KR20090048117A - 돔 폴리머 증착 확인 감지 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정 중 식각공정(etching)에서 발생하는 폴리머(polymer)의 증착(deposition)의 정도 및 상태를 감지하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 돔형 챔버(chamber)의 돔의 내부에 광센서를 장착하여 상기 광센서의 수광부에서 감지되는 빛의 양을 측정하여 돔의 내부의 증착의 정도 및 상태를 감지할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 돔 폴리머 증착 감지 장치는 돔(110)의 내측에 설치되고 발광부제어부(410)에 의해 제어되는 발광부(310) 및 상기 발광부(310)의 반대측에 설치되는 수광부(320)를 구비하는 센서부(300); 상기 수광부(320)가 받아들인 광속을 전기적 신호로 변환하는 수광부제어부(420), 상기 수광부제어부(420)에 의해 변환된 상기 전기적신호를 데이터형식으로 저장하는 저장부(430), 상기 데이터를 저장된 바로 전 데이터와 비교하여 상기 비교한 결과를 출력하는 중앙처리장치(440) 및 상기 비교한 결과를 기초로 챔버를 제어하는 제어부(450)를 구비하는 데이터처리부(400); 상기 전기적 신호의 변화를 영상으로 처리하는 모니터부(500); 상기 중앙처리장치(440)가 비교한 결과 현재의 전기적 신호가 바로 전 전기적신호보다 적은 값인 경우에는 경보음을 발생하는 경보음발생부(600)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 돔 폴리머 증착확인 장치에 의하면 육안으로 돔의 내부의 검사가 불가능한 공정진행 중에도 돔의 내부 천정에 증착된 폴리머의 변화를 실시간 으로 감지하여 챔버를 제어할 수 있어 웨이퍼에 파티클(Partcle)이 생성되는 것으로 인한 수율(yield)의 감소를 최소화 할 수 있다. 또한 전기적신호의 변화를 계속적으로 모니터하여 상기 전기적신호가 일정범위를 초과하는 경우에는 세정(clean)을 하여 상기 폴리머로 인한 피해를 사전에 방지할 수 있다. 따라서 안정적인 에칭공정의 유지로 상당한 수율(yield)의 증가를 이룰 수 있다.

챔버, 폴리머(Polymer), 수광부, 발광부, 수율(yield)

Description

돔 폴리머 증착 확인 감지 장치 및 방법{Detecting apparatus and method for monitoring polymer deposition on chamber wall}

본 발명은 반도체 제조공정 중 식각(etching)공정에서 발생하는 폴리 머(polymer)의 증착(deposition)의 정도 및 상태를 감지하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 돔형 챔버(chamber)의 돔의 내부에 광센서를 장착하여 상기 광센서의 수광부에서 감지되는 빛의 양을 측정하여 돔의 내부에서의 폴리머(Polymer)의 증착의 정도 및 상태를 감지할 수 있는 돔 폴리머 증착 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 제조공정은 크게 사진공정(photolithography), 식각공정(etching), 박막공정(thin film), 확산공정(diffusion)으로 나눌 수 있다. 상기 식각의 방식에는 습식식각(wet-etch)과 건식식각(dry-etch)이 있다. 현재는 고온의 이온화된 기체인 플라즈마(plasma)를 이용한 건식식각이 주로 이용되고 있다.

상기 건식식각으로 도체판을 식각하는 경우 반응성화학종 간의 결합 또는 상기 반응성화학종과 상기 도체판을 이루는 알루미늄, 구리와 같은 금속원소와의 결합으로 인해 생성되는 폴리머(polymer)가 돔의 내부 천정에 증착(deposition)된다.

도 1a는 종래의 기술에 따른 식각장비의 사진, 도 1b는 종래의 기술에 따른 챔버의 사시도, 도 1c는 종래의 기술에 따른 챔버의 분해사시도, 도 1d는 종래의 기술에 따른 돔의 분해사시도이다. 도 2a는 돔의 내부 천정이 폴리머의 증착으로 오염된 상태를 나타내는 도면, 도 2b는 폴리머와 돔의 내부 천정과의 결합이 불안정하여 폴리머가 돔의 내부의 천정으로부터 떨어져 나간 상태를 나타내는 도면, 도 2c는 떨어져 나간 폴리머로 인해 웨이퍼가 오염된 상태를 나타내는 도면, 도 2d는 떨어져 나간 폴리머로 인해 파드(Pod)가 오염된 상태를 나타한 도면이다.

도 1a의 점선으로 표시한 부분이 에칭공정을 수행하는 챔버(100)이고 상기 챔버가 돔형인 경우에는 상기 챔버(100)의 내부에 돔(110)이 구비된다.

도 2a 에 도시된 바와 같이 식각공정이 진행됨에 따라 폴리머(111a)가 돔의 내부에 증착되는 양이 많아지고 상기 돔의 내부 천정과 상기 폴리머(111a) 간의 결합의 정도가 약해지는 경우에는 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 폴리머(111a)는 돔의 내부 천정으로부터 떨어져 나간다.

도 2b는 도 2a의 돔의 내부 천정에 증착된 폴리머(111a) 중 떨어져 나간 부분(111c)과 증착된 부분(111b)을 나타내고 있다.

도 2c에 도시된 바와 같이 상기 폴리머(111c)가 돔의 내부에 장착된 웨이퍼(113)에 떨어지게 되면 이는 파티클을 형성하여 수율이 현저히 감소하는 결과를 초래하며 챔버(100) 내부의 오염의 원인이 된다.

또한 상기 웨이퍼(113)가 교체되는 사이에 상기 폴리머가 척(112)에 떨어지는 경우에는 상기 웨이퍼(113)와 척(112)간의 밀착도가 낮아져 헬륨에러를 유발하고 이 또한 수율이 현저히 감소하는 결과를 초래한다.

또한 상기 폴리머(111b)가 상기 웨이퍼(113) 위에 떨어진 채로 상기 웨이퍼(113)가 파드(200)로 이동(Unloading)되는 경우에는 도 2d에 도시된 바와 같이 상기 파드(200)가 오염되어 상기 파드(200)상의 로트(Lot) 전체의 수율에 영향을 미치게 된다.

그러나 돔(110)의 내부는 에칭시 진공에 가까운 저압을 유지하여야 하므로 현재는 돔(110)을 세정(clean)하는 경우를 제외하고는 돔(110) 내부의 증착의 정도 및 상태를 알 수 있는 방법이 없다. 따라서 현재로서는 고가의 장비인 챔버(100)의 오작동 및 오염을 미연에 방지하고 수율의 감소를 미연에 방지할 수 있는 방법은 없는 실정이다.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 돔을 열어보지 않고도 돔의 내부 천정에 증착되는 폴리머의 증착(deposition)의 정도 및 상태를 실시간으로 모니터 함으로서 챔버의 오작동 및 오염을 미연에 방지하고 수율(yield)의 감소를 최소화함과 동시에 수율(yield)의 감소를 사전에 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 돔 폴리머 증착확인 장치는 돔의 내측에 설치되고 발광부제어부에 의해 제어되는 발광부 및 상기 발광부의 반대측에 설치되는 수광부를 구비하는 센서부; 상기 수광부가 받아들인 광속을 전기적 신호로 변환하는 수광부제어부, 상기 수광부제어부에 의해 변환된 상기 전기적신호를 데이터형식으로 저장하는 저장부, 상기 데이터를 저장된 바로 전 데이터 와 비교하여 상기 비교한 결과를 출력하는 중앙처리장치 및 상기 비교한 결과를 기초로 챔버를 제어하는 제어부를 구비하는 데이터처리부; 상기 전기적 신호의 변화를 영상으로 처리하는 모니터부; 상기 중앙처리장치가 비교한 결과가 현재의 전기적 신호가 바로 전 전기적신호보다 적은 값인 경우에는 경보음을 발생하는 경보음발생부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비교한 결과가 현재의 전기적 신호가 바로 전 전기적신호보다 적은 값인 경우에는 상기 제어부에 의해 챔버의 운행이 정지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광부의 발광은 상기 발광부제어부에 의해 웨이퍼의 교체시마다 간헐적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 측면으로서, 돔 폴리머 증착확인 방법에 있어서,

돔의 내측에 설치된 수광부에 의해 상기 수광부의 반대측에 설치된 발광부에 의해 발광된 광속이 감지되는 단계; 수광부제어부에 의해 상기 수광부에 의해 감지된 광속이 전기적 신호로 변환되는 단계; 상기 전기적 신호가 저장부에 의해 데이터형식으로 저장되는 것과 동시에 중앙처리장치에 의해 상기 데이터가 바로 전 데이터와 비교되는 단계; 상기 비교된 결과가 상기 중앙처리장치에 의해 제어부로 출력되는 단계; 상기 출력된 결과를 기초로 제어부에 의해 챔버가 제어되는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비교된 결과가 현재의 전기적 신호가 바로 전의 전기적신호보 다 적은 값인 경우에는 상기 제어부에 의해 챔버의 운행이 정지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광부의 발광은 발광부제어부에 의해 웨이퍼의 교체시마다 간헐적으로 이루어 지는 것을 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 돔 폴리머 증착 감지 장치 및 방법에 의하면 육안으로 돔의 내부의 검사가 불가능한 공정진행 중에도 돔의 내부 천정에 증착된 폴리머의 변화를 실시간으로 감지하여 챔버를 제어할 수 있어 웨이퍼에 파티클이 생성되는 것으로 인한 수율의 감소를 해당 웨이퍼에 한정하여 수율의 감소를 최소화할 수 있다.

또한 전기적신호의 변화를 계속적으로 모니터하여 상기 전기적신호가 일정범위를 초과하는 경우에는 세정을 하여 상기 폴리머로 인한 피해를 사전에 방지할 수 있다. 따라서 안정적인 식각공정의 유지로 상당한 수율의 증대를 이룰 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 센서부가 구비된 돔의 분해사시도, 도 4는 본 발명의 상 기 센서부의 동작원리를 설명하는 도면, 도 5는 본 발명의 동작원리를 설명하기 위한 개략도이다. 종래의 기술과 동일한 부분은 설명의 중복을 피하기 위해 상세한 설명은 생략하고, 새로이 부가되는 구성부재들의 동작을 중심으로 하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 돔 폴리머 증착확인 장치는 돔(110)의 내측에 설치되고 발광부제어부(410)에 의해 제어되는 발광부(310) 및 상기 발광부(310)의 반대측에 설치되는 수광부(320)를 구비하는 센서부(300); 상기 수광부(320)가 받아들인 광속을 전기적 신호로 변환하는 수광부제어부(420), 상기 수광부제어부(420)에 의해 변환된 상기 전기적신호를 데이터형식으로 저장하는 저장부(430), 상기 데이터를 저장된 바로 전 데이터와 비교하여 상기 비교한 결과를 출력하는 중앙처리장치(440) 및 상기 비교한 결과를 기초로 챔버를 제어하는 제어부(450)를 구비하는 데이터처리부(400); 상기 전기적 신호의 변화를 영상으로 처리하는 모니터부(500); 상기 중앙처리장치(440)가 비교한 결과가 현재의 전기적 신호가 바로 전 전기적신호보다 적은 값인 경우에는 경보음을 발생하는 경보음발생부(600)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 센서부(300)는 상기 발광제어부(410)에 의해 발광부(310)가 발광을 하고 수광부(320)가 이를 감지한다. 도 5에 도시된 바와 같이 수광부(320)에 의해 검출된 광은 수광부제어부(420)에 의해 전기적신호로 변환되고 저장부(430)는 이를 데이터형식으로 변환하여 저장한다.

상기 저장부(430)에 의해 저장된 데이터는 저장과 동시에 중앙처리장 치(440)에 의해 바로 전 데이터와 비교가 되고 상기 비교를 한 결과 현재의 전기적신호가 바로 전의 전기적신호보다 적은 값을 가지는 경우에는 제어부(450)에 의해 챔버의 운행은 중단되고 챔버의 관리자가 세정의 작업을 할 수 있도록 경보음발생부(600)에서 경보음이 울린다.

또한 상기 전기적신호의 변화는 모니터부(500)에 의해 영상으로 챔버의 관리자가 돔(111)의 천정내부의 폴리머의 증착의 정도를 확인할 수 있다.

상기 돔 폴리머 증착확인 장치에 의해 돔의 내부 천정에 증착된 폴리머의 변화를 감지하고 챔버를 제어할 수 있어 웨이퍼에 파티클이 생성되는 것으로 인한 수율의 감소를 해당 웨이퍼에 한정하여 수율의 감소를 최소화 할 수 있다.

또한 전기적신호의 변화를 계속적으로 모니터하여 상기 전기적신호가 일정범위를 초과하는 경우에는 세정을 하여 상기 폴리머로 인한 피해를 사전에 방지할 수 있다.

또한, 상기 비교한 결과가 현재의 전기적 신호가 바로 전 전기적신호보다 적은 값인 경우에는 상기 제어부(450)에 의해 챔버의 운행이 정지되는 것을 특징으로 한다.

현재 검출된 전기적 신호가 바로 전 전기적신호보다 감소를 하는 경우에는 이는 돔의 내부 천정에 증착된 폴리머의 일부가 웨이퍼에 떨어진 것을 의미하므로 상기 챔버의 운행을 중단하여 피해를 최소화할 수 있다.

또한, 상기 발광부(310)의 발광은 상기 발광부제어부에 의해 웨이퍼의 교체시마다 간헐적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 웨이퍼의 교체시마다 전기적 신호의 변화를 확인할 수 있어 폴리머에 의한 피해를 해당 웨이퍼에 한정하여 피해를 최소화 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면으로서, 돔 폴리머 증착확인 방법에 있어서,

돔의 내측에 설치된 수광부(320)에 의해 상기 수광부(320)의 반대측에 설치된 발광부(310)에 의해 발광된 광속이 감지되는 단계; 수광부제어부(420)에 의해 상기 수광부(320)에 의해 감지된 광속이 전기적 신호로 변환되는 단계; 상기 전기전 신호가 저장부(430)에 의해 데이터형식으로 저장되는 것과 동시에 중앙처리장치(440)에 의해 상기 데이터가 바로 전 데이터와 비교되는 단계; 상기 비교된 결과가 상기 중앙처리장치(440)에 의해 제어부(450)로 출력되는 단계; 상기 출력된 결과를 기초로 제어부(450)에 의해 챔버가 제어되는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 비교된 결과가 현재의 전기적 신호가 상기 전 전기적신호보다 적은 값인 경우에는 상기 제어부(450)에 의해 챔버의 운행이 정지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광부(310)의 발광은 발광부제어부(410)에 의해 웨이퍼의 교체시마다 간헐적으로 이루어지는 것을 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험결과를 설명하는 도면이다.

도 6는 웨이퍼의 진행수에 따른 수광부제어부에서 검출되는 전기적신호의 변화를 보여준다. 도 6에 도시된 바와 같이 웨이퍼의 진행수에 따라 폴리머의 증착의 정도는 증가하므로 전기적신호도 상기 웨이퍼의 진행수에 따라 증가하게 된다. 실제 실험한 결과 웨이퍼의 수가 2500이 되는 시점까지는 점진적으로 전기적신호가 증가하나 웨이퍼의 수가 2500이 되는 시점에서는 갑자기 전기적 신호가 감소하는 것을 알 수 있다.

이는 웨이퍼의 수가 2500이 되는 시점에서는 돔의 내부 천정과 폴리머의 증착이 정도가 불안정하여 상기 폴리머가 돔의 내부 천정으로부터 떨어져 나가고 있는 것을 의미한다. 따라서 웨이퍼의 수가 2500이 되는 시점에서는 제어부에 의해 챔버의 운행은 중단되며 경보음발생부에 의한 경보음으로 운영자는 챔버의 세정(clean)작업을 하여야 한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정/변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1a는 종래의 기술에 따른 식각장비의 사진,

도 1b는 종래의 기술에 따른 챔버(chamber)의 사시도,

도 1c는 종래의 기술에 따른 챔버의 분해사시도,

도 1d는 종래의 기술에 따른 돔의 분해사시도,

도 2a는 종래의 기술에 따른 돔의 내부천정의 오염된 상태,

도 2b는 종래의 기술에 따른 폴리머(Polymer)가 돔의 내부의 천정으로부터 떨어져 나간 상태,

도 2c는 종래의 기술에 따른 웨이퍼(Wafer)가 오염된 상태,

도 3은 본 발명의 센서부가 구비된 돔의 분해사시도,

도 4는 본 발명의 센서부의 동작원리를 설명하기 위한 개략도,

도 5는 본 발명의 동작원리를 설명하기 위한 개략도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험결과.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 챔버 110 : 돔

111 : 돔의 천정 112 : 척

113 : 웨이퍼 200 : 파드(Pod)

300 : 센서부 310 : 발광부

320 : 수광부 400 : 데이터처리부

410 : 발광부제어부 420 : 수광부제어부

430 : 저장부 440 : 중앙처리장치

450 : 제어부 500 : 모니터부

600 : 경보음발생부

Claims (6)

1. 돔의 내측에 설치되고 발광부제어부에 의해 제어되는 발광부 및 상기 발광부의 반대측에 설치되는 수광부를 구비하는 센서부; 상기 수광부가 받아들인 광속을 전기적 신호로 변환하는 수광부제어부, 상기 수광부제어부에 의해 변환된 상기 전 기적신호를 데이터형식으로 저장하는 저장부, 상기 데이터를 저장된 바로 전 데이터와 비교하여 상기 비교한 결과를 출력하는 중앙처리장치 및 상기 비교한 결과를 기초로 챔버를 제어하는 제어부를 구비하는 데이터처리부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 돔 폴리머 증착 감지 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 비교한 결과가 현재의 전기적 신호가 바로 전 전기적신호보다 적은 값인 경우에는 상기 제어부에 의해 챔버의 운행이 정지되는 것을 특징으로 하는 돔 폴리머 증착 감지 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 발광부의 발광은 상기 발광부제어부에 의해 웨이퍼의 교체시마다 간헐적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 돔 폴리머 증착 감지 장치.
4. 돔 폴리머 증착확인 방법에 있어서,

   돔의 내측에 설치된 수광부에 의해 상기 수광부의 반대측에 설치된 발광부가 발광한 광속이 감지되는 단계;

   수광부제어부에 의해 상기 수광부가 감지한 광속이 전기적 신호로 변환되는 단계;

   상기 전기적 신호가 저장부에 의해 데이터형식으로 저장되는 것과 동시에 중앙처리장치에 의해 상기 데이터가 바로 전 데이터와 비교되는 단계;

   상기 비교된 결과가 상기 중앙처리장치에 의해 제어부로 출력되는 단계;

   상기 출력된 결과를 기초로 제어부에 의해 챔버가 제어되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 돔 폴리머 증착 감지 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 비교된 결과 현재의 전기적 신호가 바로 전의 전기적신호보다 적은 값인 경우에는 상기 제어부에 의해 챔버의 운행이 정지되는 것을 특징으로 하는 돔 폴리머 증착 감지 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 발광부의 발광은 발광부제어부에 의해 웨이퍼의 교체시마다 간헐적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 돔 폴리머 증착 감지 방법.

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