KR20070044531A - 반도체 식각설비의 이피디케이블 연결감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 식각설비에서 EPD 광케이블의 연결상태를 감지하는 EPD 케이블 연결감지장치에 관한 것이다.

반도체 제조용 제조설비에서 EPD케이블을 챔버에 장착할 때 EPD케이블의 연결상태를 감지하기 위한 본 발명의 반도체 식각설비의 EPD 케이블 연결감지장치는, 식각챔버의 벽면에 설치되어 상기 식각쳄버로부터 형성된 플라즈마의 파장을 투과시키는 뷰포트와, 상기 뷰포트에 연결되어 플라즈마의 파장을 전송하기 위한 EPD 케이블과, 상기 EPD 케이블의 끝단부에 형성된 제1커넥터와, 상기 뷰포트 내에 설치되어 상기 제1 커넥터를 삽입하기 위한 제2 커넥터와, 상기 제1 커넥터의 삽입유무에 따라 스위칭 온/오프되어 상기 EPD케이블의 연결유무를 감지하는 스위치와, 상기 스위치가 스위칭 오프될 시 저온 인터록을 발생하여 상기 식각챔버가 온라인되지 않도록 제어하는 콘트롤러를 포함한다.

반도체 제조용 식각장치에서 식각공정을 수행하여 예방유지보수 시 EPD케이블을 분리시켜 크리닝한 후 EPD케이블의 연결상태를 감지하여 EPD케이블이 연결되지 않을 경우 식각공정을 진행하지 못하도록 하여 식각공정 시 웨이퍼의 과도식각으로 인해 웨이퍼 로스가 발생하는 것을 방지한다.

식각시간, 뷰포트, EPD케이블 연결감지

Description

반도체 식각설비의 이피디케이블 연결감지장치{EQUIPMENT FOR SENSING CONNECTION STATE OF EPD CABLE IN SEMICONDUCTOR ETCHING DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 식각장치의 단면도

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 EPD 케이블(300)의 연결구조도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 식각쳄버 200: 뷰포트

202: 제2 커넥터 204: 스위치

300: EPD케이블 302: 제1커넥터

400: EPD 콘트롤러 500: 콘트롤러

본 발명은 반도체 식각설비의 EPD 케이블 연결감지장치에 관한 것으로, 특히 반도체 식각설비에서 EPD 광케이블의 연결상태를 감지하는 EPD 케이블 연결감지장치에 관한 것이다.

통상적으로 반도제기판 제조 공정에서, 반도체, 유전체, 및 도체 물질, 예를 들어 폴리실리콘, 이산화 실리콘, 및 알루미늄층은 기판상에 증착되고 게이트, 비아, 콘택홀 또는 상호배선 라인의 패턴을 형성하도록 식각된다. 기판상에 증착되는 물질층들은 전형적으로 화학적 기상 증착(CVD), 물리적 기상 증착, 또는 산화 및 질화 공정에 의해 형성된다. 예를 들어, CVD 공정에서, 반응성 가스는 기판상에서 물질층을 증착시키기 위해 분해되며 PVD 공정에서는 기판상에 물질을 증착시키기 위해 타겟이 스퍼터링된다. 산화 및 질화 공정에서, 산화층 또는 질화층은, 전형적으로 이산화 실리콘층 또는 질화 실리콘층이 기판 상에 형성된다. 식각공정에서, 포토레지스트의 패턴화된 마스크층 또는 하드 마스크가 포토리소그라픽 방법에 의해 기판상에 형성되어, 기판의 노출부가 Cl2, HBr 또는 BCl3와 같은 활성화된 가스에 의해 식각된다.

이러한 공정에서는, 예정된 스테이지에서 기판의 처리과정을 중단시키는 것이 요구된다. 예를 들어, 종래의 식각 공정에서 기판의 얇은 층만을 식각한 후에 식각 공정을 중단시키기는 어렵다. 그 예로서, 게이트 구조의 식각에 있어, 가능한 예정되고 허용 가능한 값에 가깝게 하부 게이트 산화층의 나머지 두께를 식각한 후 식각 공정이 하부의 어떠한 폴리실리콘 또는 실리콘도 손상시키지 않도록하는 것이 바람직하다. 게이트 산화층은 고속 집적 회로의 제조시에 얇아지고 두꺼워져 하부 게이트 산화층으로의 오버식각 없이 상부 폴리실리콘층을 정확히 식각하기가 어렵다. 또 다른 예로서는, 증착, 산화 및 질화 공정에서 제어되고 예정된 두께를 갖는 층을 형성하고, 원하는 두께의 층이 얻어지면 공정을 정확히 중단시키는것이 바람 직하다.

그런데, 웨이퍼 위에 형성된 식각해야 할 물질층의 두께는 단차 등으로 인해 웨이퍼 전반에 걸쳐 항상 일정한 것은 아니며, 식각작용도 웨이퍼 전면에 걸쳐 고르게만 이루어지는 것은 아니다. 따라서, 원하는 부분에서 원하는 물질층을 완전히 식각하기 위해서는 충분한 시간을 공정에 할애해야 한다.

따라서, 반도체 제조 시 플라즈마 식각에서는 일정 시간동안 공정을 진행시키는 방법 외에 공정의 특정 시점을 찾아 식각 조건을 바꾸는 방법을 많이 사용하고 있다. 즉, 특정 시점 전에는 식각속도를 빠르게 할 수 있는 조건을 선택하여 공정을 진행시키고, 특정 시점 후에는 식각속도는 느려도 하부막과의 선택비가 높은 조건을 선택하여 공정을 진행시키는 방법을 사용하게 된다.

이때, 공정의 특정 시점은 식각할 물질층 하부의 막질이 드러나는 시점을 의미하며, 이 시점을 찾는 것을 EPD(End Point Detection)라 한다. 그리고 이 시점 전까지의 공정을 주식각(Main Etch), 이 시점 후의 식각공정을 과도식각(Over Etch)라 한다.

이렇게 단계를 나누어 이루어지는 식각 방법에서는 EPD 방법이 중요한 역할을 한다. EPD 방법에는 여러 가지가 있으나, 공정챔버에서 플라즈마에서 발생하는 에미션을 모노크로메터를 사용하여 측정하고, 특정 물질에 고유한 파장이 가능하면 피크(Peak) 형태로 검출되는지를 알아보는 방법이 많이 사용된다. 엔드포인트 검출(END POINT DETECTION:EPD) 방법은 식각, 증착, 산화 또는 질화 공정의 엔드포인트를 측정하는데 사용된다. 엔드포인트 측정 방법은 예를 들어, 본 발명의 명세서에 서 참조로 하는 미국 특허 4,328,068호에 지시된 것처럼 챔버에 형성된 플라즈마의 방출스펙트럼을 식각되는 층의 조성물 변화에 상응하는 화학적 조성물의 변화를 결정하여 분석하는 플라즈마 방출 분석법을 포함한다. 또 다른 예로서, 본 명세서에서 참조로 하는 또 다른 예로서 미국 특허 5,362,256호에서는 선택된 파장에서 플라즈마 방출 세기를 모니터링하고 나머지 막 두께, 식각비, 식각 균일성 및 식각 엔드포인트와 플라즈마 방출 세기에서의 변화량과 관련하여 식각 또는 증착과정을 모니터링하는 방법을 개시한다. 전체 층의 처리 공정이 완성되기 전에 공정 엔드포인트를 측정하는데 유용한 또 다른 엔드포인트 검출 시스템으로 타원편광 반사 측정법(ellipsometry)을 이용한다. 이 방법에서는, 편광 빔이 식각되는 층의 표면에서 반사되어 층이 식각됨에 따라 발생하는 반사된 광의 크기에서의 위상 이동 및 변화를 측정하여 분석되며, 이는 본 명세서에서 모두 참조로 하는 미국특허 3,974,797 및 3,824,017호에 개시되어 있다. 편광 필터가 기판의 표면에서 반사되는 편광 빔의 위상 변화를 측정하는데 사용된다.

또 다른 엔드포인트 검출 방법으로 간섭 측정법이 있다. 예시적 방법은 본 명세서에서 참조로하고 있는 Maydan 등의 미국특허 4,618,262호에 개시되어 있는 것으로, 레이저 빔이 기판상에서 처리되는 층으로 향하는 레이저 간섭계가 개시되어있다. 레이저 및 관련된 모니터링 시스템은 처리되는 층에 따라 측정된 반사율 곡선을 제공한다. 예비 선택된 식각 깊이가 반사율 신호의 최대 또는 최소의 수를 계산함으로써 또는 신호의 중단(cessation)에 기초하여 식각 공정의 마지막을 인식함으로써 도달하는지를 컴퓨터가 계산한다.

이러한 식각공정에서는 공정의 진행에 의해서 포토레지스트 패턴의 탄소(C)성분과 반응가스가 화학반응함에 따라 폴리머(Polymer) 등의 불순물이 웨이퍼 상에 형성된다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 패턴 및 폴리머 등의 불순물을 제거하는 애싱(Ashing)공정을 진행하고 있다. 애싱쳄버는 내부 상부에 설치된 개스분배판(GAS DISTRIBUTION PLATE)과, 플라즈마 튜브와, 척과, 히팅램프로 구성되어 있으며, 알에프 플라즈마를 형성시켜 포토레지스트를 제거하기 위한 애싱공정을 진행한다.

이러한 반도체 제조설비는 식각챔버와 EPD콘트롤러 사이에 EPD케이블로 연결되어 있으며, 고주파 온타임(RF ON TIME)과 웨이퍼 카운터를 기준으로 EPD케이블을 분리시킨 후 식각챔버를 크리닝하게 된다. 이때 식각챔버의 예방유지보수(PM)를 위해 크리닝을 완료한 후 EPD케이블을 연결시키지 않고 식각공정을 진행할 경우 알루미늄이 과도하게 식각되어 웨이퍼 로스가 발생하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 반도체 제조용 제조설비에서 EPD케이블을 식각챔버에 장착할 때 EPD케이블의 연결상태를 감지하는 EPD케이블 연결감지장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 식각설비의 EPD 케이블 연결감 지장치는, 식각챔버의 벽면에 설치되어 상기 식각쳄버로부터 형성된 플라즈마의 파장을 투과시키는 뷰포트와, 상기 뷰포트에 연결되어 플라즈마의 파장을 전송하기 위한 EPD케이블과, 상기 EPD 케이블의 끝단부에 형성된 제1커넥터와, 상기 뷰포트 내에 설치되어 상기 제1 커넥터를 삽입하기 위한 제2 커넥터와, 상기 제1 커넥터의 삽입유무에 따라 스위칭 온/오프되어 상기 EPD케이블의 연결유무를 감지하는 스위치와, 상기 스위치가 스위칭 오프될 시 저온 인터록을 발생하여 상기 식각챔버가 온라인되지 않도록 제어하는 콘트롤러를 포함함을 특징으로 한다.

상기 스위치는 상기 제2커넥터의 내부에 설치되어 있음을 특징으로 한다.

상기 스위치가 스위칭 오프될 시 상기 식각챔버에서 식각공정이 진행되지 않도록 제어함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 식각장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 애싱공정 또는 에칭공정 시 플라즈마를 형성시키는 쳄버(100)와, 상기 식각챔버(100)의 벽면에 설치되어 상기 쳄버(100)로부터 형성된 플라즈마의 파장을 투과시키는 뷰포트(VIEW PORT QUARTZ)(200)과, 상기 뷰포트(200)에 연결되어 플라즈마의 파장을 전송하기 위한 EPD케이블(300)과, 상기 EPD케이블(300)을 통해 전송되어오는 플라즈마의 파장을 읽어들여 정확한 스트립시간을 계산 하여 EPD종료시점에서 전압값을 체크하여 설정전압보다 높을 시 인터록신호(Interlock)를 발생하기 위한 EPD 콘트롤러(400)로 구성되어 있다.

상기 식각챔버(100)는 반응실벽(205)으로 둘러싸여 웨이퍼를 식각하기 위한 반응실(201)이 형성된다. 반응실(201) 상부에는 덮개(210)가 결합되어 반응실(201)을 밀폐하며 반응실(201) 내부의 온도를 유지한다. 즉, 반응실벽(205)과 덮개(210)가 결합되어 반응실(201) 공간이 형성된다. 덮개(210)는 중앙에 반응가스를 공급하는 슬릿형 공급부(215)가 마련되어 있다. 반응실(201) 내에는 웨이퍼가 탑재되는 척(220)이 설치되어 있고, 웨이퍼를 승강하는 리프트 핀(225)이 그 아래에 설치되어 있다. 척(220)의 가장자리 상부에는 플라즈마를 모으기 위한 포커스링(230)이 마련된다. 척(220)의 하부에는 케소드(235)가 위치하며, 반응실(201)은 터보분자 펌프(240)에 연결되어 고진공을 유지한다.

반응실(201)의 외벽에는 가공될 웨이퍼의 인입에 관계하는 슬릿포트(250)가 설치되고, 다른 쪽에 마련되고 빛을 통과시켜 주는 투명한 윈도우에는 뷰 포트(300)가 설치된다. 뷰 포트(300)는 윈도우에 브라켓(미도시)으로 장착될 수 있다. 반응실(201)에는 반응실(201)에서 발생되는 부산물이 반응실벽(205)에 닿지 않도록 하기 위하여 반응실벽 라이너(255), 슬릿포트 라이너(260) 및 뷰 포트 라이너(305)도 구비할 수 있다.

뷰 포트(300)는 반응실(201)에서 방출되는 빛을 전달하는 납작한 몸체에 리세스를 구비한 것이다. 이 리세스에 맞닿아 설치되는 EPD케이블(300)은 EPD 콘트롤러(400)까지 빛을 전송한다. EPD 콘트롤러(400)는 EPD케이블(300)로부터 받은 빛의 파장을 분석하여 식각 종료점을 검출한다. 이때, 플라즈마에서 발생한 에미션을 모노크로미터를 사용하여 측정하고 특정 물질에 고유한 파장을 검출하여 그 파장의 에미션 세기의 급격한 변화 시점을 찾아내는 방법을 사용한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 EPD 케이블(300)의 연결구조도이다.

EPD케이블(300)과, 상기 EPD 케이블(300)의 끝단부에 형성된 제1커넥터(302)와, 뷰포트(200) 내에 설치되어 상기 제1 커넥터(302)를 삽입하기 위한 제2 커넥터(202)와, 상기 제2커넥터(202)의 내부에 설치되어 상기 제1 커넥터(302)의 삽입유무에 따라 스위칭 온/오프되어 EPD케이블(300)의 연결유무를 감지하는 스위치(204)와, 상기 스위치(204)가 스위칭 오프될 시 저온 인터록을 발생하여 식각챔버(100)가 온라인되지 않도록 제어하는 콘트롤러(500)로 구성 되어 있다.

상술한 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.

쳄버(100)는 식각공정 시 개스와 마이크로파 파워가 공급되면 반응실(201)내에 플라즈마를 형성시켜 막이 증착된 포토레지스트 및 폴리머 웨이퍼를 식각한다.

이때 뷰포트(200)은 상기 쳄버(100)로부터 형성된 플라즈마의 파장를 감지할 수 있도록 투과시킨다. EPD케이블(300)은 상기 뷰포트(200)로부터 투과된 플라즈마의 파장을 EPD 콘트롤러(400)로 전송한다. EPD 콘트롤러(400)는 상기 EPD케이블(300)을 통해 전송되어오는 플라즈마의 파장을 읽어들여 정확한 식각시간 및 EPD종료시점을 인식한다. 이와 같이 식각챔버(100)는 식각공정을 수행한 후 일정시간 사용을 하게 되면 예방유지보수를 위해 크리닝을 하게 된다. 엔지니어는 크리닝 시 식각챔버(100)의 EPD케이블(300)을 분리하고 식각챔버(100)의 내부를 크리닝한다. 식각챔버(100)의 크리닝이 완료되면 엔지니어는 식각공정을 진행하기위해 EPD케이블(300)의 제1 커넥터(302)를 제2 커넥터(202)에 삽입하여 연결시켜야 한다. 상기 제1 커넥터(302)가 제2 커넥터(202)에 삽입되면 상기 제1 커넥터(302)에 의해 스위치(204)가 스위칭 온된다. 콘트롤러(500)는 스위치(204)가 스위칭 온되면 제2 커넥터(202)에 제1 커넥터(302)가 삽입되어 EPD케이블(300)이 연결된 것으로 감지하여 식각챔버(100)에서 식각공정이 진행할 수 있도록 제어한다. 그러나 콘트롤러(50)는 스위치(204)가 스위칭 오프되면 제2 커넥터(202)에 제1 커넥터(302)가 삽입되지 않아 EPD케이블(300)이 연결되지 않은 것으로 감지하여 식각챔버(100)에서 식각공정이 진행되지 않도록 제어한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 제조용 식각장치에서 식각공정을 수행하여 예방유지보수 시 EPD케이블을 분리시켜 크리닝한 후 EPD케이블의 연결상태를 감지하여 EPD케이블이 연결되지 않을 경우 식각공정을 진행하지 못하도록 하여 식각공정 시 웨이퍼의 과도식각으로 인해 웨이퍼 로스가 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 반도체 식각설비의 EPD 케이블 연결감지장치에 있어서,

   식각챔버의 벽면에 설치되어 상기 식각쳄버로부터 형성된 플라즈마의 파장을 투과시키는 뷰포트와,

   상기 뷰포트에 연결되어 플라즈마의 파장을 전송하기 위한 EPD케이블과,

   상기 EPD 케이블의 끝단부에 형성된 제1커넥터와,

   상기 뷰포트 내에 설치되어 상기 제1 커넥터를 삽입하기 위한 제2 커넥터와,

   상기 제1 커넥터의 삽입유무에 따라 스위칭 온/오프되어 상기 EPD케이블의 연결유무를 감지하는 스위치와,

   상기 스위치가 스위칭 오프될 시 저온 인터록을 발생하여 상기 식각챔버가 온라인되지 않도록 제어하는 콘트롤러를 포함함을 특징으로 하는 반도체 식각설비의 EPD케이블 연결감지장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스위치는 상기 제2커넥터의 내부에 설치되어 있음을 특징으로 하는 반도체 식각설비의 EPD케이블 연결감지장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 콘트롤러는,

   상기 스위치가 스위칭 오프될 시 상기 식각챔버에서 식각공정이 진행되지 않도록 제어함을 특징으로 하는 반도체 식각설비의 EPD케이블 연결감지장치.

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