, 중간생성물은 검출기(1)가 상대적으로 먼 위치에 위치될 수 있도록 긴 수명을 갖는다.The low pressure processing vessel 3 used to manufacture the semiconductor is equipped with a light-sensing detector 1, for example in the exhaust line 2, at a distance from the reaction point. The detector 1 is used to detect light emitted by an intermediate product that mitigates or recombines the emitted light at a particular wavelength, and the intermediate is long enough to allow the detector 1 to be located at a relatively distant location. Have a lifetime.

Description

반도체 제조 프로세스를 제어하는데 이용되는 발광 화학 반응기{USE OF LIGHT EMITTING CHEMICAL REACTIONS FOR CONTROL OF SEMICONDUCTOR PRODUCTION PROCESSES}USE OF LIGHT EMITTING CHEMICAL REACTIONS FOR CONTROL OF SEMICONDUCTOR PRODUCTION PROCESSES

광학 기술에 따라 엔드 포인트를 검출하는 다양한 방법들이 있다. 이들 방법에는 제조 또는 세척 프로세스를 진행함에 따라 프로세스 챔버내에서 발생하는 복잡한 광학 현상으로 인한 문제점이 있다.There are various ways of detecting the endpoint according to the optical technology. These methods suffer from complex optical phenomena that occur in the process chamber as the manufacturing or cleaning process proceeds.

본 발명은 반도체 제조에 이용되는 프로세스의 제어에 관한 것으로, 특히, 제한되지 않고 반도체 에칭 프로세스의 엔드포인트결정(endpointing), 또는 증착 장비 세척 프로세스의 엔드포인트결정에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to control of processes used in semiconductor manufacturing, and in particular, but not limited to, endpoint determination of semiconductor etching processes, or endpoint determination of deposition equipment cleaning processes.

도 1은 본 발명의 일형태에 사용되는 화학 프로세스 시스템의 개략적 단면도;1 is a schematic cross-sectional view of a chemical process system used in one embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 장치의 부분에 대한 상세도;2 is a detailed view of a portion of the device of FIG. 1;

도 3은 출력 신호의 일례를 나타내는 그래프; 및3 is a graph showing an example of an output signal; And

도 4는 도 1과 유사한 제 2 실시예를 나타내는 도면.4 shows a second embodiment similar to FIG. 1;

본 발명의 목적은 개선된 형태의 프로세스 제어에 이용될 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus that can be used for improved form of process control.

본 발명은 다수의 화학 반응(특히 이들은 플라즈마내에서 형성되는 자유 라디칼 및 이온을 수반함)이 다수의 단계에서 안정한 상태 또는 화합물이 제조되기 전에 일련의 중간생성물(intermediate)을 거쳐 처리된다는 사실을 이용한다. 이러한 중간생성물 단계는 수 나노초 내지 수 밀리초의 수명을 갖을 수 있다. 한 단계에서 또다른 단계로의 전이는 광 방출을 수반한다. 화학 반응을 연구하고 연구되어 이해하여, 긴 수명의 중간생성물 단계가 특정 파장에서 광 방출을 완화시키거나(relax) 재결합시키는 것을 인식한 다면, 이러한 파장에서 동작하는 검출기가 직접적인 반응 지점에서 멀리 외측 부근 위치에 배치되어 그의 출력이 물질 에칭 속도에 대한 대체물(surrogate)로서 종(species)의 농도 및 결과적으로 진공 프로세싱 시스템의 세척 과정 또는 선택적으로 드라이 에칭을 이용하는 제조 프로세스 과정을 모니터링하는데 사용될 수 있다.The present invention takes advantage of the fact that many chemical reactions, especially those involving free radicals and ions formed in the plasma, are processed in a number of steps in a stable state or through a series of intermediates before the compound is prepared. . This intermediate step may have a lifetime of several nanoseconds to several milliseconds. The transition from one stage to another involves light emission. If the chemical reactions are studied, studied and understood to recognize that long-lived intermediate steps relax or recombine light emission at specific wavelengths, detectors operating at these wavelengths may be located near the outside of the direct reaction point. Placed in position, its output can be used to monitor the concentration of species as a surrogate for the material etch rate and, consequently, the cleaning process of the vacuum processing system or the manufacturing process, optionally using dry etching.

따라서, 본 발명은 저압 엔클로저내에서 발생하는 화학 프로세스를 제어하는 방법을 제공하며, 상기 프로세스는 특정한 화학적 재결합 또는 결합완화 프로세스에 의해 공지된 파장 또는 파장 분포의 광자를 방출하는 종(species)을 형성하며, 상기 종은 상기 엔클로저의 압력에서 1차 반응 지점(site)으로부터 먼 거리(significant distance)"에서 검출될 수 있는 수명 특성을 가지며, 상기 방법은 상기 거리에서는 광자를 검출하면서 또다른 광자는 거절하는 단계, 및 상기 프로세스를 제어하기 위해 상기 광자가 검출되는 속도를 이용하는 단계를 포함한다.Accordingly, the present invention provides a method of controlling a chemical process occurring in a low pressure enclosure, the process forming species that emit photons of known wavelengths or wavelength distributions by specific chemical recombination or debonding processes. Wherein the species has a lifetime characteristic that can be detected at a "significant distance" from the primary reaction site at the pressure of the enclosure, and the method detects photons at that distance while rejecting another photon. And using the rate at which the photons are detected to control the process.

본 명세서에서 사용되는 "먼 거리(significant distance)"란 용어는 내부에서 1차 반응이 발생되는 영역의 크기에 비해 먼(significant) 거리를 의미하며, 전형적으로는 5cm 이상이며, 바람직하게는 0.5m 이상의 크기를 갖는다.The term " significant distance " as used herein refers to a significant distance relative to the size of the region where the first order reaction occurs within, and is typically at least 5 cm, preferably 0.5 m. It has more than size.

상기 방법은 특히 불소 라디칼을 사용하는 실리콘 프로세싱을 제어하는데 사용될 수 있으며, 상기 화학적 완화 프로세스로는 실리콘 디플루오르화물(difluoride) 라디칼과 불소 라디칼의 결합이 있으며 380 내지 650nm 사이의 방출광으로 접지 상태로 차후 복귀되는 전기적으로 여기된 실리콘 트리플루오르화물(trifluoride) 라디칼을 산출한다.The method can be used in particular to control silicon processing using fluorine radicals, wherein the chemical mitigation process includes the combination of silicon difluoride radicals and fluorine radicals, which are subsequently grounded with emission light between 380 and 650 nm. Calculate the electrically excited silicon trifluoride radicals that are returned.

대체로 실리콘 프로세스로는 실리콘/실리콘 이산화물의 건식 에칭, 또는 다른 프로세싱동안 엔클로저 벽상에 증착되는 실리콘의 세척이 있다. "실리콘"은 실리콘 이산화물 또는 다른 실리콘 기재 증착물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 세척 프로세스는 플라즈마 강화 화학적 기상 에칭을 수반하는 것으로, 전형적으로 플라즈마는 엔클로저내에서 형성된다. 라디칼은 엔클로저의 상류측에서 형성되는 것이 바람직하다.Silicon processes typically include dry etching of silicon / silicon dioxide, or cleaning of silicon deposited on the enclosure walls during other processing. “Silicone” should be understood to include silicon dioxide or other silicon based deposits. The cleaning process involves plasma enhanced chemical vapor etching, typically a plasma is formed in the enclosure. The radicals are preferably formed upstream of the enclosure.

바람직하게 광자 검출은 엔클로저로부터 배기 라인에서, 또는 배기 라인에 접속된 진공 펌프에서 수행될 수 있다.Preferably photon detection can be performed in an exhaust line from the enclosure or in a vacuum pump connected to the exhaust line.

또다른 면에서, 본 발명은 특정한 화학적 재결합 또는 결합완화 프로세스에 의해 공지된 파장 또는 파장 분포에서 광자를 방출하는 종(species)을 형성하는 화학 프로세스를 발생시키는 반응 챔버의 역할을 하는 저압 엔클로저와 관련하여 사용되는 장치를 제공하며, 상기 종은 상기 엔클로저의 압력에서 1차 반응 지점으로부터 먼 거리에서 검출될 수 있는 수명 특성을 가지며, 상기 장치는 1차 반응 지점으로부터 먼 거리에 배열된 광자 검출기, 및 광자 검출 속도를 모니터링하는 수단을 포함한다.In another aspect, the present invention relates to a low pressure enclosure that acts as a reaction chamber to generate a chemical process that forms species that emit photons at known wavelengths or wavelength distributions by specific chemical recombination or debonding processes. Device having a lifespan characteristic that can be detected at a distance from the first reaction point at the pressure of the enclosure, the device having a photon detector arranged at a distance from the first reaction point, and Means for monitoring the photon detection rate.

또한 본 발명에 따르면, 저압 챔버 및 상기 챔버로부터 진공 펌프로 연장되는 배기 라인을 포함하는 화학 프로세싱 장치가 제공되며; 상기 챔버는 특정한 화학적 재결합 또는 결합완화 프로세스에 의해 공지된 파장 또는 파장 분포의 광자를방출하는 종을 형성하는 화학 프로세스를 발생시키는데 이용되는 위치를 형성하며, 상기 종은 상기 엔클로저의 압력에서 1차 반응의 지점으로부터 먼 거리에서 검출될 수 있는 수명 특성을 가지며; 상기 장치는 상기 위치로부터 먼 거리에 배치되는 광자 검출기, 및 광자 검출 속도를 모니터링하는 수단을 더 포함한다.According to the present invention there is also provided a chemical processing apparatus comprising a low pressure chamber and an exhaust line extending from the chamber to a vacuum pump; The chamber forms a location that is used to generate a chemical process that forms a species that emits photons of a known wavelength or wavelength distribution by a specific chemical recombination or debonding process, wherein the species reacts first at the pressure of the enclosure. Has a lifespan characteristic that can be detected at a distance from the point of; The apparatus further includes a photon detector disposed at a distance from the position, and means for monitoring the photon detection speed.

광자 검출기는 바람직하게 엔클로저의 배기 라인, 또는 상기 배기 라인에 접속된 진공 펌프에 장착된다.The photon detector is preferably mounted on the exhaust line of the enclosure, or on a vacuum pump connected to the exhaust line.

바람직하게, 광자 검출기는 오프-축 광을 소거시키기 위한 광 배플 및/또는 검출기로의 진입을 방해하는 광 트랩을 구비한다.Preferably, the photon detector has a light baffle for canceling off-axis light and / or a light trap that prevents entry into the detector.

본 발명의 실시예는 단지 일례인 도면을 참조로 개시된다.Embodiments of the present invention are disclosed with reference to the drawings, which are only examples.

도면을 보기 전에, 실시예의 기초를 이루는 물리적 원리를 상세히 설명한다.Before looking at the drawings, the physical principles underlying the embodiments are explained in detail.

다수의 화학 반응은 다수의 중간생성물을 거쳐 처리된다. 예를 들면 하기의물질(M)과 자유 라디칼(R)의 반응이 고려된다.Many chemical reactions are processed via a number of intermediates. For example, the reaction of the following substance (M) with free radicals (R) is considered.

반응 a)에서 물질은 고체 표면으로부터 하나 이상의 개별 라디칼 종과의 결합에 의해 가스상(gas phase)으로 제거된다. 반응 b)에서, 단계별 결합은 방출 광자와의 접지 상태로 붕괴되는 전기적으로 활성화되는 중간생성물(intermediate)을 산출한다. 단계식 부가는 시스템으로부터 펌프되는 최종 안정성 생성물을 제공한다.In reaction a) the material is removed from the solid surface into the gas phase by bonding with one or more individual radical species. In reaction b), stepwise coupling yields an electrically activated intermediate that decays to ground with the emitting photons. Stepwise addition provides the final stability product pumped from the system.

일반적으로, 퀸칭제(quenching agent)가 없는 경우, 단계 c)에서 발생되는 광은 전기적으로 여기된 중간생성물의 농도에 비례하며 물질(M) 제거(에칭) 반응을 처리하는 지시기(indicator)로서 사용될 수 있다.In general, in the absence of a quenching agent, the light generated in step c) is proportional to the concentration of the electrically excited intermediates and used as an indicator to treat the material (M) removal (etching) reaction. Can be.

이러한 특정한 상황에서, 반응 b)는 전체 케스케이드 반응을 제한하는 속도이며, 중간생성물은 b)가 우세한 반응으로 충분히 안정적이면, 매우 빠른 프로세스를 요구하는 단계 c)에서 발생되는 광은 물질(M)의 제거 속도에 대한 양적 대체물(quantitative surrogate)이다. 반응 b)은 물질(M) 제거에 대한 엔드포인트 지표로서 사용될 수 있는 광 발생의 존재여부를 제한하지 않는 속도이다.In this particular situation, reaction b) is the rate limiting the entire cascade reaction, and the intermediate is light that is generated in step c) which requires a very fast process if b) is sufficiently stable as the dominant reaction. It is a quantitative surrogate for the rate of removal. Reaction b) is a rate that does not limit the presence of light generation that can be used as an endpoint indicator for material (M) removal.

프로세스 압력 및 라디칼(R) 농도가 바람직하다면, 에칭 프로세스와 관련되어 방출되는 광은 물질(M)의 표면으로부터 멀리 위치되며 주변 공간속으로 수 미터연장될 수 있다.If process pressure and radical (R) concentration are desired, the light emitted in connection with the etching process is located far from the surface of the material (M) and can extend several meters into the surrounding space.

세척, 보호 유지 상태(preventative maintenance phase), 또는 선택적으로 건식 에칭에 의해 장치를 제조하는 동안 진공 프로세싱 시스템에서 정상 동작 압력이 낮은 mtorr 범위에 있는 경우, 중간생성물의 평균 자유 경로는 전형적인 프로세스 장비의 기하학 구조에 비해 크다(high). 또한, 이러한 압력에서 반응물의 농도는 낮아, 중간생성물(MRn)의 반감기가 강화되어, 단계 c)로 인한 방출 광은 세척 프로세스 자체에 목적이 있는 진공 프로세싱 시스템의 표면으로부터, 또는 선택적으로 건식 에칭 프로세스 동안 제조되는 물질로부터 1 미터 만큼 떨어져 발생한다. 상기 거리는 종(MRn)의 반감기 및 그의 확산 속도로부터 간단히 유추된다.If the normal operating pressure in the vacuum processing system is in the low mtorr range during device fabrication by cleaning, protective maintenance phase, or optionally dry etching, the average free path of the intermediate product is the geometry of a typical process equipment. High compared to the structure. In addition, the concentration of the reactants at this pressure is low, so that the half-life of the intermediate (MR n ) is enhanced so that the emitted light from step c) is selectively etched from the surface of the vacuum processing system for the cleaning process itself, or optionally Occurs one meter away from the material produced during the process. The distance is simply inferred from the half-life of the species MR n and its diffusion rate.

방출된 광의 모니터링은 반응 영역으로부터 멀리 떨어져서 이루어지기 때문에, 반응 자체 간섭 또는 파괴 없이 모니터링이 수행될 수 있다. 예를 들어, 기술 개론에 대한 편견 없이, 측정 수단을 프로세싱 용기로부터 배기 라인상에 알맞게 위치될 수 있다.Since the monitoring of the emitted light is done away from the reaction zone, the monitoring can be performed without interference or destruction of the reaction itself. For example, the measuring means can be suitably positioned on the exhaust line from the processing vessel without bias in the technical overview.

기술 개론에 대한 편견 없이, 전형적으로 상기 설명된 형태의 유용한 예시적 반응으로는 불소화 탄화수소, 황 헥사플루오르화물 및 질소 트리플루오르화물을 포함하는 화합물의 플라즈마 분해에 의해 발생된 불소 라디칼에 의한 실리콘 에칭이있으나 이로 제한되지는 않는다.Without bias in the technical overview, useful exemplary reactions of the type described above typically include, but are not limited to, silicon etching by fluorine radicals generated by plasma decomposition of compounds including fluorinated hydrocarbons, sulfur hexafluorides and nitrogen trifluorides. It is not limited.

전형적인 실리콘 에칭 프로세스에서, 기저 압력(base pressure)의 범위는 1 내지 100m torr이며, 반응 4)에 의해 형성된 실리콘 디플루오르화물 라디칼은 수 미리초의 수명을 가지며, 여기 상태의 즉각적 완화 및 광자의 컴코미턴트 형성(comcomitant production)이 이루어지는 트리플루오르화물 라디칼로의 변환 이전에 상당한 거리로 확산될 수 있다.In a typical silicon etching process, the base pressure ranges from 1 to 100 m torr, and the silicon difluoride radicals formed by reaction 4) have a lifetime of a few milliseconds, and the immediate relaxation of the excited state and the commutation of photons It can be diffused a considerable distance before conversion to the trifluoride radical, which is a com- mate production.

방출된 광은 380 내지 650nm의 준연속체(quasi-continuum) 범위에 있다. 주어진 전형적인 프로세스 챔버의 기하학구조로, 상기 광의 상당량이 배기 라인에서 방출된다.The emitted light is in the quasi-continuum range of 380-650 nm. Given the typical process chamber geometry, a significant amount of the light is emitted from the exhaust line.

도 1 내지 도 3을 참조로 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다.A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

도 1은 1미터 정도의 직경을 갖는 전형적인 진공 프로세스 용기(3)를 나타낸다. 프로세스 용기(3)는 배기 라인(2)을 경유하여 진공 펌프(11)에 의해 저압으로 유지된다.1 shows a typical vacuum process vessel 3 having a diameter on the order of 1 meter. The process vessel 3 is maintained at low pressure by the vacuum pump 11 via the exhaust line 2.

전형적인 진공 프로세스 기술에 있어 용기의 기본 기능은 제한되는 것은 아니나 유기-실리콘 화합물과 같은 화합물을 용기 속에 주입함으로써 폴리실리콘을 증착하는 것으로, 가열된 기판 표면(5)에서 상기 화합물이 분해된다. 이러한 과정의 부작용은 프로세스 용기(3)의 벽상에 실리콘이 증착된다는 것이다. "실리콘"은 실리콘 이산화물 또는 다른 실리콘 기재 증착물을 포함한다는 것을 인식해야 한다. 이러한 실리콘은 미립자 및 그로 인한 장치 결함에 기여함에 따라 용기의 기본 기능에 있어 단점이 된다. 전형적인 세척 기술은 자유 불소 라디칼을 산출하도록 분해되는 질소 트리플루오르화물을 상류 플라즈마 영역(4)에 주입하는 것이다. 플루오르 라디칼은 용기의 벽상에 증착되는 실리콘과 반응하여, 실리콘에 대해 앞서 요약된 반응 시퀀스를 수행한다. 세척 프로세스 동안 반응 용기내 압력은 1 내지 100mtorr이다.In a typical vacuum process technique, the basic function of the vessel is not limited, but by depositing polysilicon by injecting a compound, such as an organo-silicon compound, into the vessel, the compound decomposes on the heated substrate surface 5. A side effect of this process is that silicon is deposited on the walls of the process vessel 3. It should be appreciated that "silicone" includes silicon dioxide or other silicon based deposits. This silicone is a disadvantage in the basic function of the container as it contributes to particulates and consequent device defects. A typical cleaning technique is to inject nitrogen trifluoride into the upstream plasma region 4 which decomposes to yield free fluorine radicals. The fluorine radicals react with the silicon deposited on the walls of the vessel to carry out the reaction sequence outlined above for the silicon. The pressure in the reaction vessel during the cleaning process is 1 to 100 mtorr.

세척 프로세스의 효율을 최대화시키기 위해, 실리콘 오염물의 에칭 속도를 모니터링하여 에칭 속도가 예정된 레벨 이하로 떨어지면 세척 프로세스를 중단시키는 것이 바람직하다.In order to maximize the efficiency of the cleaning process, it is desirable to monitor the etch rate of the silicon contaminants to stop the cleaning process once the etch rate drops below a predetermined level.

도 1에서, 검출기(1)는 프로세스 용기(3)의 배기 라인(2)에 접속된다. 도 2는 파장 식별 필터(8) 및 광전배증관 튜브(9)의 정면에 광-배플(7)로 이루어진 검출기의 적절한 일 형태를 상세히 도시한다. 검출기(1)를 마주하고 광-트랩(6)이 배치된다. 본 실시예에서 광-배플(7)은 필터(8) 정면에 배치되며 각각 다수의 개구부가 뚫려 있는 다수의 불투명한 평행 플레이트로 구성되며, 이들은 배기 라인(2)을 따라 반응 영역으로부터 반사되는 광을 거절하는 기능을 갖는 패턴 및 공간 배열을 갖는다. 광-트랩(6)은 벽이 투사 배플을 갖는 개방식(open-ended) 실린더를 포함하며, 모든 내부 표면은 최대 광 흡수를 위한 매트 블랙(matt black)이다.In FIG. 1, the detector 1 is connected to the exhaust line 2 of the process vessel 3. FIG. 2 shows in detail a suitable form of a detector consisting of a light-baffle 7 in front of the wavelength identification filter 8 and the photomultiplier tube 9. Facing the detector 1 the light-trap 6 is arranged. In this embodiment, the light-baffle 7 consists of a plurality of opaque parallel plates which are arranged in front of the filter 8 and each of which has a plurality of openings, which are reflected from the reaction zone along the exhaust line 2. Has a pattern and spatial arrangement with the ability to reject. The light-trap 6 comprises an open-ended cylinder whose wall has a projection baffle, and all the inner surfaces are matt black for maximum light absorption.

특정 실시예에서, 광-배플(7)은 온-축 광만이 광자 검출기에 도달할 수 있도록, 차례로 배열된 플레이트내에 개구부를 갖는 일련의 불투명한 플레이트로 구성된다.In a particular embodiment, the photo-baffle 7 consists of a series of opaque plates with openings in the plates arranged in sequence, so that only on-axis light can reach the photon detector.

플레이트내의 개구부는 각각의 플레이트의 평면 방향으로의 패턴 분포는 오프-축 광이 특정 각도에서 제 1 플레이트 내의 한개 개구부를 통과하는 상황을 방지하도록 불규칙적으로 배열되는 방식으로 배열되어, 광이 다음 플레이트의 관련된 조준선(line-of-sight) 개구부가 아닌 하나의 오프-축을 통과할 수 있게 하는 다중 규칙이 허용되며, 동일한 다중 규칙에 의해 광은 순차적 플레이트내의 또다른 조준선 개구부를 통과할 수 있다. 개구부의 크기는 하나의 플레이트로부터 또다른 플레이트로 증가되도록 배열되어, 가장 작은 크기의 개구부는 광자 검출기에 인접한 플레이트에 있게되고 가장 큰 크기의 개구부는, 광자 검출기에 위치하는 관측자가 그와 인접한 플레이트내의 개구부 에지만을 볼 수 있고 그와 인접하지 않은 플레이트내의 개구부의 임의의 에지를 볼수 없도록 배열된 크기내 증가로 인해 가장먼 플레이트내에 있게된다.The openings in the plate are arranged in such a way that the pattern distribution in the planar direction of each plate is arranged in an irregular manner so as to prevent the situation where off-axis light passes through one opening in the first plate at a certain angle, so that the light of the next plate Multiple rules permitting passage through one off-axis rather than the associated line-of-sight openings are allowed, with the same multiple rules allowing light to pass through another aiming line opening in a sequential plate. The size of the openings is arranged to increase from one plate to another, such that the smallest opening is in the plate adjacent to the photon detector and the largest opening is in the plate adjacent to it by the observer located at the photon detector. It is within the furthest plate due to the increase in size arranged so that only the opening edges can be seen and no edges of the openings in the plate not adjacent to it.

광-배플(7) 및 대향되는 광-트랩(6)의 결합은 타이트하게 한정된 검출 영역내에서 방출되는 광만을 검출하는 효과를 갖는다.The combination of the light-baffle 7 and the opposing light-trap 6 has the effect of detecting only the light emitted within the tightly defined detection area.

도 3은 실리콘 오염물의 제거 속도를 검출하는데 사용될 수 있는 그래픽 형태의 광전 배증관으로부터의 전형적인 출력을 도시한다. 기록적인 세척 주기 데이터를 참조하면, 제한되지 않지만, 곡선 형상 식별 및 섭동 분석과 같은 디지털 신호 프로세스 기술은 세척 주기를 자동화시키는데 사용될 수 있는 엔드포인트 검출을 산출하는데 사용될 수 있다.3 shows a typical output from a photomultiplier in graphical form that can be used to detect the rate of removal of silicon contaminants. With reference to historical wash cycle data, digital signal processing techniques such as, but not limited to, curve shape identification and perturbation analysis can be used to yield endpoint detection that can be used to automate the wash cycle.

도 4를 참조로, 제 2 실시예는 실리콘 에칭을 제어하는데 사용된다.4, a second embodiment is used to control silicon etching.

도 4는 1미터 정도의 직경을 갖는 전형적인 진공 프로세스 용기(3)를 나타낸다. 전형적인 프로세스 기술은 가스로서 황 헥사플루오르화물과 같은 불소 소스를 용기 속에 주입함으로써 실리콘을 에칭한다. 반응 용기내에 압력 범위는 1 내지 100mtorr이며, 두개의 전극(13) 사이에 플라즈마가 형성되도록 두개의 전극(13)에 전계가 인가된다. 에칭되는 실리콘 기판(14)은 접지와 접속된 전극에 위치되며 황 헥사플루오르화물 시약의 분해에 의해 형성된 불소 라디칼은 앞서 설명된 반응 시퀀스를 따라 실리콘과 반응한다.4 shows a typical vacuum process vessel 3 having a diameter on the order of 1 meter. Typical process techniques etch silicon by injecting a fluorine source, such as sulfur hexafluoride, into the vessel as a gas. The pressure range in the reaction vessel is 1 to 100 mtorr, and an electric field is applied to the two electrodes 13 so that a plasma is formed between the two electrodes 13. The etched silicon substrate 14 is located at an electrode connected to ground and the fluorine radicals formed by decomposition of the sulfur hexafluoride reagent react with the silicon according to the reaction sequence described above.

본 실시예에서, 실리콘 이산화물층은 실리콘 웨이퍼(14)내에 존재한다는 것을 주지해야 하며, 이는 매립층 아래로 에칭되고, 적절한 방식으로 에칭이 정지되는 것이 바람직하다. 실리콘 에칭이 실리콘 이산화물층에 도달하면, 에칭 속도는 감소되고 이 경우 실리콘 반응 중간생성물의 농도의 감소가 검출된다.In this embodiment, it should be noted that the silicon dioxide layer is present in the silicon wafer 14, which is preferably etched down to the buried layer and the etching is stopped in an appropriate manner. When the silicon etch reaches the silicon dioxide layer, the etch rate is reduced and in this case a decrease in the concentration of the silicon reaction intermediate is detected.

도 4에서는 도 1에서처럼, 검출기(1)가 프로세스 챔버(3)의 배기 라인(2)에 접속된다. 검출기(1)는 도 2에 도시된 것과 동일한 것이 바람직하며, 검출기로부터의 출력은 도 3에 도시된 것과 동일한 형태이다.In FIG. 4, the detector 1 is connected to the exhaust line 2 of the process chamber 3 as in FIG. 1. The detector 1 is preferably the same as that shown in FIG. 2, and the output from the detector is of the same form as that shown in FIG. 3.

첨부된 청구항에 따라 본 발명의 범주내에서 상기 실시예의 변형이 이루어질 수 있다. 검출기는 반응 지점으로부터 적절한 거리에서 프로세스 용기 자체 내에 위치되거나, 또는 진공 펌프와 통합될 수 있다; 그러나, 배기 라인과 연통되는 검출기의 위치설정이 최상의 배열인 것으로 간주된다. 본 발명은 적절한 광-방출 중간생성물 단계가 존재하는 실리콘/불소 이외의 프로세스에 사용될 수 있다.Modifications of the above embodiments may be made within the scope of the invention in accordance with the appended claims. The detector may be located within the process vessel itself at an appropriate distance from the reaction point or may be integrated with a vacuum pump; However, the positioning of the detector in communication with the exhaust line is considered to be the best arrangement. The present invention can be used in processes other than silicon / fluorine where suitable light-emitting intermediate steps are present.

Claims (18)

저압 엔클로저내에서 발생되는 화학 프로세스를 제어하는 방법으로서,A method of controlling a chemical process occurring in a low pressure enclosure, 상기 프로세스는 특정한 화학적 재결합 또는 완화 프로세스에 의해 공지된 파장 또는 파장 분포의 광자를 방출하는 종(species)을 형성하며, 상기 종은 상기 엔클로저의 압력에서, 1차 반응 지점으로부터 먼 거리에서 검출될 수 있는 수명 특성을 가지며, 상기 방법은 상기 거리에서는 상기 광자를 검출하면서 또다른 광자는 거절하는 단계, 및 상기 프로세스를 제어하기 위해 상기 검출되는 광자의 속도를 이용하는 단계를 포함하는 화학 프로세스 제어 방법.The process forms species that emit photons of known wavelengths or wavelength distributions by specific chemical recombination or relaxation processes, which species can be detected at a distance from the first reaction point, at the pressure of the enclosure. Having a lifetime characteristic, wherein the method includes detecting the photon at the distance while rejecting another photon, and using the detected photon velocity to control the process. 제 1 항에 있어서, 상기 먼 거리는 5cm 이상인 것을 특징으로 하는 화학 프로세스 제어 방법.The method of claim 1, wherein the distance is at least 5 cm. 제 2 항에 있어서, 상기 먼 거리는 0.5m 이상인 것을 특징으로 하는 화학 프로세스 제어 방법.3. The method of claim 2, wherein said far distance is at least 0.5 m. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 화학 프로세스는 불소 라디칼을 이용하여 실리콘을 처리하는 단계를 포함하며, 상기 화학적 완화 프로세스는 380 내지 650nm 사이의 방출 광자를 이용하여 접지 상태로 차후 복귀되는 전기적으로 여기된 실리콘 트리플루오르화물 라디칼을 산출하기 위해 불소 라디칼과 실리콘 디플루오르화물 라디칼을 결합시키는 것을 특징으로 하는 화학 프로세스 제어 방법.The chemical process includes treating silicon with fluorine radicals, the chemical relaxation process using an emission photon between 380 and 650 nm to yield an electrically excited silicon trifluoride radical that is subsequently returned to ground. Chemical process control method comprising combining a fluorine radical and a silicon difluoride radical. 제 4 항에 있어서, 상기 실리콘 프로세스는 실리콘/실리콘 이산화물의 건식 에칭인 것을 특징으로 하는 화학 프로세스 제어 방법.5. The method of claim 4, wherein said silicon process is a dry etch of silicon / silicon dioxide. 제 4 항에 있어서, 상기 실리콘 프로세스는 실리콘/실리콘 이산화물 또는 다른 프로세싱 동안 상기 엔클로저의 벽상에 증착되는 다른 실리콘 기재 물질의 세척인 것을특징으로 하는 화학 프로세스 제어 방법.5. The method of claim 4, wherein the silicon process is a cleaning of silicon / silicon dioxide or other silicon based material deposited on the walls of the enclosure during other processing. 제 6 항에 있어서, 상기 세척 프로세스는 플라즈마 강화 화학적 기상 에칭을 이용하며, 상기 플라즈마는 상기 엔클로저내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 프로세스 제어 방법.7. The method of claim 6, wherein said cleaning process utilizes plasma enhanced chemical vapor etching, and wherein said plasma is formed in said enclosure. 제 7 항에 있어서, 상기 플라즈마는 상기 엔클로저의 상류에 형성된 라디칼로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 화학 프로세스 제어 방법.8. The method of claim 7, wherein the plasma is formed from radicals formed upstream of the enclosure. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 8, 상기 광자 검출은 상기 엔클로저로부터 배기 라인에서, 또는 상기 배기 라인에 접속된 진공 펌프에서 수행되는 것을 특징으로 하는 화학 프로세스 제어 방법.And said photon detection is performed in an exhaust line from said enclosure or in a vacuum pump connected to said exhaust line. 저압 엔클로저와 결합하여 사용하는 장치로서,A device used in combination with a low pressure enclosure, 상기 저압 엔클로저는 특정한 화학적 재결합 또는 완화 프로세스에 의해 공지된 파장 또는 파장 분포의 광자를 방출하는 종(species)을 형성하는 화학 프로세스가 수행되는 반응 챔버로서의 역할을 하며, 상기 종은 상기 엔클로저의 압력에서 1차 반응 지점에서 먼 거리에서 검출될 수 있는 수명 특성을 가지며, 상기 장치는 1차 반응 지점으로부터 먼 거리에 배치된 광자 검출기, 및 광자 검출 속도를 모니터링하는 수단을 포함하는 저압 엔클로저를 사용하는 장치.The low pressure enclosure serves as a reaction chamber in which a chemical process is carried out to form species that emit photons of known wavelengths or wavelength distributions by a particular chemical recombination or relaxation process, the species being at pressure of the enclosure. Apparatus using a low pressure enclosure having a lifetime characteristic that can be detected at a distance from the first reaction point, the device including a photon detector disposed at a distance from the first reaction point, and means for monitoring the photon detection rate. . 화학 프로세싱 장치로서,As a chemical processing device, 상기 장치는 저압 챔버 및 상기 챔버로부터 진공 펌프로 연장되는 배기 라인을 포함하며, 상기 챔버는 특정한 화학적 재결합 또는 완화 프로세스에 의해 공지된 파장 또는 파장 분포의 광자를 방출하는 종을 형성하는데 이용되는 화학 프로세스가 이루어지는 위치를 형성하며, 상기 종은 엔클로저의 압력에서 제 1 차 반응 지점으로부터 먼 거리에서 검출될 수 있는 수명 특성을 가지며, 상기 장치는 상기 위치로부터 먼 거리에 배치된 광자 검출기, 및 광자 검출기의 속도를 모니터링하는 수단을 포함하는 화학 프로세싱 장치.The apparatus includes a low pressure chamber and an exhaust line extending from the chamber to a vacuum pump, the chamber being used to form species that emit photons of known wavelengths or wavelength distributions by specific chemical recombination or relaxation processes. And the species have a lifespan characteristic that can be detected at a distance from the first reaction point at the pressure of the enclosure, and the device comprises a photon detector disposed at a distance from the position, and a photon detector. And a means for monitoring the speed. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 광자 검출기는 배기 라인 또는 상기 배기 라인에 접속된 진공 펌프에 장착되는 것을 특징으로 하는 화학 프로세싱 장치.12. Chemical processing apparatus according to claim 10 or 11, wherein the photon detector is mounted on an exhaust line or a vacuum pump connected to the exhaust line. 제 10 항 내지 제 12 항에 있어서, 상기 광자 검출기는 오프-축 광을 소거하는 광 배플 및/또는 상기 검출기로의 진입을 방해하는 광 트랩을 갖춘 것을 특징으로 하는 화학 프로세싱 장치.13. The chemical processing apparatus of claim 10, wherein the photon detector has an optical baffle that cancels off-axis light and / or an optical trap that impedes entry into the detector. 제 13 항에 있어서, 상기 광 배플은 불규칙하게 배열된 개구부를 갖는 다수의 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학 프로세싱 장치.14. The chemical processing apparatus of claim 13, wherein the optical baffle comprises a plurality of plates having irregularly arranged openings. 제 14 항에 있어서, 상기 개구부 크기는 차례로 증가하도록 배열되어, 가장 작은 크기의 개구부는 광자 검출기에 인접한 플레이트에 위치하며 가장 큰 크기의 개구부는 광자 검출기로부터 가장 먼 플레이트에 위치하는 것을 특징으로 하는 화학 프로세싱 장치.15. The chemistry of claim 14, wherein the aperture size is arranged to increase in sequence such that the smallest aperture is located in a plate adjacent to the photon detector and the largest aperture is located in the plate furthest from the photon detector. Processing unit. 제 15 항에 있어서, 상기 개구부의 크기 및 배열은 상기 광자 검출기에 위치하는 관측자가 그와 인접한 플레이트내의 개구부 에지만을 볼수 있고 그와 인접하지 않은 플레이트내의 개구부 에지는 볼 수 없도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학 프로세싱 장치.16. The chemistry of claim 15, wherein the size and arrangement of the openings is such that an observer positioned at the photon detector can only see the opening edges in the plate adjacent to it and not the opening edges in the plate not adjacent thereto. Processing unit. 제 10 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 광자 검출기는 상기위치로부터 적어도 5cm 이격된 것을 특징으로 하는 화학 프로세싱 장치.17. The chemical processing apparatus of claim 10, wherein the photon detector is at least 5 cm away from the location. 제 17 항에 있어서, 상기 광자 검출기는 상기 위치로부터 0.5m 이상 이격된 것을 특징으로 하는 화학 프로세싱 장치.18. The chemical processing apparatus of claim 17, wherein the photon detector is spaced at least 0.5m from the position.
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