KR20100077956A - 화학기상증착장치 및 누설 압력 체크 방법 - Google Patents

화학기상증착장치 및 누설 압력 체크 방법 Download PDF

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Abstract

실시예는 화학 기상 증착 장치 및 이의 누설 압력 체크 시스템에 관한 것이다. 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치는, 소정 압력에서 공정이 이루어지는 챔버, 상기 챔버와 연결되어 상기 챔버의 내부 압력의 누설값을 측정하는 압력계를 포함하며, 측정값이 기준값 이상이면 알람을 하는 누설 압력 체크 시스템을 포함한다. 실시예는 누설 압력 발생시에 장비에서 알람을 발생시켜 작업자에게 챔버 내 상태를 알려줄 수 있다.
누설 압력, 압력계, 알람

Description

화학기상증착장치 및 누설 압력 체크 방법{chemical vapor deposition apparatus and leakage pressure checking method for the same}
실시예는 챔버 내의 누설 압력 체크 시스템을 가지는 화학기상증착장치 및 그의 체크 방법에 관한 것이다.
반도체 장치는 일반적으로 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼에 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정, 확산 공정 등과 같은 일련의 단위 공정들을 순차적으로 수행함으로써 제조된다.
상기 단위 공정들을 수행함에 있어서, 반도체 장치의 품질 및 수율 향상을 위해 압력, 온도 등의 공정 조건들을 보다 정밀하게 제어하는 것이 필수적인 요구 조건으로 대두되었다.
반도체 기판 상에 소정의 막을 증착시키는 화학 기상 증착(chemical vapour deposition; CVD) 공정의 경우, 증착되는 막질에 따라 다양한 반응 가스(source gas)들이 사용된다. 이 때, 상기 공정은 반도체 기판이 대기와 반응하지 않도록 하기 위해 소정의 진공 상태에서 수행되는 것이 일반적이다.
화학기기상증착 장치는 내부의 압력을 일정하게 저압으로 유지하는 것이 중 요하여, 내부의 누설 압력을 측정하는 누설 압력 체크 시스템을 구비하고 있다.
그런데, 종래 누설 압력 체크 시스템은 챔버 내의 누설 압력이 100mtorr를 넘어가게 되면 시스템의 화면에 0mtorr로 표시하여, 마치 어떠한 누설도 없었던 것으로 인식하게 된다.
따라서, 작업자는 챔버 내에 상당한 압력 누설이 있었음에도 불구하고, 화학기상증착 공정을 계속 진행하게 되며, 이와 같은 잘못된 작업 조건으로 진행된 웨이퍼는 모두 불량이 발생하게 되므로, 제조비용이 상승하고 수율이 떨어지는 등의 큰 문제를 일으킨다.
또한, 종래 화학기상증착장치의 누설 압력 체크 오류로 인하여 파티클 소스가 방치되어 웨이퍼 불량을 발생시킬 수도 있다.
실시예는 누설 압력 발생시에 장비에서 알람을 발생시켜 작업자에게 챔버 내 상태를 알려줄 수 있는 누설 압력 체크 시스템을 갖는 화학기상증착장치 및 그 누설 압력 체크 방법을 제공한다.
실시예에 따른 화학기상증착장치는, 소정 압력에서 공정이 이루어지는 챔버, 상기 챔버와 연결되어 상기 챔버의 내부 압력의 누설값을 측정하는 압력계를 포함하며, 측정값이 기준값 이상이면 알람을 하는 누설 압력 체크 시스템을 포함한다.
실시예에 따른 화학기상증착장치의 누설 압력 체크 방법은, 챔버 내의 누설 압력을 측정하는 단계, 상기 누설 압력의 측정값을 기준값과 비교하는 단계 및 상기 기준값보다 작으면 측정을 계속하며 상기 기준값보다 같거나 크면 알람을 실시하는 단계를 포함한다.
실시예는 화학기상증착장치의 챔버 내에 측정한계치 이상의 누설 압력이 발생할 경우, 이를 작업자에게 알려줌으로써 제조 비용의 상승 및 수율 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
실시예는 화학기상증착장치의 누설 압력 체크 오류로 인하여 파티클 소스가 방치되어 웨이퍼 불량을 발생시키는 문제를 해소할 수 있다.
실시예에 따른 화학 기상 증착 장치 및 누설 압력 체크 방법은 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/위(on/over)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/위(on/over)는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 화학 기상 증착 장치는 공정이 수행되는 챔버(100)와, 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부(150)와, 웨이퍼(w)를 안착시키며 하부 전극의 역할을 하는 정전척(Electro-Static Chuck, 110)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 화학 기상 증착 장치는 챔버(100) 내부의 누설 압력을 측정하기 위한 누설 압력 체크 시스템(140)과 연결된다.
상기 챔버(100) 내부는 프로세스 진행시에 진공 배기되므로, 상기 공정 챔버(100)는 펌프(도시하지 않음)와 연결된다.
상기 챔버(100) 상부에는 상기 정전척(110)과 대응하여 인덕터 코일이 수회 감겨진 상부 전극(130)이 배치된다. 상기 인덕터 코일은 챔버(100) 내부에 플라즈마(120) 이온화 에너지를 제공할 수 있다.
상기 공정 가스 공급부(150)는 여러 개의 노즐을 통해서 공정 가스가 챔버(100) 내로 공급되며, 상기 공정 가스 공급부(150)는 챔버(100) 내에서 고르게 분사되고 분포될 수 있도록 다양한 위치에 배치될 수 있다.
상기 진공 배기시에 챔버(100) 내부에서 발생된 부산물을 배기할 수 있도록 배기관이 상기 챔버(100)와 펌프 사이에 배치된다.
상기 펌프는 전단에 배치된 밸브에 의하여 챔버(100)의 진공 배기를 조절할 수 있다.
화학 기상 증착 장치는 챔버(100) 내부가 0.2~1Torr의 저압, 500~900℃ 온도 조건에서 공정을 진행할 수 있다.
상기 누설 압력 체크 시스템(140)은 압력계를 포함하며, 상기 압력계에서 측정된 압력은 화면에 표시되어 작업자에게 정보를 제공한다.
상기 압력계는 최소 누설압력에서 최대 누설압력까지 측정이 가능하다.
예를 들어, 100mtorr 압력계는 0mtorr~100mtorr까지 누설 압력의 측정이 가능하며, 이 측정한계값을 넘어가는 누설 압력에 대해서는 0mtorr로 표시하고 있다.
실시예에 따르면, 0~Amtorr(A는 최대 측정 한계값, 자연수)까지 측정 가능한 누설 압력 체크 시스템(140)에서, 그 누설 압력의 측정값이 k 이상인 경우에는 작업자에게 경고 알람을 표시하도록 한다. 여기서, k는 A보다 작은 값으로 한다. k는 0과 A사이에서 큰 누설 압력 수치로 한다.
예를 들어, 100mtorr 압력계는 0mtorr~100mtorr까지 누설 압력의 측정이 가능할 경우, 알람 기준값인 k는 50~90mtorr에서 결정될 수 있다.
누설 압력 체크 시스템(140)의 알람 방법은, 작업자가 들을 수 있도록 스피커를 통해 알람 소리 제공, 화면에 메세지 창 띄움, 화면 깜박임 중 적어도 하나가 될 수 있다. 그러나, 상기 알람 방법은 여러가지가 될 수 있으며, 이에 한정하는 것은 아니며, 복수의 알람 방법을 통해 작업자에게 챔버 내의 누설 압력이 발생하였음을 알릴 수 있는 것이다.
또한, 상기 누설 압력 체크 시스템(140)에서 알람을 동작함과 동시에 챔버(100) 내의 화학기상증착 공정이 중지될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 화학기상증착 장치의 누설 압력 체크 방법을 보여주는 순서도이다.
먼저, 누설 압력 체크 시스템(140)이 가동된다(S100).
상기 누설 압력 체크 시스템(140)의 가동은, 상기 챔버(100) 내에 웨이퍼(w)가 반입되어 정전척(110) 상에 상기 웨이퍼(w)가 정위치로 안착되고 상기 챔버(100)가 클로즈(close)되고, 상기 챔버(100) 내에 공정 조건에 따른 압력, 예를 들면, 0.2~1torr로 진공 배기가 이루어진 다음이 될 수 있다.
상기 누설 압력 체크 시스템(140)이 가동되면, 챔버(100) 내부의 압력을 체크하고 누설 압력을 계산하여 작업자에게 그 결과를 화면 상으로 전달한다(S110).
이때, 챔버(100) 내부의 누설 압력의 측정값을 알람 기준값 k와 지속적으로 비교 계산한다.
이에 따라, 누설 압력의 측정값이 기준값보다 작으면 작업자의 판단에 따라 화학기상증착장치가 수동으로 조작되며, 누설 압력 체크 시스템(140)은 계속적으로 챔버 내의 누설 압력을 측정한다(S110).
누설 압력의 측정값이 기준값보다 크거나 같으면 알람이 발생되며, 화학기상증착 공정이 자동으로 중지된다.
즉, 작업자가 들을 수 있는 알람 소리, 화면에 메세지 창 띄움, 화면 깜박임 중 적어도 하나를 포함하는 알람 방법을 사용할 수 있다(S120).
다음, 상기 누설 압력 체크 시스템(140)에서 알람을 동작함과 동시에 챔버 내의 화학기상증착 공정이 중지될 수 있다(S130).
이후, 챔버(100) 내에 발생된 압력 누설의 원인을 찾아 에러를 수정한다(S140).
다음, 누설 압력 체크 시스템(140)이 공정 중에 지속적으로 누설 압력을 체크하며 상기 체크 방법에 따라 감시를 계속한다.
실시예는 화학기상증착장치의 챔버 내에 측정한계치 이상의 누설 압력이 발생할 경우, 이를 작업자에게 알려줌으로써 제조 비용의 상승 및 수율 저하를 방지할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 누설 압력 체크 시스템(140)을 이용한 누설 압력 체크 방법으로서, 100mtorr가 최대 누설 압력 측정값인 누설 압력 체크 시스템(140)에서 소정 시간 동안 챔버(100) 내 상승 압력, 즉 누설 압력의 측정값이 기 준값 이상일 경우 알람을 할 수 있다. 예를 들면, 누설 압력 체크 프로그램을 구동하고 10초간의 대기시간동안 챔버(100) 내에 압력이 10mtorr이상 상승하면, 실시예에 따라 알람이 이루어진다. 상기 시간 동안 챔버(100) 내에 압력이 10mtorr이상 상승하지 않으면, 프로그램에 입력된 방법과 같이 챔버 내의 누설 압력을 체크하고, 앞서 도 2에서 설명한 바와 같은 방법에 따라 누설 압력의 측정값과 기준값을 비교하여 알람을 실시한다.
실시예는 화학기상증착장치의 누설 압력 체크 오류로 인하여 파티클 소스가 방치되어 웨이퍼 불량을 발생시키는 문제를 해소할 수 있다.
이상 상기 실시예를 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것이 아니라, 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능한 것은 당연하다.
도 1은 실시예에 따른 화학 기상 증착 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 실시예에 따른 화학기상증착 장치의 누설 압력 체크 방법을 보여주는 순서도이다.

Claims (11)

  1. 소정 압력에서 공정이 이루어지는 챔버;
    상기 챔버와 연결되어 상기 챔버의 내부 압력의 누설값을 측정하는 압력계를 포함하며, 측정값이 기준값 이상이면 알람을 하는 누설 압력 체크 시스템을 포함하는 화학 기상 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 챔버는,
    상기 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부;
    하부 전극의 역할을 하는 정전척(Electro-Static Chuck); 및
    상기 챔버 상부에서 플라즈마 이온화 에너지를 공급하는 상부 전극을 포함하는 화학 기상 증착 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정값이 기준값 이상이면 경보 소리를 제공하는 스피커를 더 포함하는 화학 기상 증착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 압력계의 최대 측정값 이내의 값인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압력계는 1~100mtorr의 누설압력을 측정할 수 있으며, 상기 기준값은 60~80mtorr인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치.
  6. 챔버 내의 누설 압력을 측정하는 단계;
    상기 누설 압력의 측정값을 기준값과 비교하는 단계; 및
    상기 기준값보다 작으면 측정을 계속하며 상기 기준값보다 같거나 크면 알람을 실시하는 단계를 포함하는 화학 기상 증착 장치의 누설 압력 체크 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 알람을 실시하는 단계 이후에,
    상기 챔버에서 진행하는 공정을 중지하는 단계를 더 포함하는 화학 기상 증착 장치의 누설 압력 체크 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 알람을 실시하는 단계에서,
    상기 알람은 스피커를 통해 알람 소리를 제공, 화면을 통해 경고 메세지 제공 및 화면 깜박임 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설 압력 체크 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 챔버 내의 누설 압력을 측정하는 압력계의 최대 측정값 이내의 값인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 누설 압력 체크 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 챔버 내에서는 웨이퍼 상에 화학기상증착 공정이 수행중인 것을 특징으로 하는 화학 기상 증착 장치의 누설 압력 체크 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 누설 압력의 측정값을 기준값과 비교하는 단계 이전에,
    소정 시간동안 상기 챔버 내에 압력 상승값이 10mtorr를 넘으면 알람을 하는 단계를 포함하는 화학 기상 증착 장치의 누설 압력 체크 방법.
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