KR20050006305A - 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치 - Google Patents

플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 챔버 벽에 형성되는 홀에 장착되어 상기 챔버 내부에 안치되는 기판의 플라즈마에 의한 공정 진행 정보를 검출하기 위한 장치로서, 몸체부와, 단차부와, 돌출단으로 이루어지며 상기 챔버 벽의 홀에 몸체부가 삽입되는 석영과, 상기 석영의 돌출단이 삽입되는 홀을 가지며 상기 석영과 밀착되는 고주파 실드 윈도우와, 제1 및 제2홀이 형성되는 제1우묵부와, 상기 제1우묵부를 둘러싸는 돌출부로 이루어지며 상기 고주파 실드 윈도우가 상기 제1우묵부에 삽입된 상태에서 상기 챔버의 외부 벽에 결합되는 플랜지와, 상기 플랜지의 우묵부 제2홀에 삽입되는 검출부와, 상기 검출부의 타단과 광섬유로 연결되는 엔드 포인트 디텍터를 포함하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치를 제공한다.

Description

플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치{Device of detecting process in wafer by plasma}
본 발명은 기판의 공정 정보를 검출하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하는 식각 장치에서 기판에 대한 공정 정보를 보다 편리하게 검출할 수 있는 장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 통상적으로 기판을 밀폐된 챔버(chambr) 내에 안치시켜 여러 가지 공정을 거쳐 제조하는데, 기판에 대해 현재 진행중인 공정 상태의 정보를 정확하게 검출하지 못하여 그 식각 종말점을 놓쳐 버리면 기판 자체를 폐기시켜야 되므로 상당한 주의가 요구된다.
도 1을 참조하여 종래 플라즈마를 이용하는 식각 장치에서 기판에 대한 공정 진행 상태를 검출하는 방식을 그 장치와 관련하여 살펴보면 다음과 같다.
종래 플라즈마를 이용하는 식각 장치는 기본적으로 소정의 용적을 가지며 배기 홀이 형성된 챔버(10)와, 상기 챔버(10) 하부에 설치되며 소스 및 디씨 전원이 인가되는 정전척(electrostatic chuck, 20)과, 도시되지는 않았지만 상기 챔버(10)에 소스 가스를 유입시키는 가스 분사부와 및 소스 전원이 인가되는 코일부를 포함하여 이루어진다.
이러한 구성에서 먼저, 기판(W)을 정전척(20) 상단에 안치시키고, 가스 분사부에서 소스 가스를 분사함과 동시에 코일부 및 정전척(20)에 각각 소스 전원, 디씨 및 바이어스 전원을 인가되면, 상기 챔버(10) 내부에는 강력한 산화력을 가지는 플라즈마(P)가 형성되며, 생성되는 플라즈마 중의 양이온들이 기판 표면에 입사, 충돌되어 기판에 대한 식각 공정이 이루어지게 된다.
한편, 이렇게 기판에 대한 식각 공정이 진행되면 챔버(10) 벽의 홀을 관통하여 설치되는 뷰 포터(view port, 30)와, 엔드 포인트 디텍터 포퍼(end point detector port 또는 EPD 포터, 40)를 이용하여 기판의 공정 정보를 검출하게 된다.
도 2 내지 도 3은 각각 이러한 뷰 포터(30)와 EPD 포터(40)의 단면 구성을 보여주고 있다.
상기 뷰 포터(40)는 챔버(10) 내부를 육안으로 관찰하기 위한 것으로서, 전자파 차폐용 망사(36)와, 자외선 차단 코팅이 된 차단막(34)과, 석영(32)을 포함하여 이루어지며, 미 설명부호 38은 상기 석영(32)과 챔버(10) 벽의 홀 사이에 개재되어 실링(sealing)하는 오링(o-ring)이다.
상기 EPD 포터(40)는 플라즈마에 의해 방출되는 빛을 검출하기 위한 것으로서, 석영(42)과, 렌즈(42)를 구비하고 있으며 상기 렌즈(42)를 구비한 일단이챔버(10) 벽의 홀에 삽입되는 검출부로 이루어지고, 상기 검출부 타단은 광성유(50)에 의해 엔드 포인터 디텍터(end point detector 또는 EPD, 60)와 연결된다.
이와 같은 구성의 검출 장치는 기판에 대한 공정이 진행되면서 플라즈마에 의해 방출되는 빛이 연속적으로 석영(42) 및 검출부를 거쳐 EPD(60)로 입사하면, 상기 EPD(60) 내에서 이를 필터링 및 증폭하여 전기적 신호로 변환시킨 다음 CPU로 인가하고, 상기 CPU가 인가된 신호에 대응하여 현재 챔버 내부에서 진행 중인 기판에 대한 공정의 완료여부를 판단하게 되는 것이다.
그러나 이와 같은 종래 기술은 폴리머가 EPD 포터에 축적되는 것을 방지할 수 없을 뿐더러, 뷰 포터에는 전자파로부터 관찰자를 보호하기 위한 다소 두꺼운 망사를 삽입시켜 설치하여야 하는 문제점이 있었다.
더욱이 챔버 내부에서 현재 진행중인 기판에 대한 공정 진행 정보를 검출하기 위해 챔버의 분리된 두 지점에 별도의 검출 장치를 설치하여야 하므로 전체적인 식각 장치의 기계적인 안정성 및 공정재현성을 해치는 요인으로 작용하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 일체형으로 구성되어 기판의 공정 진행 정보를 검출할 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마에 의해 장기간 공정이 수행된 뒤에도 폴리머에 의한 영향을 받지 않는 장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래 플라즈마를 이용하는 식각 장치의 개략적인 단면 구성도.
도 2 내지 도 3 각각은 종래 플라즈마를 이용하는 식각 장치에 있어서 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보를 검출하기 위한 장치의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보를 검출하기 위한 장치의 결합 관계도.
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보를 검출하기 위한 장치에 있어서 플랜지 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보를 검출하기 위한 장치에 있어서 고주파 실드 윈도우의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보를 검출하기 위한 장치에 있어서 석영의 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보를 검출하기 위한 장치가 챔버에 결합된 경우의 단면 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 챔버 110 : 플랜지
120 : 개스킷 130 : 고주파 실드 윈도우
140 : 석영 150 : 오링
220 : 렌즈 240 : 광섬유
260 : 엔드 포인트 디텍터
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 챔버 벽에 형성되는 홀에 장착되어 상기 챔버 내부에 안치되는 기판의 플라즈마에 의한 공정 진행 정보를 검출하기 위한 장치로서, 몸체부와, 단차부와, 돌출단으로 이루어지며 상기 챔버 벽의 홀에 몸체부가 삽입되는 석영과, 상기 석영의 돌출단이 삽입되는 홀을 가지며 상기 석영과 밀착되는 고주파 실드 윈도우와, 제1 및 제2홀이 형성되는 제1우묵부와, 상기 제1우묵부를 둘러싸는 돌출부로 이루어지며 상기 고주파 실드 윈도우가 상기 제1우묵부에 삽입된 상태에서 상기 챔버의 외부 벽에 결합되는 플랜지와, 상기 플랜지의 우묵부 제2홀에 삽입되는 검출부와, 상기 검출부의 타단과 광섬유로 연결되는 엔드 포인트 디텍터를 포함하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치를 제공한다.
상기 플랜지의 제1우묵부와 돌출부 사이에는 제2우묵부가 형성되며, 상기 제2우묵부와 상기 챔버의 외부 벽 사이에는 개스킷이 더욱 개재되는 것을 특징으로 한다.
상기 석영과 챔버 벽의 홀 사이에는 오링이 개재되는 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 석영의 몸체부에는 돌출단 방향으로 형성되는 홈이 형성되는 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 석영의 몸체부 상단은 상기 챔버의 내부 벽면과 동일한 면으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 고주파 실드 윈도우는 내부에는 망사를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 망사는 도전성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고주파 실드 윈도우의 모서리를 도체물질로 코팅하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고주파 실드 윈도우는 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 석영 또는 고주파 실드 윈도우 중 선택되는 어느 하나 또는 모두에 자외선 차단 코팅을 하거나 또는 자외선 코팅 필름을 접착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같은데, 동일한 부분에 대해서는 도면부호만 달리할 뿐 동일한 명칭으로 사용하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보를 검출하기 위한 장치의 결합 관계를 보여 주는데, 본 발명에 따른 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보를 검출하기 위한 장치는 플랜지(flange, 110)와, 고주파 실드 윈도우(RF shield window, 130)와, 석영(140)으로 이루어지며, 실링을 위한 개스킷(120) 및 오링(150)을 더욱 포함한다.
상기 플랜지(110), 고주파 실드 윈도우(130), 그리고 석영(140)에 대한 상세한 내용을 개시하고 있는 도 5 내지 도 7을 참조하여 이들 구성요소를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 플랜지(110)는 챔버의 벽에 형성되는 홀에 대하여 챔버 외부 벽면에서 상기 홀 주위에 결합되어 전체 검출 장치를 지지하는 역할을 하는데, 중앙에 제1, 2홀(113, 114)이 형성된 제1우묵부(112)와, 복수 개의 체결 홀(119)을 가지며 상기 제1우묵부(112) 주위로 돌출되는 돌출부(118)와, 상기 제1우묵부(112)와 돌출부(118) 사이의 제2우묵부(116)를 포함하여 이루어진다.
상기 제1홀(113)은 챔버 외부에서 작업자가 육안으로 챔버 내부 상황을 관찰하기 위한 뷰 포터를 담당하는데, 도면에는 하면이 만곡된 원 형상으로 도시되어 있으나 외부에서 챔버 내부를 관찰할 수 있기만 하다면 이에 한정되지는 않음은 물론이다.
상기 제2홀(114)은 챔버 내부의 플라즈마에서 방출되는 빛이 최종적으로 통과하여 상기 빛을 검출하기 위한 검출부가 삽입되는 곳이다.
상기 체결 홀(119)은 플랜지(110)를 챔버 외부 벽면에 결합시키기 위한 것으로서 그 개수는 도시된 것에 한정되지 않음은 물론이다.
상기 고주파 실드 윈도우(130)는 망사(134)를 내장하고 있으며, 상기 플랜지(110)의 제2홀(114)에 대응되는 홀(132)이 형성된다.
상기 고주파 실드 윈도우(130)의 재질은 투명하기만 하면 무방하여 어느 하나의 재질에 한정되지는 않으며, 상기 망사(134)는 전자파 차폐를 위한 것으로서 도전성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 보다 완전한 전자파 차폐를 위해서 상기 고주파 실드 윈도우(130)의 모서리 부분(136)도 도전성 물질로 코팅하는 것이 바람직한데, 상기 망사(134)가 도전성 재질로 이루어지는 것을 감안하면 도 6에 도시된 것과 같이 상기 망사(134)와 모서리 부분(136)의 도전성 재질이 상호 연결되게 구성함이 좋다.
상기 석영(140)은 몸체부(144), 단차부(142), 그리고 돌출단(146)이 일체로 구성되고, 상기 몸체부(144)에는 상기 돌출단(146)의 축 방향으로 형성되는 홈(148)을 더욱 포함한다.
한편, 상기 돌출단(146)은 상기 고주파 실드 윈도우 홀(132)에 삽입되는데, 이에 따라 상기 돌출단 홈(148)과 상기 플랜지(110)의 제2홀(114)의 축은 일치하게 되는데, 상기 돌출단 홈(148)은 챔버 내부의 플라즈마에 의해 증착되어 광 검출을 방해하는 폴리머를 고려한 것이다.
또한, 상기 석영(140)의 몸체부(144) 상단은 상기 몸체부(144)가 챔버 홀에 삽입되어 고정될 때 챔버의 내부 벽면과 동일한 면을 이루도록 평평하게 구성되는 것이 바람직하다.
상기 고주파 실드 윈도우(130) 또는 석영(140) 중의 선택되는 어느 하나 또는 양자 모두는 전자파 차폐를 위해 자외선 코팅을 부가할 수도 있으며, 코팅하는 대신에 코팅 필름을 직접 접착시킬 수도 있다.
상기 오링(150)과 개스킷(120)은 챔버와 본 발명에 따른 검출 장치의 보다 완전한 실링을 위한 것이다.
이러한 상기 각 구성요소들을 챔버에 결합시키는 방식과, 그에 의해 챔버 내부에 안치되는 기판에 대하여 플라즈마에 의한 공정 진행 정보를 검출하는 장치의 작동구성을 도 8을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
챔버(100) 벽에 형성된 홀에 오링(150)이 개재된 상태에서 석영(140)의 몸체부(144)를 삽입하고, 고주파 실드 윈도우 홀(132)과 상기 석영(140)의 돌출단(146)을 일치시켜 고주파 실드 윈도우(130)를 상기 석영(140)에 밀착시킨다.
석영(140)에 고주파 실드 윈도우(130)가 밀착되면, 플랜지(110)의 제2홀(114)에 상기 석영(140)의 돌출단(146)을 일치시킨 상태에서 상기 고주파 실드 윈도우(130)를 상기 플랜지(110)의 제1우묵부(112)에 삽입하면 상기 석영(140)에 밀착된 상기 고주파 실드 윈도우(130)는 상기 플랜지(110)에 고정되게 된다.
이렇게 플랜지(110)에 석영(140)과 고주파 실드 윈도우(130)가 삽입, 고정되면, 개스킷(120)을 상기 플랜지(110)의 제2우묵부(116)에 개재시키고 상기 플랜지(110)의 체결 홀(119)에 별도의 체결 수단을 삽입하여 상기 플랜지(110)를 챔버(100) 외부 벽에 고정시킨다.
한편, 렌즈(220)를 구비한 검출부의 일단을 플랜지(110)의 제2홀(114)에 삽입하고, 광섬유(240)를 사용하여 상기 검출부의 타단과 EPD(260)를 연결하면 본 발명에 따른 검출 장치의 장착이 완료된다.
이로서 플랜지(110)의 제1홀(113)에는 전자파를 차폐할 수 있는 각 차단막을 구비하고 있는 고주파 실드 윈도우(130)와 석영(140)이 밀착되어 외부에서 작업자가 챔버 내부를 용이하게 관찰할 수 있게 되므로 종래와 같이 뷰 포터 역할을 담당할 수 있게 된다.
또한, 석영(140)의 돌출단 홈(148)은 플랜지(110)의 제2홀(114)을 통해 검출부의 렌즈(220)와 축이 일치하게 되므로 종래와 같이 챔버 내부의 플라즈마에 의해 방출되는 빛의 검출을 위한 EPD 포터의 역할을 담당하게 된다.
즉, 본 발명은 챔버 벽면에 형성되는 하나의 홀을 통해서 뷰 포터와, EPD 포터를 동시에 형성할 수 있게 해주는 것이다.
상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에 한정하여 설명하였으나 본 발명의 진정한 권리범위는 청구항에 기재된 내용에 의하여 해석되어져야 할 것이다.
본 발명은 챔버에 형성되는 하나의 홀을 통하여 챔버 내부 상황에 대한 육안 관찰과 플라즈마에서 방출되는 빛에 대한 EPD 측정을 동시에 할 수 있게 함으로서 전체 식각 장치의 기계적인 안정성 및 공정재현성을 제고할 수 있게 해준다.
또한, 본 발명은 플라즈마에서 방출되는 전자파를 차폐할 수 있도록 복수의 차단막을 구성함으로서 전자파로 인한 장치 및 인체에의 영향을 최소화시켜 준다.

Claims (10)

  1. 챔버 벽에 형성되는 홀에 장착되어 상기 챔버 내부에 안치되는 기판의 플라즈마에 의한 공정 진행 정보를 검출하기 위한 장치로서,
    몸체부와, 단차부와, 돌출단으로 이루어지며 상기 챔버 벽의 홀에 몸체부가 삽입되는 석영과,
    상기 석영의 돌출단이 삽입되는 홀을 가지며 상기 석영과 밀착되는 고주파 실드 윈도우와,
    제1 및 제2홀이 형성되는 제1우묵부와, 상기 제1우묵부를 둘러싸는 돌출부로 이루어지며 상기 고주파 실드 윈도우가 상기 제1우묵부에 삽입된 상태에서 상기 챔버의 외부 벽에 결합되는 플랜지와,
    상기 플랜지의 우묵부 제2홀에 삽입되는 검출부와,
    상기 검출부의 타단과 광섬유로 연결되는 엔드 포인트 디텍터
    를 포함하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지의 제1우묵부와 돌출부 사이에는 제2우묵부가 형성되며, 상기 제2우묵부와 상기 챔버의 외부 벽 사이에는 개스킷이 더욱 개재되는 것을 특징으로 하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 석영과 챔버 벽의 홀 사이에는 오링이 개재되는 것을 더욱 포함하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 석영의 몸체부에는 돌출단 방향으로 형성되는 홈이 형성되는 것을 더욱 포함하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 석영의 몸체부 상단은 상기 챔버의 내부 벽면과 동일한 면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 실드 윈도우는 내부에는 망사를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 망사는 도전성 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 실드 윈도우의 모서리를 도체물질로 코팅하는 것을 특징으로 하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 실드 윈도우는 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 석영 또는 고주파 실드 윈도우 중 선택되는 어느 하나 또는 모두에 자외선 차단 코팅을 하거나 또는 자외선 코팅 필름을 접착하는 것을 특징으로 하는 플라즈마에 의한 기판 공정의 정보 검출 장치.
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