KR20180082185A - 종료점 검출 방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR20180082185A
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황석연
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명지대학교 산학협력단
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Abstract

웨이퍼 상에 부착된 복수의 모니터링 센서를 통해 챔버 내부의 플라즈마 공정 변화에 따른 빛을 분석하여 종료점을 검출하는 장치가 개시된다.

Description

종료점 검출 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS OF DETECTING AN END POINT IN THE SAME}
본 발명은 종료점 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
반도체 소자의 미세화로 인한 FinFET, 3D-반도체, DIX급 이하의 공정을 수행하기 위한 플라즈마 공정의 중용성은 지속적으로 증가하고 있으며, 소자 공정을 위한 다양한 방법으로 미세선폭 구현의 노력이 진행 중이다.
웨이퍼 에지-센터 균일도는 반도체 소자의 신뢰성 및 생산성 향상을 위한 핵심적인 요소로서, 균일하지 않은 웨이퍼 온도와 플라즈마는 에지-센터 오차를 야기해서 생산성을 저감시키는 요인이 된다.
플라즈마 진공공정의 특성상, 웨이퍼가 위치한 ESC의 온도 엔트로피는 웨이퍼 센터에서 챔버월(chamber wall) 방향인 에지 방향으로 감소하게 되며, 웨이퍼 위에 형성된 플라즈마 또한 플라즈마 밀도가 낮은 챔버월 방향으로 확산되므로, 피할 수 없는 센터와 에지의 산포가 발생하는 장치적인 구조를 가지고 있다.
또한, 종래 기술은 챔버월에 형성되는 뷰포트를 통해 플라즈마 발광을 검출하는 것으로 공정상에 영향을 주기 때문에 웨이퍼 표면에 증착이나 식각 공정이 균일하게 이루어지지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 플라즈마 발광을 웨어퍼상에서 검출할 수 있는 종료점 검출 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 진공챔버 내에서 플라즈마 발생시 플라즈마 공간분포 균일성을 측정할 수 있는 온-웨이퍼 모니터링 센서를 통해 반도체 공정에 영향을 미치지 않는 종료점 검출 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플라즈마 발광을 웨어퍼상에서 검출할 수 있는 종료점 검출 방법 및 그 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발명은 종료점 검출 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 플라즈마 발광을 웨어퍼상에서 검출할 수 있다.
또한, 본 발명은 진공 챔버 내에서 플라즈마 발생시 플라즈마 공간분포 균일성을 측정할 수 있는 온-웨이퍼 모니터링 센서를 통해 반도체 공정에 영향을 미치지 않고 종료점을 검출할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 반도체 정밀공정제어가 가능하고 공정 이슈에 바로 대응하거나 예방이 가능하게 할 수 있으며, 대기시간, 투입재료, 대체용장비 등 자원을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 이점도 있다.
또한, 진공환경에서 이루어지는 증착, 식각 공정의 개발과 최적화하는데 유용한 기술이 될 수 있으며, 기존 장비와 차별화된 경쟁력으로 장비 및 부품의 국산화를 이룰 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 실시간 공정 분석 시스템의 각 요소기술을 융합하면 반도체 및 디스플레이와 관련 산업에서 필요로 하는 기술의 기반이 되어 지속적인 발전을 견인할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종료점 검출을 위한 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 종료점 검출을 위한 시스템의 각 구성을 설명하기 위해 도시한 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종료점 검출을 위한 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 종료점 검출을 위한 시스템의 각 구성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 종료점 검출을 위한 시스템은 300mm 웨이퍼 위에 다수의 센서를 부착하고, 챔버내에서 플라즈마 공정을 진행한 후 웨이퍼 표면에서 플라즈마 공정의 변화를 관찰하여 종료점을 검출할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼상에는 복수의 모니터링 센서가 부착된다. 해당 모니터링 센서는 플라즈마 공정 환경에서 발생하는 가시광선 대역의 빛을 수광할 수 있는 수광부를 포함한다.
식각 공정을 살펴보면, 챔버(100) 내에서 홀더(102) 위에 배열된 웨이퍼(104) 상에 SiO2 등으로 이루어진 레이어(layer)가 형성되고, 상기 레이어 위에 포지티브 포토레지스트(Positive Photoresist) 또는 네거티브 포토레지스트(Negative Photoresist)가 형성될 수 있다.
이어서, 상기 포토 레지스트를 특정 마스크를 이용하여 소정 패턴으로 변화시키며, 그 결과 상기 레이어 위에 소정 패턴을 가지는 포토 레지스트층이 형성된다.
계속하여, 플라즈마를 이용하여 상기 레이어를 상기 포토 레지스트의 패턴에 대응하는 패턴으로 식각시킨다. 여기서, 상기 플라즈마는 외부에서 챔버(100)로 공급될 수도 있고, HiS와 같은 반응가스 가스가 챔버(100)로 공급된 상태에서 챔버(100)로 소정 전압이 인가됨에 의해 상기 반응 가스가 플라즈마로 변화될 수도 있다.
상기 레이어는 상기 플라즈마와 반응하며, 이 과정에서 광이 방출된다. 여기서, 상기 광은 도 2(A)에 도시된 바와 같이 반응 후의 부산물(By-product)에 따라 다양한 파장을 가질 수 있다.
도 2에는 웨이퍼상에 부착되는 모니터링 센서의 세부 구조가 도시되어 있다.
도 2에는 모니터링 센서가 5개의 칩으로 웨이퍼상에 부착된 것으로 도시되어 있으나, 센서 칩의 개수는 더 많을 수도 있음은 당연하다.
모니터링 센서는 수광부와 광 전송부를 각각 포함한다. 수광부는 웨이퍼상의 표면에 부착되어 플라즈마 공정의 변화에 따른 가시광선 대역의 빛을 수광하기 위한 수단이다.
수광부의 후단에는 광 전송부가 결합된다.
광 전송부의 세부 구조는 도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같다.
도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 광 전송부는 복수의 광 도파로를 포함한다. 수광부에서 수광된 광은 복수의 광 도파로로 입력된다. 복수의 광 도파로의 길이는 도 3에 도시된 바와 같이, 각기 상이할 수 있다. 이로 인해, 복수의 광 도파로의 상이한 길이로 인한 각기 상이한 광 확산에 의해 광 도파로 후단에서 광이 분리되게 된다.
광 전송부의 후단에는 검출기 어레이가 각각 결합된다. 각각의 검출기는 광 도파로 후단에서의 분리되어 출력된 광을 각각 검출하게 된다.
이를 도 3 내지 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하면, 광 전송부로 입력되는 빛은 자유 공간을 통과하여 입력된다.
자유 공간을 통해 전파된 광은 커플러/슬래브(coupler/slab) 인터페이스에서 회절되어 복수의 광도파로로 전달된다.
복수의 광 도파로는 각기 다른 길이를 가지고 있으므로, 광 도파로의 출력에서 다른 위상 변화를 가지게 된다.
그 다음 광은 다른 자유 공간을 가로 지르며, 도파관의 출력단에서 간섭이 일어나게 되며, 이로 인해 광원들이 파장별로 분리되어 광도파에서 출력되어 각 검출기로 전달되게 된다.
따라서, 각 출력 채널은 특정 파장의 광(빛)만을 수신하게 된다.
따라서, 이를 통해, 본 발명은 플라즈마를 형성하는 가스와 웨이퍼 표면의 물질에 따라 발생하는 플라즈마에서 발생하는 빛의 파장이 달라지기 때문에 챔버 내부의 웨이퍼 표면 상태를 진단할 수 있게 된다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (1)

  1. 웨이퍼 상에 부착된 복수의 모니터링 센서를 통해 챔버 내부의 플라즈마 공정 변화에 따른 빛을 분석하여 종료점을 검출하는 장치.
KR1020170003565A 2017-01-10 2017-01-10 종료점 검출 방법 및 그 장치 KR20180082185A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20230070782A (ko) * 2021-11-15 2023-05-23 주식회사 에스피에스글로벌 반도체 제조용 pvd 챔버 테스트 시스템 및 그의 테스트 방법
KR20230071947A (ko) * 2021-11-17 2023-05-24 주식회사 에스피에스글로벌 반도체 제조용 냉각 챔버 테스트 시스템 및 그의 테스트 방법

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