KR20080006750A - Plasma doping system for fabrication of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 글로우 방전 플라즈마형 플라즈마 도핑 시스템을 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional glow discharge plasma type plasma doping system.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RF 플라즈마형 플라즈마 도핑 시스템을 개략적으로 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing an RF plasma plasma doping system according to an embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 RF 플라즈마 도핑 시스템의 RF 측정부를 이용하여 측정된 충돌율에 의해 아크발생을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a method of detecting arcing by the collision rate measured by the RF measuring unit of the RF plasma doping system of the present invention.
도 4는 본 발명의 RF 플라즈마 도핑 시스템의 전류-전압 검출부를 이용하여 전압 및 전류변화량에 의해 아크발생을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a method of detecting the arc generation by the voltage and current change amount using the current-voltage detection unit of the RF plasma doping system of the present invention.
도 5는 본 발명의 RF 플라즈마 도핑 시스템의 RF 측정부를 이용하여 측정된 충돌율에 의해 챔버 분위기를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a method of detecting a chamber atmosphere by the collision rate measured by the RF measuring unit of the RF plasma doping system of the present invention.
도 6은 본 발명의 RF 플라즈마 도핑 시스템의 옵티컬 화이버를 이용하여 챔버 벽의 디개싱 상태를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a method of detecting a degassing state of a chamber wall using an optical fiber of the RF plasma doping system of the present invention.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 RF 플라즈마 도핑 시스템의 옵티컬 화이버를 이용하여 챔버내에서 도핑개스의 플로우양의 이상유무를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.7A to 7C are diagrams for explaining a method of detecting an abnormality in the flow amount of the doping gas in the chamber using the optical fiber of the RF plasma doping system of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
210 : 챔버 220 : RF 발생부210: chamber 220: RF generator
230 : 플래턴 240 : 플라즈마230: platen 240: plasma
250: 웨이퍼 260 : 전압-전류 측정부250: wafer 260: voltage-current measuring unit
270 : 옵티컬 화이버 280 : RF 측정부270
290 : 데이터 프로세서 300 : 시스템 콘트롤러290: Data Processor 300: System Controller
본 발명은 반도체소자 제조용 플라즈마 도핑 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 플라즈마 도핑공정의 이상유무를 실시간으로 검출하여 공정불량을 방지할 수 있는 플라즈마 도핑 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma doping system for semiconductor device manufacturing, and more particularly, to a plasma doping system capable of preventing a process defect by detecting the abnormality of the plasma doping process in real time.
종래에는 이온주입장치를 이용하여 원하는 불순물을 이온 소스에서 이온화시키고. 이온화된 이온들이 가속되어 소정 에너지의 이온빔을 형성하며, 이온빔이 웨이퍼의 표면으로 주입되어 웨이퍼의 벌크내의 결정격자에 포획되어 원하는 도전형의 이온주입영역을 형성한다. 이러한 이온주입장치는 웨이퍼내의 모든 디바이스들의 동작특성을 보장하기 위하여, 웨이퍼에 주입되는 누적이온도즈, 주입깊이 및 웨이퍼 표면에서의 도즈 균일성 등과 같은 공정조건을 만족하여야 한다. 또한, 이온주입에 따른 웨이퍼 표면의 과도한 손상 및 파티클에 의한 오염은 이전에 웨이퍼에 형성된 구조물을 파괴시킬 수도 있다.Conventionally, an ion implanter is used to ionize desired impurities from an ion source. Ionized ions are accelerated to form an ion beam of predetermined energy, and the ion beam is implanted into the surface of the wafer to be trapped in the crystal lattice in the bulk of the wafer to form an ion implantation region of a desired conductivity type. In order to ensure the operation characteristics of all devices in the wafer, such an ion implantation apparatus must satisfy process conditions such as cumulative ion temperatures implanted on the wafer, implantation depth and dose uniformity on the wafer surface. In addition, excessive damage to the wafer surface due to ion implantation and contamination by particles may destroy structures previously formed on the wafer.
최근에는 울트라 샐로우 접합영역이 요구되는 나노미터 스케일의 반도체 소자의 제조공정에 플라즈마 도핑(PLAD, plasma doping) 시스템을 사용하는 것이 제안되었다. 플라즈마 도핑방법은 0.02 내지 20keV의 울트라 로우 에너지 대역에서 높은 도즈율을 실현시킬 수 있기 때문에 차세대 반도체 제조공정에 적용가능성이 많다. Recently, a plasma doping (PLAD) system has been proposed for manufacturing nanometer scale semiconductor devices requiring ultra shallow junction regions. The plasma doping method is highly applicable to the next-generation semiconductor manufacturing process because it can realize a high dose rate in the ultra low energy band of 0.02 to 20keV.
플라즈마 도핑방법은 챔버내에 형성된 플라즈마내의 이온들을 웨이퍼내로 여기시켜 원하는 도즈량으로 도핑시키는 방법으로서, 한번에 웨이퍼 전면을 도핑시킬 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라 웨이퍼에 인가되는 바이어스를 이용하여 도핑 에너지를 콘트롤할 수 있다. 플라즈마 도핑방법은 플라즈마를 생성하는 원리에 따라 글로우방전 플라즈마 도핑방법과 고주파(RF) 플라즈마 도핑방법으로 크게 나누어진다.Plasma doping is a method of doping ions in a plasma formed in a chamber into a wafer to dope it to a desired dose, which not only has the advantage of doping the entire surface of the wafer at a time, but also controlling the doping energy by using a bias applied to the wafer. Can be. The plasma doping method is largely divided into a glow discharge plasma doping method and a high frequency (RF) plasma doping method according to the principle of generating plasma.
도 1은 종래의 글루우 방전 플라즈마 도핑 시스템의 개략적인 단면도를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 종래의 플라즈마 도핑 시스템은 플라즈마 도핑장비(100)를 구비한다. 상기 플라즈마 도핑장비(100)는 챔버(110), 상기 챔버(110)내에 배치되어 그위에 웨이퍼(150)가 놓여지는 음극(130) 및 상기 음극(130)에 대향하는 챔버(110)내에 설치된 양극(120)을 구비한다. 상기 플라즈마 도핑 시스템은 상기 챔버(110)내에 설치되어 도즈량 환산을 위한 패러데이 컵(160), 상기 패러데이 컵(160)에 연결되어 상기 웨이퍼(110)에 누적되는 도즈량을 측정하는 도즈 측정부(170) 및 상기 음극(130)에 파워를 인가하기 위한 전원공급부(180)를 구비한다. 1 shows a schematic cross-sectional view of a conventional glue discharge plasma doping system. Referring to FIG. 1, a conventional plasma doping system includes a
상기 양극(130)은 접지시키고, 상기 전원공급부(180)를 통해 상기 음극(130) 에 펄스형태의 DC 파워를 인가하면, 상기 챔버(110)내에 플라즈마(140)가 생성되고, 상기 플라즈마(140)내의 이온들이 웨이퍼(110)내로 주입되어 상기 웨이퍼(110)내에 접합영역을 형성하게 된다.When the
이러한 플라즈마 도핑 시스템을 이용한 도핑방법은 도핑공정에 직접 플라즈마를 사용하기 때문에, 아크발생에 따른 소자특성이 열화되기 쉽고, 챔버(110)의 분위기에 따른 공정재현성이 어려우며, 도핑개스 이외의 불순물 개스 이온, 예를 들어 챔버 벽(Chamber wall)의 디개싱 이온(degassing ion)에 의한 공도핑(co-doping)등이 발생하기 때문에, 이들을 실시간으로 모니터링하는 것이 요구되고 있다.In the doping method using the plasma doping system, since plasma is directly used in the doping process, device characteristics due to arc generation are easily deteriorated, process reproducibility according to the atmosphere of the
또한, 종래의 플라즈마 도핑 시스템(100)은 패러데이 컵(160)과 상기 패러데이 컵(160)에 연결되는 도즈 측정부(170)를 구비하여, 상기 웨이퍼(110)에 누적되는 도즈량을 측정하여 모니터링할 수 있으나, 아크발생여부 또는 챔버 분위기의 이상 유무를 실시간으로 모니터링하거나 또는 챔버 벽의 디개싱 이온들을 실시간으로 모니터링할 수 없었다. In addition, the conventional
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플라즈마 도핑공정의 이상유무를 실시간으로 모니터링하여 공정불량을 방지할 수 있는 반도체 소자 제조용 플라즈마 도핑 시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a plasma doping system for semiconductor device manufacturing that can prevent the process failure by monitoring the presence or absence of abnormality in the plasma doping process in real time.
상기한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 플라즈마 도핑 시스템은 챔버, 상기 챔버내부에 배치되어 웨이퍼를 지지하기 위한 플래턴, 및 상기 챔버 외부에 설치되고 상기 챔버내에 플라즈마 발생을 위한 고주파 전원을 인가하는 RF 발생부를 구비하는 플라즈마 도핑장비를 구비한다. 상기 플라즈마 도핑 시스템은 상기 플라즈마 도핑장비의 상기 RF 발생부와 상기 플래턴사이에 연결되고, 상기 RF 발생부와 플래턴 사이의 전압-전류 변화량을 검출하는 전압-전류 검출부; 상기 챔버의 뷰포트에 설치되어 상기 챔버의 분위기 변화를 검출하고 상기 챔버 벽의 디개싱상태를 검출하는 옵티컬 화이버; 및 상기 챔버의 뷰포트에 설치되어 상기 플라즈마내의 아크발생을 검출하고 상기 챔버분위기의 변화를 검출하는 RF 검출부를 더 구비한다. 또한, 상기 플라즈마 도핑 시스템은 상기 전압-전류 검출부, 상기 옵티컬 화이버 및 상기 RF 검출부의 출력신호를 입력하여, 플라즈마 도핑공정의 이상 유무를 판별하는 데이터 프로세서; 및 상기데이타 프로세서로부터 제공되는 판별신호에 근거하여 상기 플라즈마 도핑장비를 제어하는 시스템 콘트롤러를 더 구비한다.In order to achieve the above technical problem of the present invention, the plasma doping system of the present invention is disposed in the chamber, a platen for supporting a wafer, and a high frequency for plasma generation inside the chamber and installed outside the chamber It is provided with a plasma doping equipment having an RF generator for applying power. The plasma doping system includes: a voltage-current detection unit connected between the RF generator and the platen of the plasma doping apparatus and detecting a voltage-current change amount between the RF generator and the platen; An optical fiber installed in a viewport of the chamber to detect a change in atmosphere of the chamber and to detect a degassing state of the chamber wall; And an RF detector installed in the viewport of the chamber to detect arc generation in the plasma and to detect a change in the chamber atmosphere. The plasma doping system may further include: a data processor configured to input an output signal of the voltage-current detector, the optical fiber, and the RF detector to determine whether a plasma doping process is abnormal; And a system controller for controlling the plasma doping equipment based on the determination signal provided from the data processor.
상기 데이터 프로세서는 상기 전압-전류 검출부의 상기 출력신호를 입력하여, 상기 현재 출력신호의 값이 바로 이전의 출력신호보다 10% 이상 큰 경우 상기 플라즈마내에 아크가 발생되었음을 판별하거나 또는 상기 RF 검출부의 상기 출력신호를 입력하여, 현재 전자충돌율이 바로 이전의 전자충돌율보다 10배이상 큰 경우 상기 플라즈마내에 아크가 발생되었음을 판별한다.The data processor inputs the output signal of the voltage-current detector to determine that an arc is generated in the plasma when the value of the current output signal is 10% or more greater than a previous output signal or the RF detector of the RF detector. By inputting an output signal, it is determined that an arc has occurred in the plasma when the current electron collision rate is 10 times larger than the immediately previous electron collision rate.
상기 데이터 프로세서는 상기 옵티컬 화이버의 상기 출력신호를 입력하여, 전체 파장대역의 방출강도를 기준값과 비교하여 상기 챔버의 분위기가 변화되었음 을 판별하거나 또는 특정대역의 방출강도를 기준값과 비교하여 상기 챔버의 분위기가 변화되었음을 판별한다. BF3 개스를 이용하여 보론을 상기 웨이퍼에 도핑시키는 경우, 상기 특정대역은 249.8nm 이다. The data processor inputs the output signal of the optical fiber and compares the emission intensity of the entire wavelength band with a reference value to determine that the atmosphere of the chamber has changed or compares the emission intensity of a specific band with the reference value. Determine that the mood has changed. When boron is doped to the wafer using a BF3 gas, the specific band is 249.8 nm.
상기 데이터 프로세서는 상기 RF 검출부의 상기 출력신호를 입력하여, 전자충돌율이 기준값 대비 ㅁ30% 범위내에 있지 않으면 상기 챔버의 분위기 변화에 따라 공정이 불안정하다고 판별한다.The data processor inputs the output signal of the RF detector, and determines that the process is unstable according to the change in the atmosphere of the chamber if the electron collision rate is not within 30% of the reference value.
상기 데이터 프로세서는 상기 옵티컬 화이버의 출력신호를 입력하여, 정상상태 및 디개싱 상태에서의 스텍트럼차를 비교하여 상기 챔버 벽의 불순물 개스가 발생되었음을 판별한다. 상기 스펙트럼 차를 비교할 때, 피크위치의 비교차에 따른 조성변화에 근거하여 판별한다. 상기 데이터 프로세서는 상기 챔버로 주입되는 개스의 유량에 대한 방출 스펙트럼 변화를 기준으로 하여 키넘버를 정하고, 정해진 키넘버를 근거로 상기 챔버 벽의 불순물 개스가 발생되었음을 판별한다.The data processor inputs an output signal of the optical fiber and compares the spectrum difference in the steady state and the degassing state to determine that an impurity gas in the chamber wall is generated. When comparing the spectral differences, discrimination is made based on the composition change caused by the comparison difference of the peak positions. The data processor determines a key number based on a change in the emission spectrum with respect to the flow rate of the gas injected into the chamber, and determines that an impurity gas in the chamber wall is generated based on the determined key number.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 플라즈마 도핑장치의 단면도를 도시한 것이다.Figure 2 shows a cross-sectional view of the plasma doping apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 도핑 시스템은 플라즈마 도핑장비(200)를 구비한다. 상기 플라즈마 도핑장비(200)는 챔버(210), 상기 챔버(210)내에 배치된 플래턴(230) 및 상기 챔버(210)의 외부에 설치되어 상기 플래턴(230)으로 RF 파워 -Vimplant를 제공하는 RF 발생부(220)를 구비한다. 상기 플레턴(230)상에 웨이퍼(250)가 위치하여 상기 플래턴(230)이 상기 반도체 웨이퍼(250)를 지지하게 된다. 2, the plasma doping system of the present invention includes a
상기 플라즈마 도핑 시스템은 상기 RF 발생기(220)와 상기 플래턴(250)사이에 연결되는 전압-전류 측정부(260)를 더 구비한다. 상기 전압-전류 측정부(260)는 상기 RF 발생기(220)와 상기 플래턴(230)사이의 전압-전류변화를 측정하여 실시간으로 모니터링한다. 상기 전압-전류 측정부(260)에서 측정된 전압-전류 변화량은 데이터 프로세서(290)로 제공되어 아크발생을 판단하기 위한 신호로 사용된다.The plasma doping system further includes a voltage-
상기 플라즈마 도핑 시스템은 상기 챔버(210)의 뷰포트에 설치된 옵티컬 화이버(optical fiber, 270)와 RF 측정부(280)를 더 구비한다. 상기 옵티컬 화이버(270)는 방출분광스펙트럼(OES, optical emission spectrum)을 측정하고, 상기 RF 측정부(280)는 시어스(SEERS, self-excited electron resonance spectrum)을 측정한다. 상기 옵티컬 화이버(270)를 통해 측정된 OES 는 상기 데이터 프로세서(290)로 제공되어, 도핑물질에 따른 상기 챔버(210)의 분위기 변화에 따른 공정이상 유무를 판단하거나 또는 챔버 벽의 디개싱 상태를 판단하기 위한 신호로 사용된다. 상기 RF 측정부(280)를 통해 측정된 SEER은 상기 데이터 프로세서(290)로 제 공되어, 전자충돌율에 근근거한 아크발생 유무를 판단하거나 또는 전자충돌율에 근거한 챔버 분위기의 변화를 판단하는 신호로 사용된다.The plasma doping system further includes an
상기 플라즈마 도핑 시스템은 상기 전압-전류 검출부(260), 옵티컬 화이버(270) 및 RF 측정부(280)로부터 제공되는 신호를 입력하여, 아크발생 유무, 챔버 분위기에 따른 공정안정 유무, 챔버 벽의 디개싱 상태등을 판단하는 상기 데이터 프로세서(290)와, 상기 데이터 프로세서(290)로부터 제공되는 판단신호를 입력하여 상기 플라즈마 도핑 장비(200)를 제어하는 시스템 콘트롤러(300)를 더 구비한다. The plasma doping system inputs signals provided from the voltage-
상기 RF 발생기(220)로부터 상기 챔버(210)의 플래턴(230)으로 고주파 파워가 제공되면, 상기 챔버(210)내의 반응공간에 플라즈마 시스(241)를 포함하는 플라즈마(240)가 생성된다. 플라즈마(240)내의 이온들이 상기 플라즈마 시스(241)를 가로질러 플래턴(230)상의 웨이퍼(250)로 주입되어 불순물 영역을 형성하게 된다. When high frequency power is provided from the
이러한 플라즈마 도핑공정중 아크발생 유무, 챔버 분위기에 따른 공정안정 유무, 챔버 벽의 디개싱 상태등을 실시간으로 모니터링하는 방법을 도 3 내지 도 6 그리고 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The method of monitoring in real time the presence or absence of arc generation during the plasma doping process, process stability according to the chamber atmosphere, and degassing state of the chamber wall will be described with reference to FIGS. .
먼저, 상기 RF 검출부(280)와 전압-전류 측정부(260)를 이용하여 아크발생유무를 실시간으로 모니터링하는 동작을 설명한다. 상기 RF 검출부(280)는 시어스를 이용하여 실시간으로 전자충돌율(collision rate)을 검출하고, 검출된 전자충돌율이 데이터 프로세서(290)로 제공된다. 데이터 프로세서(290)는 상기 RF 검출부(280)로부터 검출된 전자충돌율을 제공받아 아크 발생유무를 판단한다. First, an operation of monitoring the occurrence of arc in real time using the
만약, 도 3의 a2 와 같이 전자충돌율이 바로 이전에 측정한 값 대비 일정이 상, 예를 들어 10배 이상 급격하게 변동하는 경우 데이터 프로세서(290)는 상기 시스템 콘트롤러(300)로 아크가 발생되어 었음을 나타내는 신호를 출력한다. 즉, 상기 데이터 프로세서(290)는 순간적인 전자충돌율의 변화가 10배이상되는 경우 플라즈마(240)내에 아크가 발생되었다고 인지하게 된다. 상기 시스템 콘트롤러(300)는 상기 데이터 프로세서(290)로부터 발생되는 출력신호에 따라 상기 플라즈마 도핑장비(200)를 제어한다. 도 3의 a1은 아크가 발생되지 않은 정상상태에서의 전자충돌율을 나타낸 것으로서, 아크발생시 전자충돌율이 정상상태보다 급격히 증가함을 알 수 있다.If, as shown in a2 of FIG. 3, the electron collision rate fluctuates more than a value measured immediately before, for example, 10 times or more, the
또한, 전압-전류 검출부(260)는 상기 RF 발생기(220)와 상기 플래턴(230)사이의 전압-전류 변화를 실시간으로 측정하여 모니터링한다. 이때, 전압-전류 검출부(260)를 통해 전압-전류변화를 검출한 결과, 도 4의 b에서와 같이 변화하는 폭이 일정이상, 10%이상 증가하는 경우 데이터 프로세서(290)는 아크가 발생되었다고 판단하게 된다. 즉, 상기 데이터 프로세서(290)는 순간적으로 상기 전압-전류변화의 폭이 기준값 대비 10%이상 증가하는 경우 플라즈마(240)내에 아크가 발생되었음을 인지하게 된다. 상기 데이터 프로세서(290)로부터 상기 전압-전류 검출부(260)의 검출결과 아크가 발생되었음을 나타내는 신호가 제공되면, 상기 시스템 콘트롤러(300)는 상기 아크 발생신호에 근거하여 상기 플라즈마 도핑장비(200)를 제어한다.In addition, the voltage-
이상에서 설명한 바와 같이 전압-전류 측정부(260)와 RF 측정부(280)를 통해 실시간으로 플라즈마(240)내의 아크 발생을 실시간으로 모니터링하고, 모니터링결 과에 따라 시스템 콘트롤러(300)가 상기 플라즈마 도핑장비(20)를 제어함으로써, 플라즈마(240)내의 아크발생에 따른 공정불량을 방지할 수 있게 된다.As described above, the arc generation in the
그 다음, 옵티컬 화이버(270) 및 상기 RF 측정부(280)를 이용하여 챔버(210)의 분위기 변화를 검출하는 동작을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 RF 측정부(280)는 시어스를 이용하여 실시간으로 전자충돌율을 모니터링하고, 상기 데이터 프로세서(290)는 실시간으로 모니터링된 전자충돌율에 근거하여 공정챔버의 분위기 변화를 판단한다. 예를 들어 도 5의 c2와 같이, 기준값 대비 전자충돌율이 ㅁ30% 범위 이내에 존재하는 경우에는 공정이 안정한 상태로 판단하고, 도 5의 c1과 같이 기준값 대비 전자충돌율이 ㅁ30% 범위 이상인 경우 상기 데이터 프로세서(290)는 공정이 불안정한 상태로 판단하게 된다. 이때, RF 측정부(280)에서 측정되는 전자충돌율의 절대값이 존재하므로, 데이터 프로세서(290)는 이 값을 기준값으로 설정하여 공정의 이상유무를 판단한다.Next, an operation of detecting an atmosphere change of the
또한, 상기 옵티컬 화이버(270)는 OES를 실시간으로 모니터링하고, 상기 데이터 프로레서(180)는 상기 옵티컬 화이버(270)로부터 제공되는 신호로부터 챔버의 분위기 변화를 실시간으로 측정하여 공정이상 유무를 판단한다. 플라즈마(240)내에서의 방출강도 I(λij) 는 하기의 식(1)으로 표현된다. 여기서, i 및 j는 기저상태(ground state) 및 여기상태(excited state)를 나타내며, λij는 천이파장(transition wavelength)을 나타내며, N 은 기저상태밀도(ground state density)를 나타낸다. Pij는 전자충돌 여기함수(electron impact excitation function)이고, Aij는 아인쉬타인 방출확률(Einstein emission probability)을 나타내며, K는 보정팩터(correction factor)를 나타낸다.In addition, the
I(λij)=NPijAij(λij)K ..... (1)I (λij) = NPijAij (λij) K ..... (1)
상기 데이터 프로세서(290)는 도핑물질의 방출파장에서의 방출강도변화로부터 공정 이상유무를 판단하거나 또는 200 내지 800nm 대역 전체의 방출강도 변화로부터 공정 이상유무를 판단한다. 예를 들어 도핑개스로 BF3를 사용하는 경우 보론의 방출파장인 249.8nm 에서의 방출강도 변화로부터 챔버의 분위기변화를 검출하여 공정 이상유무를 판단한다.The
이상에서 설명한 바와 같이 옵티컬 화이버(270)와 RF 측정부(280)를 통해 실시간으로 챔버(210)의 분위기변화를 실시간으로 모니터링하고, 모니터링결과에 따라 시스템 콘트롤러(300)가 상기 플라즈마 도핑장비(20)를 제어함으로써, 챔버(210)의 분위기 변화에 따른 공정불량을 방지할 수 있게 된다.As described above, the
이어서, 불순물 개스에 의한 공도핑 및 개스유량변화를 상기 옵티컬 화이버(270)를 통해 검출하는 동작을 설명하면 다음과 같다. 불순물 개스, 특히 챔버(210)의 벽에서 디개싱되는 개스가 발생되면, 도 6에 도시된 바와 같이 옵티컬 화이버(270)를 통해 측정되는 OES 의 차가 발생한다. 따라서, 옵티컬 화이버(270)를 이용하여 지정된 파장대역의 방출강도를 기준으로하여 챔버(210)의 벽에서 디개싱되는 정도를 실시간으로 모니터링한다. 데이터 프로세서(290)는 상기 옵티컬 화이버(270)로부터 제공되는 방출강도로부터 챔버 벽의 디개싱 개스가 발생되었는가를 판단하고, 시스템 콘트롤로(300)는 상기 데이터 프로세서(290)의 판단결과에 따라 상기 플라즈마 도핑장비(200)를 제어한다. 이때, 정상조건에서의 스펙트럼과 디 개싱 조건 I과 II에서의 스펙트럼의 차로부터 디개싱 개스의 발생유무를 판단할 때, 각 스펙트럼의 피크 위치(도 6의 화살표)의 차에 따른 조성변화를 주요 결정팩터로 사용할 수 있다. 도 6에서, 정상조건과는 달리 대개싱 개스가 발생는 디개싱 조건 I 또는 II 가 되면, 코도핑이 발생될 수 있으므로, 도핑공정을 중단하고 상기 챔버(210)의 벽을 세정할 수도 있다.Next, the operation of detecting the co-doping and the gas flow rate change by the impurity gas through the
도 7a 내지 도 7c는 O2 유량과 OES 의 상관관계를 보여주는 도면이다. 도 7a 및 도 7b로부터, O2 유량의 차에 따라 전체 대역에서의 방출강도가 차이가 남을 알 수 있다. 그러므로, O2 유량에 따른 풀방출(full emission) 스펙트럼을 고려하여 도 7c와 같이 키번호를 추출할 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 도핑장비(200)에 매스 플로워 콘트롤러(도면상에는 도시되지 않음)를 이용하여 O2 유량을 키넘버 0의 16sccm 공급하여 도핑공정을 진행하는 도중, 실시간으로 OES 의 방출강도를 모니터링한 결과 키넘버가 50 으로 검출되면, O2의 유량이 변화된 것으로 판단하여 시스템 콘트롤러(300)는 상기 매스 플로워 콘트롤러를 제어하여 상기 챔버(210)로 공급되는 개스유량을 콘트롤하게 된다.7A to 7C are diagrams showing a correlation between
본 발명의 실시예에서, 상기 챔버(210)내에 패러데이 컵을 설치하고, 상기 페러데이 컵에 도즈 측정부를 연결하여, 상기 웨이퍼(250)에 누적되는 도즈량을 검출할 수도 있다.In an embodiment of the present invention, a Faraday cup may be installed in the
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 도핑 시스템에 따르면, 플라즈마 도핑공정을 실시간으로 모니터링하여 공정의 이상유무를 판별하므로 써 공정불량을 방지할 수 있다.As described above in detail, according to the plasma doping system of the present invention, by monitoring the plasma doping process in real time to determine whether there is an abnormality of the process can prevent the process defects.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. .
Claims (9)
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