KR20070109381A - 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조 - Google Patents

Abstract

식각 종말점 검출의 신뢰성을 개선할 수 있는 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조가 개시되어 있다. 본 발명에 따른 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조는, 프로세스 챔버의 측벽에 분해 조립 가능하게 단차를 가지면서 설치되며 내부 광수용 단부를 통해 챔버 내부의 식각 파장을 받는 뷰 포트와; 상기 뷰 포트에 직접적으로 홀딩되어 고정되며 광케이블의 외부를 구성하는 광케이블 크래드와; 상기 광케이블 크래드의 내부에 둘러쌓여 상기 뷰 포트를 통하여 전달되는 상기 프로세스 챔버내의 광파장을 외부로 전달하기 위한 광섬유 코어를 구비한다. 상기한 본 발명의 뷰 포트 연결구조에 따르면, 광케이블이 프로세스 챔버의 측벽에 근접하여 설치되기 때문에 프로세스 챔버 내의 광파장 검출에 대한 신뢰성이 증대되어 식각 종말점을 정확히 검출할 수 있는 효과가 있다.

반도체 소자 제조설비, 식각 종말점, 광케이블, 뷰 포트

Description

식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조{Connecting structure of view port for use in end point detector}

도 1은 통상적인 식각 종말점 검출장치의 개략적 블록 구조도

도 2는 종래기술에 따른 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결 구조도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결 구조도

본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 제조장비에 관한 것으로, 특히 식각공정의 진행 시에 식각 정지를 검출하기 위한 식각 종말점 검출장치에서의 뷰 포트 연결구조에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터 등과 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 메모리 등과 같은 반도체 소자의 기능도 비약적으로 발전하고 있다. 최근의 반도체 제품들의 경우, 경쟁력 확보를 위해 낮은 비용, 고품질을 위해 필수적으로 제품의 고집적화가 요구된다. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트 산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업등을 포함하는 스케일 다운이 수반되어지며, 그에 따라 반도체 제조 공정 및 제조 시스템(장비)도 다양한 형태로 발전되어 지고 있는 추세이다. 특히, 하이 퍼포먼스 디바이스를 사용자들이 요구함에 따라 그러한 반도체 소자를 제조하는 제조 장비의 기능이나 동작 퍼포먼스는 매우 중요하게 대두되고 있다.

상기한 바와 같이 반도체소자가 고 집적화 됨에 따라 그 복잡한 구조로 인하여 여러 단위요소의 표면에는 많은 굴곡이 생긴다. 따라서, 굴곡진 표면을 평탄화 하는 공정이 필요하게 되는 데, 이러한 표면 평탄화 공정은 이 후의 공정을 용이하게 하고 디바이스 특성을 향상시키기 위한 것으로 반도체 디바이스의 신뢰성을 향상시키기 위해 필수 불가결한 기술이다.

반도체 제조장비중 식각 종말점 검출장치는 금속배선을 덮는 평탄화층 예컨대 SOG(Spin OnGlass)의 식각진행을 종료하기 위해 식각 종말점 검출을 수행할 수 있는 능력을 갖는 장치이다.

도 1에는 일반적인 반도체 제조장비의 식각 종말점 검출장치의 일예가 도시된다. 도면을 참조하면, 식각공정을 진행시키는 챔버(318)의 일측에 설치되어 식각 진행 시에 발생되는 특정 반응생성물에 대한 광파장이 통과되도록 하는 필터(330)와, 상기 필터에서 출력된 특정파장을 확대하여 출력하는 광배율부(photomultiplier:331)와, 광배율부(331)에서 확장되어 출력된 특정파장을 빛의 간섭효과를 이용하여 전기적인 신호로 변환, 증폭시키어 출력하는 증폭부(332)와, 증폭부에서 증폭된 출력신호의 시간에 따른 변화를 나타내는 팬레코더(335)와, 증 폭부에서 증폭된 출력신호에 의해 식각종말점을 검출하는 종말점 검출부(333)와, 종말점 검출부의 검출신호에 의해 식각공정의 정지여부를 판단하는 제어부(340)로 구성된다. 여기서, 상기 챔버(318)는 일측에는 공정가스가 주입되는 공정가스 공급부(308)와, 타측에는 공정부산물이 배기되는 배기부(310)가 설치되고, 내부에는 고주파전력을 인가하는 상부전극(306)과, 상부전극(306)과 일정간격으로 이격되어 설치되어 상면에 웨이퍼(302)가 안착되는 하부전극(304)이 설치된다. 이때, 하부전극(304)은 접지에 연결된다. 공정가스 공급부(308)로 부터는 비활성 기체인 아르곤가스를 챔버(300) 내부로 공급하고, 고주파전력을 상부 및 하부전극(302)(306)에 가하면, 아르곤가스가 고주파전력에 의해 플라즈마 내의 높은 에너지를 갖고 있는 중성의 아르곤가스 이온과 전자로 이온화된다. 고주파전력으로 가속된 전자는 분자와의 탄성충돌을 거쳐 고에너지를 얻고 다음에 분자와 비탄성 충돌하여 전리, 여기하여 플라즈마를 발생시키어 챔버(318) 내에서는 웨이퍼(302)의 식각공정이 행해진다. 이 때, 플라즈마 내 반응생성물에서 방출되는 특정 파장의 빛은 광 집속부(320)을 통해 필터(330)에 통과되면서 필터링되어 광배율부(331)에 인가된다. 이 때, 필터링된 빛은 광배율부에서 특정 파장을 빛의 간섭효과를 이용하여 전기적인 신호로 변화한 후, 증폭부를 통해 증폭되어 팬레코더(335)에 나타난다. 그리고 증폭부(332)에서 증폭된 출력신호의 시간에 따른 변화는 팬 레코더(335)를 통해 확인할 수 있다. 한편, 증폭부(332)에서 증폭된 출력신호를 수신하는 종말점 검출부(333)는 식각 종말점을 검출하며, 제어부(340)는 식각공정의 정지여부를 판단한다. 여기서, 상기 종말점 검출부(333)는 평탄화층에서 검출되는 파장을 이용하여 식각 종말점을 검출하므로 광파장의 구별이 정확하여야 할 것이 요구된다.

프로세스 챔버를 통하여 식각을 행할 경우에 식각 종말점 검출의 필요성은 이하에서 상세하게 설명된다. 반도체 소자는 기판 상에 산화막이 증착되고, 이 산화막 상에 워드라인 또는 비트라인 등의 배선 등과 같은 여러 단위요소가 형성되어 이루어져 있다. 그리고, 산화막의 상부에 단위요소를 덮도록 TEOS(TetraEthyl OrthoSilicate)를 증착하여 층간 절연층을 형성한 후, SOG(Spin On Glass)를 도포하여 평탄화층을 형성한다. 이러한 층 구조를 갖는 반도체 소자에서, 상기 평탄화층을 일정깊이로 식각하여 표면을 평탄화하는 공정을 실시하게 되는 데, 산과 골짜기 형태로 굴곡진 층간 절연층의 산에 해당하는 표면보다도 높은 부위의 평탄화층을 모두 제거해야 할 필요성이 있다. 이 때, 층간절연층 표면이 노출되는 시점에서 식각공정의 진행을 정지시켜야 하는데, 평탄화층의 식각이 정지되는 시점을 검출하기 위해서는 상기 도 1과 같은 식각 종말점 검출장치가 필요하게 되는 것이다.

종래에는 상기 도 1의 필터(330)의 전단에 설치되는 뷰 포트(320)의 구조가 도 2와 같은 구체적 구성으로 되어 있다. 도 2를 참조하면, 챔버(318)의 측벽에 설치된 뷰 포트 브라켓(10)은 뷰 포트 어셈블리(23,24,20)를 감싸고 있으며, 광섬유 코어(32)가 심부에 내장된 광케이블(30)은 상기 뷰 포트 브라켓(10)을 통하여 상기 뷰 포트 어셈블리(23,24,20)중 뷰포트 연장부(20)와 접속되어 있다.

상기 뷰 포트 어셈블리(23,24,20)내의 내부 광수용 단부(23)는 상기 프로세스 챔버(318)의 내부에 위치되며 식각 시의 광 파장이 들어오는 곳인데, 여기에 폴리머(22)가 부착되는 경우에 연결 부분이 비교적 길기 때문에 광케이블(30)로의 광 전달 특성이 나빠진다. 즉, 광섬유 코어(32)는 상기 챔버(318)의 측벽에서 뷰 포트 어셈블리(23,24,20)의 폭 사이즈 만큼 떨어진 곳에서 광파장을 받게 되는 것이다. 만약, 광의 흐름을 방해하는 물질 예컨대 폴리머 등과 같은 물질이 상기 광섬유 코어(32)의 전단 경로에 삽입되는 경우에 광 저항체의 역할을 하게 되므로 광전달 특성이 나쁘게 된다. 따라서, 도 1의 종말점 검출부(333)는 식각 종말점을 정확히 검출하기 어렵다.

상기한 바와 같이, 식각 종말점 검출기의 뷰 포트는 챔버와 연결되어 식각공정 중 챔버 내부의 환경과 식각 타임을 결정하는데 필요한 중요한 구성요소 중의 하나로서, 에치 레이트 그래프를 나타내는데 필요한 신호를 종말점 검출부로 전달하는 역할을 한다. 그러나 종래에는 뷰 포트와 광케이블과의 연결 부위가 비교적 길어 정확한 식각 종말점이 검출되기 어려운 문제점이 있어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 식각 종말점 검출의 신뢰성을 도모할 수 있는 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 광케이블이 프로세스 챔버의 측벽에 근접되게 설치하여 프로세스 챔버 내의 광파장 검출에 대한 신뢰성을 증대시킬 수 있는 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예적 양상에 따른, 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조는, 프로세스 챔버의 측벽에 분해 조립 가능하게 단차를 가지면서 설치되며 내부 광수용 단부를 통해 챔버 내부의 식각 파장을 받는 뷰 포트와; 상기 뷰 포트에 직접적으로 홀딩되어 고정되며 광케이블의 외부를 구성하는 광케이블 크래드와; 상기 광케이블 크래드의 내부에 둘러쌓여 상기 뷰 포트를 통하여 전달되는 상기 프로세스 챔버내의 광파장을 외부로 전달하기 위한 광섬유 코어를 구비한다.

바람직하기로, 상기 뷰 포트의 내부 광수용 단부는 쿼르츠 재질로 구성되며, 식각 종말점 검출기는 플라즈마 증대 건식식각 장비일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예적 양상에 따라, 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결방법은, 프로세스 챔버의 측벽에 분해 조립 가능하게 단차를 가지면서 설치되며 내부 광수용 단부를 통해 챔버 내부의 식각 파장을 받는 뷰 포트를 준비하는 단계와; 뷰 포트 브라켓의 설치 없이 광섬유 코어가 내장된 광케이블의 외부를 구성하는 광케이블 크래드를 상기 뷰 포트에 직접적으로 홀딩하여 고정되게 하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.

상기한 본 발명의 뷰 포트 연결구조에 따르면, 광케이블이 프로세스 챔버의 측벽에 근접하여 설치되기 때문에 프로세스 챔버 내의 광파장 검출에 대한 신뢰성이 증대되어 식각 종말점을 보다 정확히 검출할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조에 대한 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 비록 다른 도면에 표시되어 있더라도 동일 내지 유사한 기능을 수행하는 구성요소들은 동일한 참조부호로서 나타나 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결 구조를 보인 것이다. 도 3에서, 뷰 포트(23,24,25)는 프로세스 챔버(318)의 측벽에 분해 조립 가능하게 단차를 가지면서 설치되며 내부 광수용 단부(25)를 통해 챔버 내부의 식각 파장을 받는다. 광케이블(30)은 광섬유 코어(32)를 내부 심선으로 가지며 상기 광섬유 코어(32)를 감싸는 광케이블 크래드로 구성된다. 상기 광케이블 크래드는 상기 뷰 포트에 직접적으로 홀딩되어 고정되며 광케이블의 외부를 구성한다. 또한, 상기 광섬유 코어(32)는 상기 광케이블 크래드의 내부에 둘러쌓여 상기 뷰 포트(25)를 통하여 전달되는 상기 프로세스 챔버내의 광파장을 외부로 전달하는 역할을 한다.

도 3에서 보여지는 바와 같이, 광케이블(30)은 상기 프로세스 챔버(318)의 측벽면에 접하여 뷰 포트(25)와 연결되어 있고, 도 2에 비해 뷰 포트 브라켓(10)이 제거됨을 알 수 있다. 이와 같이, 광케이블(30)이 프로세스 챔버(318)의 측벽에 근접하여 설치되기 때문에 프로세스 챔버(318)내의 광파장 검출에 대한 신뢰성이 보다 증대된다.

상기 뷰 포트의 내부 광수용 단부(25)는 쿼르츠 재질로 구성되며, 도 1에 적용되는 경우에 식각 종말점 검출기는 플라즈마 증대 건식식각 장비일 수 있다.

결국, 프로세스 챔버의 측벽에 분해 조립 가능하게 단차를 가지면서 설치되며 내부 광수용 단부를 통해 챔버 내부의 식각 파장을 받는 뷰 포트를 준비하고, 뷰 포트 브라켓의 설치 없이 광섬유 코어가 내장된 광케이블의 외부를 구성하는 광케이블 크래드를 상기 뷰 포트에 직접적으로 홀딩하여 고정되게 함에 의해, 광케이블이 프로세스 챔버의 측벽에 근접하여 설치되므로, 폴리머 등과 같은 검출 방해 물질이 있더라도 영향을 적게 받아 광파장 검출에 대한 신뢰성이 증대된다. 즉, 식각을 행하는 층의 광파장이 상기 광케이블을 통해 정확하게 외부로 전달되면, 식각 종말점 검출부가 식각 종말점을 보다 정확히 검출할 수 있게 되는 것이다.

도 3과 같이 뷰 포트를 연결한 상태에서 상기 도 1의 식각 종말점 검출장치는 종래와 유사하게 다음과 같은 검출 동작을 수행한다. 도 1에서 챔버의 뷰 포트(320)은 석영 재질로 이루어져 내부의 광파장을 챔버 외부에서 검출할 수 있도록 되어 있다. 상기 챔버의 일측에는 종래와 동일하게 공정가스가 주입되는 공정가스 공급부(308)와, 타측에는 공정부산물이 배기되는 배기부(310)가 설치되고, 내부에는 고주파전력을 인가하는 상부전극(306)과, 상부전극(306)과 일정간격으로 이격되어 설치되어 상면에 웨이퍼(302)가 안착되는 하부전극(304)이 설치된다. 공정가스 공급부(308)로 부터는 비활성 기체인 아르곤가스를 챔버(300) 내부로 공급하고, 고주파전력을 상부 및 하부전극(302)(306)에 가하면, 아르곤가스가 고주파전력에 의해 플라즈마 내의 높은 에너지를 갖고 있는 중성의 아르곤가스 이온과 전자로 이온화된다. 고주파전력으로 가속된 전자는 분자와의 탄성충돌을 거쳐 고에너지를 얻고 다음에 분자와 비탄성 충돌하여 전리, 여기하여 플라즈마를 발생시키어 챔버(318) 내에서는 웨이퍼(302)의 상부에 형성된 막질에 대한 식각공정이 행해진다. 이 때, 플라즈마 내 반응생성물에서 방출되는 특정파장의 빛은 뷰 포트(320)와 광케이블을 통해 필터(330)에 수신된다.

이 경우에 뷰 포트(320)의 내부에 폴리머가 내부 광수용 단부(25)에 부착되어 있더라도 광케이블로의 전달거리가 짧기 때문에 전달 저항성분이 줄어든다. 따라서, 감쇄율이 줄어들고 비교적 정확히 검출된 광파장이 필터(330)로 인가된다.

상기 필터는 필요한 주파수이외의 주파수를 필터링한 광신호를 광배율부(331)에 인가한다. 상기 광배율부(331)는 특정파장을 빛의 간섭효과를 이용하여 전기적인 신호로 변환한 후, 증폭부(332)에 제공한다. 상기 증폭된 신호는 팬 레코더(335)에 나타난다. 한편, 증폭부(332)에서 증폭된 출력신호를 수신하는 종말점 검출부(333)는 식각종말점을 검출한 신호를 제어부(340)로 인가하고, 제어부(340)는 상기 검출신호를 미리 설정된 프로그램에 따라 분석하여 식각공정의 정지여부를 판단한다.

상기한 설명에서는 본 발명의 실시 예를 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 뷰 포트의 재질이나 결합 형상을 변경할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 뷰 포트 연결구조에 따르면, 광케 이블이 프로세스 챔버의 측벽에 근접하여 설치되기 때문에 프로세스 챔버 내의 광파장 검출에 대한 신뢰성이 증대되어 식각 종말점을 정확히 검출할 수 있는 효과가있다.

Claims (4)

1. 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조에 있어서:

   프로세스 챔버의 측벽에 분해 조립 가능하게 단차를 가지면서 설치되며 내부 광수용 단부를 통해 챔버 내부의 식각 파장을 받는 뷰 포트와;

   상기 뷰 포트에 직접적으로 홀딩되어 고정되며 광케이블의 외부를 구성하는 광케이블 크래드와;

   상기 광케이블 크래드의 내부에 둘러쌓여 상기 뷰 포트를 통하여 전달되는 상기 프로세스 챔버내의 광파장을 외부로 전달하기 위한 광섬유 코어를 구비함을 특징으로 하는 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 뷰 포트의 내부 광수용 단부는 쿼르츠 재질로 구성됨을 특징으로 하는 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조.
3. 제1항에 있어서, 식각 종말점 검출기는 플라즈마 증대 건식식각 장비임을 특징으로 하는 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결구조.
4. 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결방법에 있어서:

   프로세스 챔버의 측벽에 분해 조립 가능하게 단차를 가지면서 설치되며 내부 광수용 단부를 통해 챔버 내부의 식각 파장을 받는 뷰 포트를 준비하는 단계와;

   뷰 포트 브라켓의 설치 없이 광케이블의 외부를 구성하는 광케이블 크래드를 상기 뷰 포트에 직접적으로 홀딩하여 고정되게 하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 식각 종말점 검출기의 뷰 포트 연결방법.

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