KR20070007681A - Equipment for manufacturing semiconductor employing a plasma creating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비에 채택되는 플라즈마 생성기를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a plasma generator adopted in a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성기를 채택하는 반도체 제조설비를 보여주는 블럭도이다.2 is a block diagram showing a semiconductor manufacturing apparatus employing a plasma generator according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 제조설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마 생성기를 채택하는 반도체 제조설비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing equipment and, more particularly, to semiconductor manufacturing equipment employing a plasma generator.
반도체 제조공정에 있어서, 특히, 증착 공정, 식각 공정 또는 에싱 공정 등에 있어서, 플라즈마를 이용하여 상기 공정들을 수행하는 방법이 널리 알려져 있다. 플라즈마란 하전입자인 전자 및 이온들과 중성입자인 라디칼로 구성되어 준 중성(Quasi-neutrality) 상태로 존재하며, 입자들 간은 집단적 상호작용이 주로 일어나는 물질의 상태를 의미한다. 즉, 상기 플라즈마는 전기 에너지를 갖는 가스 상태로, 상기 플라즈마의 에너지는 화학 반응을 촉진하고 상기 플라즈마 내의 이온 가 속에 사용되어 상기 플라즈마와 닿는 매질 표면의 개질 및 변화를 가져온다. 이러한 성질을 이용하여, 웨이퍼 상에 식각 공정 등의 여러 공정을 수행하게 되는 것이다. 상기 플라즈마는 고주파를 이용하여 생성시키며, 상기 고주파를 발생시키는 것은 CCP(Capacitively Coupled Plasma), ICP(Inductively Coupled Plasma) 및 ECR(Electron Cyclotron Resonance Plasma) 등의 여러가지 소스가 있다. 특히, ECR은 마이크로웨이브를 이용하여 고주파를 인가하는 방식을 말한다.BACKGROUND OF THE INVENTION In the semiconductor manufacturing process, in particular, in a deposition process, an etching process or an ashing process, a method of performing the above processes using plasma is widely known. Plasma is in a quasi-neutrality state composed of electrons and ions, which are charged particles, and radicals, which are neutral particles, and the particles mean a state of a substance in which collective interaction occurs mainly. That is, the plasma is in a gaseous state with electrical energy, the energy of which promotes chemical reactions and is used in ion ions in the plasma to modify and change the surface of the medium in contact with the plasma. By using this property, various processes such as an etching process are performed on the wafer. The plasma is generated using a high frequency, and there are various sources of generating the high frequency such as Capacitively Coupled Plasma (CCP), Inductively Coupled Plasma (ICP), and Electron Cyclotron Resonance Plasma (ECR). In particular, ECR refers to a method of applying a high frequency by using a microwave.
종래 기술에 따른 플라즈마 생성기를 채택하는 반도체 제조설비는 전원공급부, 마그네트론, 플라즈마 생성기, 반응 챔버 및 제어부를 구비한다. 상기 전원공급부는 상기 마그네트론으로 전원을 공급한다. 상기 마그네트론은 상기 전원공급부로부터 전원을 공급받아 고주파를 발생시키고 상기 플라즈마 생성기로 상기 고주파를 공급한다. 상기 플라즈마 생성기는 상기 고주파를 이용하여 플라즈마를 생성시켜 상기 반응 챔버로 상기 플라즈마를 공급한다. 상기 반응 챔버는 상기 플라즈마를 이용하여 반도체 제조공정을 수행한다. 상기 제어부는 상기 전원공급부, 상기 마그네트론 및 상기 반응 챔버의 공정 진행을 관리하고 제어한다. 이와 같이 종래 기술에 따르면, 상기 제어부는 상기 플라즈마 생성기에서 생성되는 플라즈마, 특히, 라디칼의 발생량을 감지하고 이를 제어하는 기능을 수행하지 못하고 있다. 따라서, 상기 제어부는 약 50회 정도의 공정 테스트 결과로 얻은 고주파 파워의 값을 기본값으로 설정하여, 상기 라디칼의 발생량을 측정하는 대신 상기 고주파 파워값을 분석하여 제어하고 있다. 즉, 각 공정에서 필요한 라디칼의 양을 고주파 파워의 값으로 조절하여 공정을 수행한다. 그러나, 공정 수행 중 공정 독립변수들의 변화 에 따라 수행 환경이 변화하여 상기 고주파 파워값에 상응하는 상기 라디칼의 양이 정확하게 일치하지 않아 상기 반응 챔버로 공급되는 상기 라디칼의 양이 변하게 되면, 웨이퍼의 큰 손실을 가져온다. 더욱이, 상기 웨이퍼의 손실은 공정이 완료된 후에 인지할 수 있으므로, 시간 및 비용의 큰 손실을 가져온다. A semiconductor manufacturing facility employing a plasma generator according to the prior art includes a power supply, a magnetron, a plasma generator, a reaction chamber and a control unit. The power supply unit supplies power to the magnetron. The magnetron receives power from the power supply to generate high frequency and supplies the high frequency to the plasma generator. The plasma generator generates a plasma by using the high frequency to supply the plasma to the reaction chamber. The reaction chamber performs a semiconductor manufacturing process using the plasma. The control unit manages and controls process progress of the power supply unit, the magnetron, and the reaction chamber. As described above, according to the related art, the controller does not perform a function of sensing and controlling the amount of plasma generated by the plasma generator, in particular, the amount of radicals. Therefore, the controller sets the value of the high frequency power obtained as a result of about 50 process tests as a default value, and analyzes and controls the high frequency power value instead of measuring the generation amount of the radicals. That is, the process is performed by adjusting the amount of radicals required in each process to the value of the high frequency power. However, if the amount of the radicals supplied to the reaction chamber is changed because the amount of radicals corresponding to the high frequency power value does not exactly match due to the change of the process independent variable during the process, the wafer size is large. Brings loss. Moreover, the loss of the wafer is noticeable after the process is completed, resulting in a significant loss of time and cost.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플라즈마를 이용하는 공정을 수행할 때에, 공정에서 필요한 라디칼의 양을 정확히 감지하고 제어하여 웨이퍼의 손실을 방지할 수 있는 플라즈마 생성기를 채택하는 반도체 제조설비를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus employing a plasma generator that can accurately detect and control the amount of radicals required in the process to prevent the loss of the wafer when performing a process using a plasma.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따르면, 플라즈마 생성기를 채택하는 반도체 제조설비가 제공된다. 상기 반도체 제조설비는 전원공급부, 마그네트론, 플라즈마 생성기, 반응 챔버 및 제어부를 구비한다. 상기 전원공급부는 상기 마그네트론으로 전원을 공급한다. 상기 마그네트론은 전원공급부로부터 전원을 공급받아 고주파를 발생시킨다. 상기 플라즈마 생성기는 상기 마그네트론에서 발생된 상기 고주파를 이용하여 플라즈마를 생성시킨다. 상기 반응 챔버는 상기 플라즈마 생성기로부터 상기 플라즈마를 공급받아 공정을 수행한다. 상기 제어부는 상기 전원공급부, 상기 마그네트론, 상기 플라즈마 생성기 및 상기 반응 챔버의 공정 진행을 제어한다.According to the present invention for achieving the above technical problem, there is provided a semiconductor manufacturing equipment employing a plasma generator. The semiconductor manufacturing equipment includes a power supply, a magnetron, a plasma generator, a reaction chamber, and a controller. The power supply unit supplies power to the magnetron. The magnetron receives power from a power supply to generate a high frequency. The plasma generator generates a plasma by using the high frequency generated by the magnetron. The reaction chamber receives the plasma from the plasma generator and performs a process. The controller controls the process of the power supply unit, the magnetron, the plasma generator, and the reaction chamber.
상기 플라즈마 생성기는 플라즈마 챔버, 가스공급관, 도파관, 라디칼 감지헤드 및 플라즈마 공급관을 구비할 수 있다. 상기 플라즈마 챔버는 상기 플라즈마의 생성 공정이 수행되어 라디칼이 생성되는 곳이다. 상기 가스공급관은 상기 플라즈마 챔버 내로 가스를 공급한다. 상기 도파관은 상기 마그네트론에서 발생된 고주파를 상기 플라즈마 챔버내로 전달한다. 상기 라디칼 감지헤드는 상기 플라즈마 챔버 내에 제공되어 상기 라디칼의 양을 측정한다. 상기 플라즈마 공급관은 상기 플라즈마 챔버에서 생성된 상기 플라즈마를 상기 반응 챔버로 공급한다.The plasma generator may include a plasma chamber, a gas supply pipe, a waveguide, a radical sensing head, and a plasma supply pipe. The plasma chamber is where the plasma generation process is performed to generate radicals. The gas supply pipe supplies gas into the plasma chamber. The waveguide transmits the high frequency generated in the magnetron into the plasma chamber. The radical sensing head is provided in the plasma chamber to measure the amount of radicals. The plasma supply pipe supplies the plasma generated in the plasma chamber to the reaction chamber.
상기 라디칼 감지헤드가 측정한 상기 라디칼의 양에 관한 데이터를 전송받아 인식할 수 있는 수치데이터로 변환시키고 상기 수치데이터를 제어부로 전송시키는 수치변환기가 제공될 수 있다.A numerical converter may be provided for converting data regarding the amount of radicals measured by the radical sensing head into numerical data recognizable and transmitting the numerical data to a controller.
상기 제어부는 상기 수치변환기로부터 전송받은 상기 수치데이터를 분석하고 상기 분석된 수치데이터가 허용된 범위 내의 기준치를 벗어나는 경우에 인터록 신호를 발생시키도록 설정될 수 있다.The controller may be configured to analyze the numerical data transmitted from the numerical converter and generate an interlock signal when the analyzed numerical data deviate from a reference value within an allowable range.
상기 제어부로부터 상기 수치데이터를 전송받아 상기 수치데이터를 분석 및 모니터링하고 상기 분석된 수치데이터가 허용된 범위 내의 기준치를 벗어나는 경우에 인터록 신호를 발생시키는 통합 관리 시스템이 더 포함될 수 있다.The integrated management system may further include an integrated management system that receives the numerical data from the controller and analyzes and monitors the numerical data and generates an interlock signal when the analyzed numerical data deviate from a reference value within an allowable range.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the scope of the invention to those skilled in the art will fully convey. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조설비에 채택되는 플라즈마 생성기를 설명하기 위한 개략도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 생성기를 채택하는 반도체 제조설비를 보여주는 블럭도이다.1 is a schematic diagram illustrating a plasma generator adopted in a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. 2 is a block diagram showing a semiconductor manufacturing apparatus employing a plasma generator according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 플라즈마 생성기(100)는 플라즈마 챔버(101), 가스공급관(103), 도파관(105), 라디칼 감지헤드(107) 및 플라즈마 공급관(109)을 구비한다. 상기 플라즈마 챔버(101)는 플라즈마를 생성시키는 공정이 수행되는 장소로써, 라디칼이 생성되는 곳이다. 상기 가스공급관(103)은 상기 플라즈마 챔버(101)와 연통되어 가스들을 공급하는 통로의 역할을 한다. 상기 도파관(105)은 상기 가스들에 고주파가 전달되어 플라즈마가 생성되도록 상기 고주파를 전달하는 통로이다. 상기 라디칼 감지헤드(107)는 상기 플라즈마 챔버(101) 내에 상기 라디칼이 집중적으로 생성되는 부분의 아래쪽에 제공되어 상기 라디칼의 양을 감지하고 측정한다. 상기 라디칼 감지헤드(107)는 랑뮈어 탐침, QMS(Quadruple Mass Spectroscopy), OES(Optical Emission Spectroscopy) 또는 LIF(Laser Induced Fluorescence) 등의 라디칼 감지기일 수 있다. 상기 라디칼 감지헤드(107)에 의해 각 공정마다 필요한 상기 라디칼의 양을 정확히 측정할 수 있게 된다. 상기 플라즈마 공급관(109)은 상기 플라즈마 챔버(101)에서 생성된 상기 플라즈마를 공정을 수행할 반응 챔버로 공급하는 통로 역할을 한다.Referring to FIG. 1, the
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 플라즈마 생성기(100)를 채택하는 반도체 제조설비는 전원공급부(80), 마그네트론(90), 플라즈마 생성기(100), 반응 챔버(110) 및 제어부(120)를 구비한다. 상기 전원공급부(80)는 상기 마그네트론(90)으로 전원 을 공급한다. 상기 전원공급부(80)는 AC 220V의 교류 전원을 DC 360V의 직류 전원으로 변환시키고, 상기 직류 전원을 DC 수 kV의 고전압으로 상승시켜 상기 마그네트론(90)으로 전원을 공급할 수 있다. 상기 마그네트론(90)은 상기 전원공급부(80)로부터 공급받은 전원을 이용하여 고주파를 발생시키고 상기 고주파를 상기 플라즈마 생성기(100)로 전달한다. 상기 고주파의 인가 방식은 마이크로웨이브를 이용한 방식일 수 있다. 상기 마그네트론(90)에서 발생된 상기 고주파는 상기 플라즈마 생성기(100)의 상기 도파관(105)을 통하여 상기 플라즈마 챔버(101)로 전달된다. 상기 플라즈마 생성기(100)는 상기 가스공급관(103)을 통하여 가스들을 공급받아 상기 고주파를 이용하여 플라즈마를 생성시킨다. 상기 플라즈마 생성기(100)는 상기 플라즈마 공급관(109)을 통하여 상기 반응 챔버(110)로 상기 플라즈마를 공급한다. 상기 반응 챔버(110)는 상기 플라즈마를 이용하여 식각 공정, 증착 공정, 에싱 공정, 또는 주입 공정 등을 수행한다.1 and 2, the semiconductor manufacturing equipment employing the
상기 제어부(120)는 상기 전원공급부(80), 상기 마그네트론(90), 상기 플라즈마 생성기(100) 및 상기 반응 챔버(110)와 연결되어 전체적인 공정의 진행을 감지하고 제어한다. 종래에는 상기 제어부(120)가 상기 전원공급부(80) 및 상기 마그네트론(90)과 연결되어 고주파 전력값을 수집하고 공정 테스트 결과와 비교 및 분석하여 상기 라디칼의 발생량을 조절하였다. 본 발명에서는 상기 제어부(120)가 상기 전원공급부(80) 및 상기 마그네트론(90)뿐만 아니라, 상기 라디칼 감지헤드(107)를 구비하는 상기 플라즈마 생성기(100)와 연결되어 상기 라디칼 감지헤드(107)에서 감지한 상기 라디칼의 양을 직접 조절할 수 있다. 상기 플라즈마 생성기 (100)와 상기 제어부(120) 사이에 상기 라디칼 감지헤드(107)에서 감지한 정보를 인식하고 분석하기 쉬운 수치데이터로 변환시키는 수치변환기(105)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(120)는 상기 수치변환기(105)로부터 전송받은 상기 수치데이터를 분석하고 상기 분석된 수치데이터가 허용된 범위 내의 기준치를 벗어나는 경우에 인터록 신호를 발생시키도록 설정될 수 있다. 본 발명에서 상기 제어부(120)는 상기 고주파 전력값 및 상기 라디칼 발생량 두가지를 모두 감지하고 제어함으로써 더욱 정확한 플라즈마 공정이 수행되도록 한다.The
상기 제어부(120)와 연결되어 상기 제어부(120)로부터 상기 수치데이터를 전송받아 상기 수치데이터를 분석하고 모니터링하는 통합관리 시스템(130)이 더 제공될 수 있다. 일반적으로 통합관리 시스템(TEPAS;Total Equipment Prediction and Analysis System)은 반도체 제조공정에서 발생할 수 있는 설비의 각종 동작 불량을 최소화하기 위해, 설비의 동작 진행 상황을 알려주는 각종 데이터들을 실시간 분석 및 예측하여 모니터링하는 시스템이다. 상기 통합관리 시스템(130)은 상기 분석된 수치데이터가 허용된 범위 내의 기준치를 벗어나는 경우에 인터록 신호를 발생시킬 수 있다.The
상기와 같이 이루어진 본 발명에 의하면, 플라즈마 생성기가 라디칼 감지헤드를 구비하여, 라디칼의 발생량이 정확하게 감지되고 제어될 수 있도록 한다. 또한, 상기 라디칼의 발생량이 기준치에서 벗어나는 경우 공정을 일시적으로 중지시키는 인터록 신호가 발생되도록 하여 웨이퍼의 손실을 방지할 수 있다. According to the present invention made as described above, the plasma generator is provided with a radical sensing head, so that the amount of radicals can be accurately detected and controlled. In addition, the loss of the wafer can be prevented by generating an interlock signal for temporarily stopping the process when the amount of radicals is out of the reference value.
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