KR20070091461A - 검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치 - Google Patents

검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20070091461A
KR20070091461A KR1020060021003A KR20060021003A KR20070091461A KR 20070091461 A KR20070091461 A KR 20070091461A KR 1020060021003 A KR1020060021003 A KR 1020060021003A KR 20060021003 A KR20060021003 A KR 20060021003A KR 20070091461 A KR20070091461 A KR 20070091461A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
detection window
chamber
plasma
etching apparatus
etching
Prior art date
Application number
KR1020060021003A
Other languages
English (en)
Inventor
서한재
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060021003A priority Critical patent/KR20070091461A/ko
Publication of KR20070091461A publication Critical patent/KR20070091461A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H01J37/32963—End-point detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Abstract

검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치를 제공한다. 상기 플라즈마 식각 장치는 웨이퍼에 대해 플라즈마 식각공정이 진행되는 챔버와, 상기 챔버의 일측 개구부에 삽입체결되어 상기 식각공정 중에 방출되는 광을 상기 챔버의 외부로 투과시키기 위한 검출창, 및 상기 검출창을 투과한 광의 파장을 검사하여 식각 종말점을 검출하는 분광유닛을 구비하며, 상기 검출창은 내플라즈마성 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
검출창, 센서, 분광유닛, 사파이어 글래스

Description

검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치{plasma etching apparatus having detection window}
도 1은 본 발명에 따른 검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 A에 대한 부분 확대도이다.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
100 : 플라즈마 식각 장치
120 : 챔버 리드
125 : 가스 공급부
130 : 캐소드
140 : RF 발생기
170 : 검출창
180 : 분광유닛
182 : 분광기
185 : 센서
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식각 공정이 이루어지는 챔버에서 방출되는 파장을 투과시키는 검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다. 이에 따라, 상기 반도체 장치의 집적도 향상을 위한 주요한 기술로서 막 형성 기술 또는 식각 기술 등과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구도 엄격해지고 있다.
상기 미세 가공 기술 중에서 상기 식각 기술은 기판 상에 형성시킨 막들의 소정 부위를 제거하여 상기 막들을 원하는 패턴으로 가공하는 기술로써, 0.15㎛ 이하의 디자인 룰(design rule)을 요구하는 최근의 반도체 장치의 제조에서는 플라즈마를 이용하는 건식 식각 장치를 주로 사용한다.
상기 건식 식각 장치는 식각시 발생하는 부산물의 파장 변화를 감지하여 식각 종료점을 검출하기 위해 일반적으로 널리 사용되는 발광 분광 분석기(Emission spectroscope)가 구비될 수 있다. 더불어 상기 식각이 이루어질때 발생하는 반응물들은 통과시키지 않고 상기 반응물들의 파장만을 투과시키는 검출창이 챔버의 일측 벽면에 구비될 수 있다. 상기 발광 분광 분석기는 사용하기가 용이하고, 감도가 높으며, 식각 대상물과 식각 부산물에 대한 유용한 정보를 제공해주기 때문이다. 상기 발광 분광 분석기는 챔버의 측벽에 장착된 검출창을 통과하는 파장의 발광 강도의 변화를 측정한다. 원자 또는 분자들은 각 물질들에 고유한 분광선을 방출하며 분광의 강도는 플라즈마 상태에 있는 물질들의 상대적인 농도에 대한 함수로서 나타난다.
상기 발광 분광 분석기가 채용되지 않는 기존의 경우에는 상기 검출창은 단순히 뷰포트(view port)의 역할만 수행했고, 플라즈마에 시력보호 및 안전 차원에서 상기 검출창을 UV 필터와 일반 석영(Quartz) 재질로 중첩하여 사용하였다. 이후 발광 분광 분석기가 도입됨에 따라 UV 필터가 플라즈마 스펙트럼을 방해하면서 원하는 모니터링이 불가하므로 상기 UV 필터를 제거했는데, 잔존하는 석영 재질의 경우 플라즈마 식각 과정 동안에 플라즈마 및 공정 가스에 의한 식각으로 결함이 발생하게 되는 문제점이 있다.
상기 검출창이 플라즈마에 의해 식각이 진행되면 챔버 리크(leak)의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 검출창이 식각됨으로써 교체가 이루어질 수 있는데, 잦은 검출창의 교체로 인해서 비용이 증가할 수 있고, 정비작업으로 인해서 공정 진행이 늦어지는 단점이 있게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내플라즈마성이 좋은 재질로 상기 검출창을 변경함으로써 챔버리크를 방지하고, 이로 인하여 플라즈마 스펙트럼의 안정적인 취득이 가능하도록 함에 있다.
상기와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 플라즈마 식각 장치는 반도체기판에 대해 플라즈마 식각공정이 진행되는 챔버와, 상기 챔버의 일측 개구부에 삽입체결되어 상기 식각공정 중에 방출되는 광을 상기 챔버의 외부로 투과시키기 위한 검출창, 및 상기 검출창을 투과한 광의 파장을 검사하여 식각 종말점을 검출하는 분광유닛을 구비하며, 상기 검출창은 내플라즈마성 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 검출창은 복수개로 이루어지되, 상기 챔버의 둘레를 따라서 일정한 간격을 유지한 채 배치될 수 있다.
또한, 상기 내플라즈마성 재질은 사파이어 글래스로 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 한편, 첨부된 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위해 다소 과장되어진 것으로 이해되는 것이 바람직하며, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 플라즈마 식각장치(100)는 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 벽면에 형성된 개구부(112)에 삽입설치되는 검출창(170), 및 상기 검출창(170)을 투과한 광의 파장을 검사하여 식각 종말점을 검출하는 분광유닛(180)을 구비한다. 또한, 상기 플라즈마 식각장치(100)는 상기 챔버(110)의 외측 둘레에 배치되는 자석(150)과, 상기 챔버(110)와 연통되도록 배치되는 배기유닛(160)을 포함할 수 있다.
상기 챔버(110)는 상부에 배치되는 챔버 리드(120)와, 상기 챔버(110) 내부에 웨이퍼(W)가 안착되도록 마련된 척(132)과, 상기 챔버(110)의 내부로 플라즈마 분위기를 형성하기 위한 반응 가스를 공급하는 가스공급부(125)를 구비한다. 상기 가스공급부(125)는 챔버(110) 내부로 공정 가스를 공급할 수 있도록 그 내부에 노즐(125a)을 구비한다.
상기 챔버 리드(120)는 내부에 전극(미도시)을 구비할 수 있는데, 이 경우상기 전극과 상기 척(132)은 공정챔버(110) 내부에서 대향하는 평행판 형태로 배치되며, 그 사이의 영역에서 플라즈마가 발생된다. 상기 전극과 척(132)은 일반적으로 실린더 형상이며 대칭으로 배열된다. 즉, 상기 챔버 리드(120)는 접지되어 있는 공정챔버(110)와 전기적으로 접속되어 상부 전극으로서의 역할을 수행할 수 있다.
상기 척(132)은 웨이퍼(W)를 지지하는 척으로써 기능을 하며, 공정이 진행되는 동안 웨이퍼(W)를 붙들고 있다. 상기 척(132)의 하부에는 RF Bias Power를 공급하는 역할을 하는 캐소드(130)가 배치될 수 있고, 상기 캐소드(130)에는 RF 전력을 공급하는 RF 발생기(140)가 연결되어 RF 전력을 공급하게 된다. 상기 캐소드(130)와 RF 발생기(140) 사이에는 반사 전력을 최소화함으로써 챔버(110)내의 플라즈마로 RF 전력의 전달을 증가시키는 임피던스 매칭부(190)가 배치되어 있다.
상기 검출창(170)은 챔버(110) 내부의 플라즈마 반응물들이 챔버(110) 외부로 방출되는 것을 방지하고 스펙트럼 파장을 투과시킬 수 있도록 한다. 상기 검출창(170)은 원통형의 몸체(172) 및 상기 몸체(172)의 외측면으로부터 단차지게 연장 형성된 플랜지부(174)로 구성되어 있다. 상기 검출창(170)은 스크류(175)에 의해 챔버(110)에 고정될 수 있다. 상기 검출창(170)과 챔버(110) 사이에는 실링부재(176)가 삽입되어 챔버(110)로부터 기체 반응물들이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기 챔버(110) 내에서 웨이퍼(W)에 대해 식각이 진행되는 경우에 불규칙하게 방출되는 파장을 좀 더 다각도로 관찰하기 위해서, 상기 검출창(170)은 챔버(110)의 둘레에 복수개가 일정 간격을 유지한 채 배치될 수 있다. 따라서, 상기 챔버(110) 외부로 나오는 플라즈마 파장에 대해서 다량의 데이터를 확보할 수 있게 됨으로써 정확한 파장 분석이 가능하게 된다.
상기 검출창(170)의 내면이 챔버(110) 내의 플라즈마 이온 등에 의해 식각 되는 경우에는 챔버 누설의 문제가 생길 수 있으므로, 검출창(170)은 플라즈마에 의해 식각이 진행되기 어려운 재질 즉, 내플라즈마성 재질로 형성해야 한다. 바람직하게, 표면 경도가 높은 사파이어(sappire)로 형성할 수 있다.
상기 사파이어는 강학적으로 커런덤(corundum,강옥)의 한종류이다. 투명 또는 반투명의 유리 재질이며 모스경도 9정도를 갖고 있다. 다시 말하면, 다이아몬드(모스경도 10)의 한 단계 아래의 경도를 유지하고 있으며 베르누이법등의 인공 합성에 의해 다량 생산이 가능할 수 있다.
상기 분광유닛(180)은 검출창(170)을 투과하는 광을 감지하는 센서(185)와, 상기 센서(185)에서 감지된 광에 대한 파장을 분석하는 분광기(182), 및 상기 센서(185)와 분광기(182) 사이에서 전기적 신호를 전달하는 광섬유(183)등을 구비할 수 있다. 상기 센서(185)는 브라킷(187)에 고정되어지고, 상기 브라킷(187)은 스크류(189)에 의해 챔버(110) 벽면에 고정되게 된다.
한편, 상기 플라즈마 식각 장치(100)는 컨트롤러(195)를 더 구비할 수 있다. 상기 컨트롤러(195)는 RF 발생기(140), 임피던스 매칭부(190), 자석(150), 및 분광기(182)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 컨트롤러(195)는 분광기(182)로부터 파장 분석 데이터를 제공받은 후 RF 발생기(140) 및 임피던스 매칭부(190)를 통하여 캐소드(130)에 RF 전력의 인가를 제어한다. 또한, 상기 컨트롤러(195)는 자석(150)에 연결되어 자장의 크기 및 회전 속도를 조절한다.
즉, 상기 컨트롤러(195)는 메모리 내에 저장된 프로그램을 통해 저장된 처리 방법에 따라 플라즈마 식각 장치(100)의 구성요소가 원활하게 작동할 수 있도록 한다.
이하, 다시 도 1을 참조하여, 상기 플라즈마 식각 장치(100)의 작용 과정을 설명하면 다음과 같다. 챔버(110) 내부에 자석(150) 및 캐소드(130) 등을 통하여 전기장 및 자기장이 형성된 후에 가스 공급부(125)를 통해 공정가스가 분사되면, 챔버(110) 내부의 전위차로 공정가스의 이온화가 진행되어 양전하와 전자, 즉 플라즈마 이온이 생성되게 된다.
상기 플라즈마 이온에 의해 식각이 진행되는 동안 플라즈마로부터의 광성분이 검출창(170)을 투과한 이후, 센서(185)와 광섬유(183)를 통하여 분광기(182)로 전달된다. 이후 상기 분광기(182)에서 광성분을 분광시킨 후 특유한 파장에서 방출되는 분광의 강도를 분석하여 식각 종말점에 도달하면 이를 감지하여 식각을 종료하게 된다.
상기 식각 과정 중에 컨트롤러(195)는 분광기(182)로부터 분광데이터를 전송받아 RF 발생기(140), 임피던스 매칭부(190), 및 자석(150)을 제어하여 플라즈마 생성율 등을 조절함으로써 웨이퍼(W)에 대한 식각률을 제어할 수 있게 된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 검출창을 플라즈마에 의한 식각이 용이하지 아니하도록 내식각성 재질로 변경함으로써, 플라즈마 반응물의 파장 변화에 의한 스펙트럼의 안정적인 취득을 가능하게 하고, 상기 검출창의 식각으로 인한 챔버 리크의 발생을 방지할 수 있게 한다. 또한, 상기 검출창의 식각으로 인 해 교체를 진행할 경우에 발생할 수 있는 시간적, 경제적인 손실을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 웨이퍼에 대해 플라즈마 식각공정이 진행되는 챔버;
    상기 챔버의 일측 개구부에 삽입체결되고, 상기 식각공정 중에 방출되는 광을 상기 챔버의 외부로 투과시키는 검출창; 및
    상기 검출창을 투과한 광의 파장을 검사하여 식각 종말점을 검출하는 분광유닛을 포함하며,
    상기 검출창은 내플라즈마성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출창은 복수개로 이루어지되, 상기 챔버의 둘레를 따라서 일정한 간격을 유지한 채 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내플라즈마성 재질은 사파이어 글래스로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 식각 장치.
KR1020060021003A 2006-03-06 2006-03-06 검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치 KR20070091461A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060021003A KR20070091461A (ko) 2006-03-06 2006-03-06 검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060021003A KR20070091461A (ko) 2006-03-06 2006-03-06 검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070091461A true KR20070091461A (ko) 2007-09-11

Family

ID=38689248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060021003A KR20070091461A (ko) 2006-03-06 2006-03-06 검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070091461A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101143627B1 (ko) * 2009-12-30 2012-05-09 에스케이하이닉스 주식회사 식각 장치 및 이를 이용한 얼터네이팅 위상반전 마스크의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101143627B1 (ko) * 2009-12-30 2012-05-09 에스케이하이닉스 주식회사 식각 장치 및 이를 이용한 얼터네이팅 위상반전 마스크의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6562186B1 (en) Apparatus for plasma processing
KR100786887B1 (ko) 챔버로부터의 배출물을 모니터링하는 방법 및 장치와, 챔버 클리닝 장치
US7632419B1 (en) Apparatus and method for monitoring processing of a substrate
KR100959659B1 (ko) 플라즈마처리장치
KR20050053715A (ko) 플라즈마 처리 시스템을 구비한 광학 시스템용 장치 및방법
JP2000349070A (ja) プラズマ処理装置、プラズマ処理監視用窓部材及びプラズマ処理装置用の電極板
US7738976B2 (en) Monitoring method of processing state and processing unit
TWI498965B (zh) Plasma etching apparatus and plasma etching method
US6077387A (en) Plasma emission detection for process control via fluorescent relay
US5284547A (en) Plasma-process system with batch scheme
KR101563634B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
KR100688980B1 (ko) 플라즈마 모니터링장치와 플라즈마 모니터링 방법
KR101591961B1 (ko) 플라즈마 처리 챔버의 플라즈마 상태 분석 장치 및 방법
US6863772B2 (en) Dual-port end point window for plasma etcher
KR20070091461A (ko) 검출창을 구비한 플라즈마 식각 장치
KR101937335B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
US20070215043A1 (en) Substrate processing apparatus, deposit monitoring apparatus, and deposit monitoring method
JP3727620B2 (ja) 計測用窓部を備えたプラズマ処理装置
KR20070018404A (ko) 플라즈마 식각 장치
JP2003163203A (ja) 半導体製造装置
KR20070001344A (ko) 종말점 검출 장치 및 이를 갖는 플라즈마 식각 장치
CN112368798B (zh) 具有分离格栅的等离子体加工设备中的空气泄露检测
TWI839450B (zh) 藉由偵測在具有分離網格電漿處理裝置內氮存在的漏氣偵測方法
JPH056873A (ja) エツチング終点検出方法およびエツチング装置
JP2006245509A (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination