KR20230112842A - 도핑농도 또는 결정성 측정 장치, 이를 구비하는 공정 시스템 및 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도핑농도 또는 결정성 측정 장치에 관한 것으로서, 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나; 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나; 상기 수신 안테나에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 상기 기판의 도핑영역의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하여 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 도핑농도 또는 결정성 측정 장치, 이를 구비하는 공정 시스템 및 측정 방법에 관한 것으로서, 컷오프 주파수 센서를 활용하여 진공챔버 내에 위치하는 기판의 도핑농도 또는 결정성을 측정하기 위한 것이다.
본 발명은 과학기술정보통신부 (Ministry of Science and ICT)로부터 연구 자금을 지원받는 한국연구재단 (NRF: National Research Foundation of Korea)의 소재혁신선도 프로젝트 (1711133537/2020M3H4A3106004), 한국 국가과학기술연구회 (NST: National Research Council of Science & Technology)의 2020년도 미래선도형 융합연구단사업 (1711151477/CRC-20-01-NFRI), 한국표준과학연구원 (KRISS: Korea Research Institute of Standards and Science) 연구운영비지원 (22011099/ GP2022-0011-04, 22011100/ GP2022-0011-05)에 의해서 지원받았다.
반도체 및 디스플레이 공정 분야에서 플라즈마 공정 챔버는 박막 증착 및 식각 공정에 사용되며 상기 플라즈마 공정 챔버 내에 반도체 기판 또는 유리 기판을 지지하기 위한 기판 지지부를 포함하고 있으며, 상기 기판 지지부 위에 반도체 기판 또는 유리 기판이 위치하여 플라즈마를 발생시키는 경우 상기 플라즈마에 의한 박막 증착 및 식각 공정에 의하여 상기 반도체 기판 또는 유리 기판 상에 반도체 소자를 형성하는 공정을 수행하게 된다.
그런데 상온에서 반도체 내에 생성되는 전자와 정공이 너무 적기 때문에 도핑(doping)에 의하여 반도체 내에 불순물을 주입하고, 전자 또는 정공의 농도를 조절하기 위하여 도핑농도를 적절하게 조절해야 한다.
특히, 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 도핑농도가 반도체 소자의 특성에 미치는 영향이 더욱 더 커지므로, 도핑농도의 정밀한 제어가 필요하고 이를 위하여 도핑농도의 모니터링이 필수적이다.
일반적으로 도핑농도가 높아지면 전도도가 상승하고 저항은 낮아지므로, 종래의 도핑농도 측정방법으로서 4 핀 프로브 방식은 웨이퍼의 저항을 측정하기 위하여 검사용 웨이퍼를 준비해야 한다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2000-0073640호는 웨이퍼 연마 장치를 이용한 도핑 프로파일 측정 장치에 관한 것으로서, 도핑 프로파일을 측정하고자 하는 웨이퍼에 메탈 컨택을 도핑 영역의 깊이 이상으로 형성해야 하므로, 검사용 웨이퍼를 별도로 준비해야 하고 플라즈마 공정을 중지하고 도핑농도를 측정해야 한다는 점에서 플라즈마 공정이 진행되는 동안 진공챔버 내의 웨이퍼의 도핑농도를 측정할 수 없다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2098288호는 반도체 재료의 도핑농도 측정방법에 관한 것으로서, 반도체 재료를 활성층으로 하여 소오스전극, 드레인전극, 게이트전극을 포함하는 트랜지스터 구조물을 준비하고 상기 게이트전극에 인가되는 게이트 전압에 따른 드레인전류를 측정해야 하므로, 검사용 트랜지스터 구조물을 준비해야 하고 플라즈마 공정을 중지하고 드레인전류를 측정해야 한다는 점에서 플라즈마 공정이 진행되는 동안 진공챔버 내의 기판의 도핑농도를 측정할 수 없다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2318309호는 3차원 구조의 도핑 농도 결정 방법에 관한 것으로서, 복수의 층이 포함된 3차원 구조의 반도체 장치에 대하여 테라헤르츠 파인 제 1 입력 신호를 인가하고 투과파 또는 반사파를 제 1 출력신호로 측정하고, 복수의 모델에 제 1 입력 신호를 입력값으로 입력하고 제 2 출력신호를 계산한 후, 제 1 출력신호와 복수의 제 2 출력 신호 각각을 비교하여 복수의 층 각각의 도핑 농도에 대한 정보를 포함하는 3차원 구조를 결정하고 있으므로, 테라헤르츠 파인 제 1 입력 신호를 인가하는 수단과 제 1 출력신호를 측정하는 수단을 준비해야 하고 이러한 구성으로는 플라즈마 공정이 진행되는 동안 진공챔버 내의 기판의 도핑농도를 측정할 수 없다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2162826호는 평면형 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성하여 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있는 평면형 플라즈마 진단장치를 제공하기 위한 것이다.
등록특허공보 제10-2193678호는 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 웨이퍼형 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성하여 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있는 평면형 플라즈마 진단 장치를 원형 부재에 매립하여 형성한 웨이퍼형 플라즈마 진단 장치를 제공하기 위한 것이다.
등록특허공보 제10-2193694호는 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 정전척에 관한 것으로서, 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성하여 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있는 평면형 플라즈마 진단 장치를 정전척에 매립하여 형성한 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 정전척을 제공하기 위한 것이다.
등록특허공보 제10-2318600호는 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치에 관한 것으로서, 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성하여 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있는 평면형 플라즈마 진단 장치를 플라즈마 공정 장치에 매립하여 형성한 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 진공챔버 내에서 측정되는 공진 주파수 또는 컷오프 주파수로부터 기판의 도핑농도 또는 결정성을 예측하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 플라즈마 공정이 진행되는 동안 진공챔버 내의 기판의 도핑농도 또는 결정성을 측정하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은, 플라즈마 공정이 진행되는 동안 진공챔버 내의 플라즈마 진단기능과 기판의 도핑농도 또는 결정성 측정기능을 동시에 수행하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 목적으로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 기술적 과제는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 포함한다.
본 발명은 도핑농도 또는 결정성 측정 장치에 관한 것으로서, 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나; 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나; 상기 수신 안테나에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 상기 기판의 도핑영역의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하여 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하기 위하여, 상기 송신 안테나에 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 상기 수신 안테나에서 수신되는 마이크로웨이브의 주파수를 분석하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 주파수 분석기; 상기 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 전도도/비저항 변환기; 상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 도핑농도 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진공챔버 내에 플라즈마가 생성되는 경우 상기 수신 안테나는 상기 플라즈마를 투과하는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 진공챔버 내에 플라즈마가 생성되는 경우 상기 수신 안테나는 상기 플라즈마로부터 반사되는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 도핑농도 또는 결정성 측정 장치를 구비하는 공정 시스템에 관한 것으로서, 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나; 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나; 상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나를 내부에 매립하는 기판지지부; 상기 기판지지부 상부에 위치하는 기판; 상기 수신 안테나에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 상기 기판의 도핑영역의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하여 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하기 위하여, 상기 송신 안테나에 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 상기 수신 안테나에서 수신되는 마이크로웨이브의 주파수를 분석하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 주파수 분석기; 상기 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 전도도/비저항 변환기; 상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 도핑농도 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 도핑농도 또는 결정성 측정 장치를 구비하는 공정 시스템에 관한 것으로서, 비도핑영역에서 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나와 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나를 구비하는 제 1 센서; 도핑영역에서 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나와 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나를 구비하는 제 2 센서; 제 1 센서에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 측정되는 공진 주파수 또는 컷오프 주파수와 제 2 센서에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 측정되는 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 비교하여 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하기 위하여, 제 1 센서 및 제 2 센서에 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 수신되는 마이크로웨이브의 주파수를 분석하여 각각의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 주파수 분석기; 제 1 센서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 기준으로 제 2 센서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 전도도/비저항 변환기; 상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 도핑농도 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 스위칭 회로를 더 포함하고, 상기 주파수 분석기는 상기 스위칭 회로를 통하여 제 1 센서 및 제 2 센서에 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 수신되는 마이크로웨이브의 주파수를 분석하여 각각의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 기판의 결정성 및 불순물 함량 측정 장치에 있어서, 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나; 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나; 상기 수신 안테나에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하여 상기 기판의 불순물 함량(nx)을 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 도핑농도 또는 결정성 측정 방법에 관한 것으로서, 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 단계; 상기 마이크로웨이브를 수신하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 단계; 상기 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 단계; 상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 도핑농도 또는 결정성 측정 방법에 관한 것으로서, 비도핑영역에서 마이크로웨이브를 인가하고 수신하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 단계; 도핑영역에서 마이크로웨이브를 인가하고 수신하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 단계; 비도핑영역에서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 기준으로 도핑영역에서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 단계; 상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 도핑농도 또는 결정성 측정 방법을 실행시키기 위하여 저장매체에 기록되는 컴퓨터프로그램일 수 있다.
본 발명의 효과는 진공챔버 내에서 측정되는 공진 주파수 또는 컷오프 주파수로부터 기판의 도핑농도 또는 결정성을 예측하는 것을 가능하게 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 효과는, 플라즈마 공정이 진행되는 동안 진공챔버 내의 기판의 도핑농도 또는 결정성을 측정하는 것을 가능하게 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 효과는, 플라즈마 공정이 진행되는 동안 진공챔버 내의 플라즈마 진단기능과 기판의 도핑농도 또는 결정성 측정기능을 동시에 수행하는 것을 가능하게 하는 것이다.
본 발명에 의한 효과는 상기 효과로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 효과는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑 전의 기판이 위치하는 상태를 도시한다.
도 2는 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑된 기판이 위치하는 상태를 도시한다.
도 3은 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑 전의 기판이 위치하고 플라즈마가 생성된 상태를 도시한다.
도 4는 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑된 기판이 위치하고 플라즈마가 생성된 상태를 도시한다.
도 5는 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 비도핑층과 도핑층을 포함하는 기판이 위치하는 상태를 도시한다.
도 6은 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 비도핑층과 도핑층을 포함하는 기판이 위치하고 플라즈마가 생성된 상태를 도시한다.
도 7은 도핑층의 전도도에 따른 플라즈마 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 8은 도핑층의 전도도에 따른 컷오프 주파수의 변화를 도시한다.
도 9는 도핑층의 비저항에 따른 컷오프 주파수의 변화를 도시한다.
도 10은 도핑층의 두께가 50um인 경우 비저항에 따른 플라즈마 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 11은 도핑층의 두께가 50um인 경우 비저항에 따른 컷오프 주파수의 변화를 도시한다.
도 12는 n-형 반도체와 p-형 반도체 각각의 도핑농도에 따른 비저항의 변화를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일시시예인 도핑농도 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 다른 일시시예인 도핑농도 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2는 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑된 기판이 위치하는 상태를 도시한다.
도 3은 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑 전의 기판이 위치하고 플라즈마가 생성된 상태를 도시한다.
도 4는 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑된 기판이 위치하고 플라즈마가 생성된 상태를 도시한다.
도 5는 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 비도핑층과 도핑층을 포함하는 기판이 위치하는 상태를 도시한다.
도 6은 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 비도핑층과 도핑층을 포함하는 기판이 위치하고 플라즈마가 생성된 상태를 도시한다.
도 7은 도핑층의 전도도에 따른 플라즈마 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 8은 도핑층의 전도도에 따른 컷오프 주파수의 변화를 도시한다.
도 9는 도핑층의 비저항에 따른 컷오프 주파수의 변화를 도시한다.
도 10은 도핑층의 두께가 50um인 경우 비저항에 따른 플라즈마 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 11은 도핑층의 두께가 50um인 경우 비저항에 따른 컷오프 주파수의 변화를 도시한다.
도 12는 n-형 반도체와 p-형 반도체 각각의 도핑농도에 따른 비저항의 변화를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일시시예인 도핑농도 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 다른 일시시예인 도핑농도 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 구성 및 작용에 대해 설명하기로 한다. 이러한 실시예는 예시적인 것으로서 본 발명의 구성 및 작용을 제한하지는 아니하고, 실시예에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 구성 및 작용도 이하 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있는 경우는 본 발명의 기술적 사상으로 볼 수 있을 것이다.
플라즈마의 응용 분야가 다양하게 확대됨에 따라 플라즈마 진단 기술의 중요성도 더욱 더 커지고 있다. 종래의 플라즈마를 진단하는 방법으로서 정전 탐침을 플라즈마에 삽입하여 전위를 인가하는 방식은 높은 전위가 플라즈마를 변화시킬 수 있어 플라즈마 밀도와 같은 플라즈마 변수를 정확하게 측정하기가 어렵다는 문제점이 있다.
이와 같은 정전 탐침의 문제점을 해결하기 위하여 마이크로웨이브를 이용한 플라즈마 진단 방법으로서 컷오프(cut-off) 프로브 방식이 개발되었는데, 컷오프(cut-off) 프로브는 전자기파를 방사하는 프로브와 전자기파를 수신하는 프로브를 구비하고 수백 MHz로부터 수십 GHz 범위의 마이크로웨이브를 사용하여 플라즈마 밀도를 측정할 수 있다.
마이크로웨이브의 주파수가 플라즈마 주파수보다 작은 경우 마이크로웨이브는 플라즈마를 통과하지 못하고, 마이크로웨이브의 주파수가 플라즈마 주파수보다 큰 경우 마이크로웨이브는 플라즈마를 통과하게 되는데, 이 지점에서의 주파수를 컷오프 주파수라고 하며, 플라즈마 밀도는 이러한 컷오프 주파수로부터 구할 수 있다.
본 발명은 플라즈마 밀도를 구하기 위한 컷오프 주파수를 검출하는 컷오프 주파수 센서를 사용하여 반도체 기판 또는 디스플레이 기판의 도핑농도를 측정하고자 하는 것이며, 본 발명은 플라즈마 공정이 진행되는 동안에도 반도체 기판의 도핑농도를 검출할 수 있다. 또한 진공챔버의 구조적 공진에 의한 컷오프 주파수를 검출할 수 있는데, 이를 사용하여 반도체 기판 또는 디스플레이 기판의 도핑농도를 측정할 수도 있다.
도 1은 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑 전의 기판이 위치하는 상태를 도시한다.
도 1을 참조하면, 진공챔버(10) 내의 기판 지지부인 유전체(30) 상부에 비도핑 영역(21)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하고, 컷오프 주파수 센서(40)는 상기 유전체(30) 내부에 매립되어 상기 유전체(30) 표면으로부터 소정의 두께(dx) 만큼 이격되어 있다.
주파수 분석기(50)는 상기 컷오프 주파수 센서(40)에 동축케이블로 연결되어 상기 송신 안테나(41)에 전력을 공급하여 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버(10) 내에 인가하고, 상기 마이크로웨이브를 상기 수신 안테나(42)가 수신하여 상기 마이크로웨이브의 주파수를 분석한다.
상기 주파수 분석기(50)는 스펙트럼 분석기 또는 네트워크 분석기와 같은 구성으로서 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 상기 송신 안테나(41)와 상기 수신 안테나(42)에 대한 입력과 출력의 주파수 신호를 분석하게 된다.
상기 컷오프 주파수 센서(40)는 플라즈마가 생성되기 전에는 진공챔버(10) 내의 구조적 공진으로부터 공진 주파수를 측정할 수 있는데, 상기 수신 안테나(42)에서 상기 마이크로웨이브를 수신하여 공진 주파수를 측정하는 경우 도핑농도(nx)가 커짐에 따라 상기 공진 주파수가 고주파에서 저주파로 이동한다는 점을 활용하게 된다.
상기 컷오프 주파수 센서(40)는 송신안테나(41)와 수신안테나(42)가 서로 절연되어 몸체부(43)에 둘러싸이는 구조이고, 두개의 안테나 중 송신안테나(41)에서 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 인가하고 수신안테나(42)에서 상기 마이크로웨이브를 수신하게 된다. 상기 송신안테나(41)와 수신안테나(42)는 각각 동축케이블의 코어 전극에 연결되고, 상기 송신안테나(41)와 수신안테나(42)는 접지전극에 의하여 서로 전기적으로 차폐될 수 있다.
전도도/비저항 변환기(60)는 상기 주파수 분석기(50)에서 측정한 공진 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하고, 도핑농도 변환기(70)는 상기 전도도 또는 비저항을 변환하여 도핑농도를 예측하게 되는데, 상기 유전체(30) 상부에 상기 비도핑 영역(21)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하고 있으므로, 이를 기준값으로 하여 향후 도핑 영역을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하는 경우에 도핑농도를 예측할 수 있게 된다.
도 2는 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑된 기판이 위치하는 상태를 도시한다.
도 2를 참조하면, 진공챔버(10) 내의 기판 지지부인 유전체(30) 상부에 도핑 영역(22)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하고, 주파수 분석기(50)는 스펙트럼 분석기 또는 네트워크 분석기와 같은 구성으로서 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 송신 안테나(41)와 상기 수신 안테나(42)에 대한 입력과 출력의 주파수 신호를 분석하게 된다.
상기 송신 안테나(41)와 상기 수신 안테나(42)를 구비하는 컷오프 주파수 센서(40)는 플라즈마가 생성되기 전에는 진공챔버(10) 내의 구조적 공진으로부터 공진 주파수를 측정할 수 있다.
전도도/비저항 변환기(60)는 상기 주파수 분석기(50)에서 측정한 공진 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하고, 도핑농도 변환기(70)는 상기 전도도 또는 비저항을 변환하여 도핑농도를 예측하게 된다. 이러한 도핑농도를 예측하기 위하여 도 1과 관련하여 앞서 설명한 상기 유전체(30) 상부에 비도핑 영역(21)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치한 경우에 측정된 기준값을 사용할 수 있다.
도 3은 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑 전의 기판이 위치하고 플라즈마가 생성된 상태를 도시한다.
도 3을 참조하면, 컷오프 주파수 센서(40)는 상기 유전체(30) 내부에 매립되어 상기 유전체(30) 표면으로부터 소정의 두께(dx) 만큼 이격되어 있고, 상기 유전체(30) 위에 비도핑 영역(21)을 갖는 기판(20)이 위치하며, 상기 유전체(30) 표면으로부터 상부에는 플라즈마(10)가 발생하는 공간이고, 상기 플라즈마(10)와 상기 유전체(30) 사이에는 플라즈마가 형성되지 못하는 영역으로서 소정의 두께(dy)를 갖는 쉬스(20)가 형성된다.
주파수 분석기(50)는 상기 컷오프 주파수 센서(40)에 연결되어 상기 송신 안테나(41)에 전력을 공급하여 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하고, 상기 마이크로웨이브를 상기 수신 안테나(42)가 수신하여 상기 마이크로웨이브의 주파수를 분석한다.
상기 주파수 분석기(50)는 스펙트럼 분석기 또는 네트워크 분석기와 같은 구성으로서 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 상기 송신 안테나(41)와 상기 수신 안테나(42)에 대한 입력과 출력의 주파수 신호를 분석하게 된다.
상기 컷오프 주파수 센서(40)는 반도체 또는 디스플레이 공정이 진행되는 동안에도 플라즈마 컷오프 주파수를 측정할 수 있는데, 상기 수신 안테나(42)에서 상기 마이크로웨이브를 수신하여 컷오프 주파수를 측정하는 경우 도핑농도(nx)가 커짐에 따라 상기 컷오프 주파수가 고주파에서 저주파로 이동한다는 점을 활용한 것이다.
한편, 본 발명의 컷오프 주파수 센서(40)는 하나의 안테나를 사용하여 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 플라즈마(11)에 인가하고 상기 플라즈마(11)로부터 반사되는 상기 마이크로웨이브를 수신하여 컷오프 주파수를 측정하게 된다. 반사파의 신호비를 측정하면 투과파의 컷오프 주파수에 대해서 반사파의 컷오프 주파수는 1/√2 배로 측정된다.
또한 본 발명인 컷오프 주파수 센서(40)는 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하고 이러한 플라즈마 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있으므로, 본 발명은 반도체 공정 또는 디스플레이 공정을 진행하는 동안에 플라즈마 진단기능 및 도핑농도 측정기능을 동시에 수행할 수 있다.
상기 유전체(30) 상부에 상기 비도핑 영역(21)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하고 있으므로, 이를 기준값으로 하여 향후 도핑 영역을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하는 경우에 도핑농도를 예측할 수 있게 된다.
도 4는 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 도핑된 기판이 위치하고 플라즈마가 생성된 상태를 도시한다.
도 4를 참조하면, 컷오프 주파수 센서(40)는 상기 유전체(30) 내부에 매립되어 상기 유전체(30) 표면으로부터 소정의 두께(dx) 만큼 이격되어 있고, 상기 유전체(30) 위에 도핑 영역(22)을 갖는 기판(20)이 위치하며, 상기 유전체(30) 표면으로부터 상부에는 플라즈마(10)가 발생하는 공간이고, 상기 플라즈마(10)와 상기 유전체(30) 사이에는 플라즈마가 형성되지 못하는 영역으로서 소정의 두께(dy)를 갖는 쉬스(12)가 형성된다.
주파수 분석기(50)는 상기 컷오프 주파수 센서(40)에 연결되어 상기 송신 안테나(41)에 전력을 공급하여 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하고, 상기 마이크로웨이브를 상기 수신 안테나(42)가 수신하여 상기 마이크로웨이브의 주파수를 분석한다.
상기 주파수 분석기(50)는 스펙트럼 분석기 또는 네트워크 분석기와 같은 구성으로서 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 상기 송신 안테나(41)와 상기 수신 안테나(42)에 대한 입력과 출력의 주파수 신호를 분석하게 된다.
상기 컷오프 주파수 센서(40)는 반도체 또는 디스플레이 공정이 진행되는 동안에도 플라즈마 컷오프 주파수를 측정할 수 있는데, 상기 수신 안테나(42)에서 상기 마이크로웨이브를 수신하여 컷오프 주파수를 측정하는 경우 도핑농도(nx)가 커짐에 따라 상기 컷오프 주파수가 고주파에서 저주파로 이동한다는 점을 활용한 것이다.
한편, 본 발명의 컷오프 주파수 센서(40)는 하나의 안테나를 사용하여 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 플라즈마(11)에 인가하고 상기 플라즈마(11)로부터 반사되는 상기 마이크로웨이브를 수신하여 컷오프 주파수를 측정하게 된다. 반사파의 신호비를 측정하면 투과파의 컷오프 주파수에 대해서 반사파의 컷오프 주파수는 1/√2 배로 측정된다.
또한 본 발명인 컷오프 주파수 센서(40)는 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하고 이러한 플라즈마 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있으므로, 본 발명은 반도체 공정 또는 디스플레이 공정을 진행하는 동안에 플라즈마 진단기능 및 도핑농도 측정기능을 동시에 수행할 수 있다.
상기 유전체(30) 상부에 상기 도핑 영역(22)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하고 있으므로, 전도도/비저항 변환기(60)는 상기 주파수 분석기(50)에서 측정한 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하고, 도핑농도 변환기(70)는 상기 전도도 또는 비저항을 변환하여 도핑농도를 예측하게 된다. 이러한 도핑농도를 예측하기 위하여 도 3과 관련하여 앞서 설명한 상기 유전체(30) 상부에 비도핑 영역(21)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치한 경우에 측정된 기준값을 사용할 수 있다.
도 5는 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 비도핑층과 도핑층을 포함하는 기판이 위치하는 상태를 도시한다.
도 5를 참조하면, 진공챔버(10) 내의 기판 지지부인 유전체(30) 상부에 비도핑 영역(21)과 도핑 영역(22)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하고, 상기 비도핑 영역(21) 하부에는 컷오프 주파수 센서인 제 1 센서(410)이 매립되고, 상기 도핑 영역(22) 하부에도 컷오프 주파수 센서인 제 2 센서(420)가 매립되어 각각의 공진 주파수를 측정하게 된다.
스위칭 회로(51)는 제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)를 하나의 주파수 분석기(50)로 연결하여 고가의 주파수 분석기(50)를 효율적으로 사용하여 복수의 컷오프 주파수 센서에 공진 주파수 검출을 저비용으로 가능하게 한다.
스위칭 회로(51)는 제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)에 연결되는 배선의 길이를 서로 다르게 형성하여 주파수 분석기(50)로의 송수신되는 신호의 시간차를 구분하여 작동하도록 하거나, 내부 스위칭 동작에 의하여 구분하여 작동하도록 할 수 있다.
상기 주파수 분석기(50)는 스펙트럼 분석기 또는 네트워크 분석기와 같은 구성으로서 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)에 대한 입력과 출력의 주파수 신호를 분석하게 된다.
제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)는 플라즈마가 생성되기 전에는 진공챔버(10) 내의 구조적 공진으로부터 공진 주파수를 측정할 수 있는데, 상기 제 2 센서(420)의 수신 안테나(42)에서 상기 마이크로웨이브를 수신하여 공진 주파수를 측정하는 경우 도핑농도(nx)가 커짐에 따라 상기 공진 주파수가 고주파에서 저주파로 이동한다는 점을 활용하게 된다.
상기 유전체(30) 상부에 비도핑 영역(21)과 도핑 영역(22)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하고 있으므로, 전도도/비저항 변환기(60)는 제 2 센서(420)로부터 상기 주파수 분석기(50)에서 측정한 공진 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하고, 도핑농도 변환기(70)는 상기 전도도 또는 비저항을 변환하여 도핑농도를 예측하게 된다. 이러한 도핑농도를 예측하기 위하여 상기 유전체(30) 상부에 비도핑 영역(21)의 하부에 매립된 제 1 센서(410)로부터 상기 주파수 분석기(50)에서 측정한 공진 주파수를 기준값으로 사용할 수 있다.
도 6은 컷오프 주파수 센서가 매립된 유전체 위에 비도핑층과 도핑층을 포함하는 기판이 위치하고 플라즈마가 생성된 상태를 도시한다.
도 6을 참조하면, 컷오프 주파수 센서인 제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)는 유전체(30) 내부에 매립되어 상기 유전체(30) 표면으로부터 소정의 두께(dx) 만큼 이격되어 있고, 상기 유전체(30) 위에 비도핑 영역과(21) 도핑 영역(22)을 갖는 기판(20)이 위치하며, 상기 유전체(30) 표면으로부터 상부에는 플라즈마(11)가 발생하는 공간이고, 상기 플라즈마(11)와 상기 유전체(30) 사이에는 플라즈마가 형성되지 못하는 영역으로서 소정의 두께(dy)를 갖는 쉬스(12)가 형성된다.
진공챔버(10) 내의 기판 지지부인 유전체(30) 상부에 비도핑 영역(21)과 도핑 영역(22)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하고, 상기 비도핑 영역(21) 하부에는 컷오프 주파수 센서인 제 1 센서(410)가 매립되고, 상기 도핑 영역(22) 하부에도 컷오프 주파수 센서인 제 2 센서(420)가 매립되어 각각의 컷오프 주파수를 측정하게 된다.
스위칭 회로(51)는 제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)를 하나의 주파수 분석기(50)로 연결하여 고가의 주파수 분석기(50)를 효율적으로 사용하여 복수의 컷오프 주파수 센서에 의한 컷오프 주파수 검출을 저비용으로 가능하게 한다.
스위칭 회로(51)는 제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)에 연결되는 배선의 길이를 서로 다르게 형성하여 주파수 분석기(50)로의 송수신되는 신호의 시간차를 구분하여 작동하도록 하거나, 내부 스위칭 동작에 의하여 구분하여 작동하도록 할 수 있다.
상기 주파수 분석기(50)는 스펙트럼 분석기 또는 네트워크 분석기와 같은 구성으로서 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)에 대한 입력과 출력의 주파수 신호를 분석하게 된다.
제 1 센서(410)와 제 2 센서(420)는 생성된 플라즈마의 컷오프 주파수를 측정할 수 있는데, 상기 제 2 센서(420)의 수신 안테나(42)에서 상기 플라즈마를 투과한 상기 마이크로웨이브를 수신하여 상기 플라즈마의 컷오프 주파수를 측정하는 경우 도핑농도(nx)가 커짐에 따라 상기 컷오프 주파수가 고주파에서 저주파로 이동한다는 점을 활용하게 된다.
상기 유전체(30) 상부에 비도핑 영역(21)과 도핑 영역(22)을 갖는 반도체 기판 또는 디스플레이 기판 등의 기판(20)이 위치하고 있으므로, 전도도/비저항 변환기(60)는 제 2 센서(420)로부터 상기 주파수 분석기(50)에서 측정한 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하고, 도핑농도 변환기(70)는 상기 전도도 또는 비저항을 변환하여 도핑농도를 예측하게 된다. 이러한 도핑농도를 예측하기 위하여 상기 유전체(30) 상부에 비도핑 영역(21)의 하부에 매립된 제 1 센서(410)로부터 상기 주파수 분석기(50)에서 측정한 컷오프 주파수를 기준값으로 사용할 수 있다.
도 7은 도핑층의 전도도에 따른 플라즈마 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 7을 참조하면, 도핑층의 전도도에 따른 플라즈마 투과 스펙트럼에서는 전도도가 0.001 S/m, 0.1 S/m, 10 S/m, 200 S/m, 300 S/m 인 경우에 각각의 전도도별로 주파수 스펙트럼을 나타나고, 전도도가 증가함에 따라 컷오프 주파수가 저주파로 이동하는 것을 보여주고 있다.
도 8은 도핑층의 전도도에 따른 컷오프 주파수의 변화를 도시한다.
도 8을 참조하면, 도핑층의 전도도와 컷오프 주파수의 관계를 그래프로 보여주고 있는데, 전도도가 커짐에 따라 컷오프 주파수가 고주파에서 저주파로 이동하는 정도를 나타내고 있다.
도 9는 도핑층의 비저항에 따른 컷오프 주파수의 변화를 도시한다.
도 9를 참조하면, 도핑층의 비저항과 컷오프 주파수의 관계를 그래프로 보여주고 있는데, 비저항이 작아짐에 따라 컷오프 주파수가 고주파에서 저주파로 이동하는 정도를 나타내고 있다.
도 10은 도핑층의 두께가 50um인 경우 비저항에 따른 플라즈마 투과 스펙트럼을 도시한다.
도 10을 참조하면, 도핑층의 두께가 50um인 경우 비저항에 따른 플라즈마 투과 스펙트럼을 통하여 컷오프 주파수가 고주파에서 저주파로 이동하는 것을 알 수 있다.
도 11은 도핑층의 두께가 50um인 경우 비저항에 따른 컷오프 주파수의 변화를 도시한다.
도 11을 참조하면, 도핑층의 두께가 50um인 경우 비저항에 따른 컷오프 주파수의 변화를 알 수 있고, 역으로 컷오프 주파수가 고주파에서 저주파로 이동하는 정도로부터 도핑층의 비저항을 알 수 있다.
도 12는 n-형 반도체와 p-형 반도체 각각의 도핑농도에 따른 비저항의 변화를 도시한다.
도 12를 참조하면, n-형 반도체와 p-형 반도체 각각의 도핑농도에 따른 비저항의 변화는 공지된 것으로, 도핑 영역의 비저항을 측정하면 도핑농도를 예측할 수 있게 되므로, 먼저, 컷오프 주파수를 측정하고 이로부터 비저항을 구하면 최종적으로 도핑농도를 예측할 수 있게 된다.
도 13은 본 발명의 일시시예인 도핑농도 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 13을 참조하면, 본 발명인 도핑농도 측정 방법은 먼저 컷오프 주파수 센서의 송신 안테나에서 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버(10) 내에 인가하는 단계(S100)를 수행하고, 컷오프 주파수 센서의 수신 안테나에서 상기 마이크로웨이브를 수신하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 단계(S200)를 수행한다.
상기 송신 안테나와 수신 안테나가 동일한 하나의 안테나인 경우에는 생성된 플라즈마로부터 반사되는 마이크로웨이브를 상기 수신 안테나가 수신하고 되고, 반사파의 신호비를 측정하면 투과파의 컷오프 주파수에 대해서 반사파의 컷오프 주파수는 1/√2 배로 측정된다.
전도도/비저항 변환부(60)는 상기 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 하는 단계(S300)를 수행하고, 도핑농도 변환부(70)는 상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도(nx)로 변환하는 단계;를 수행하여 결국 공진 주파수 또는 컷오프 주파수에 의하여 도핑농도(nx)를 예측할 수 있게 된다.
도 14는 본 발명의 다른 일시시예인 도핑농도 측정 방법의 흐름도를 도시한다.
도 14를 참조하면, 본 발명인 도핑농도 측정 방법은 제 1 센서에 의하여 비도핑 영역에서 마이크로웨이브를 인가하고 수신하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 단계(S210)를 수행하고, 제 2 센서에 의하여 도핑 영역에서 마이크로웨이브를 인가하고 수신하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 단계(S220)를 수행한다.
전도도/비저항 변환부(60)는 비도핑 영역에서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 기준으로 도핑영역에서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 단계(S310)를 수행하고, 도핑농도 변환부(70)는 상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도(nx)로 변환하는 단계(S400)를 수행하여 결국 공진 주파수 또는 컷오프 주파수에 의하여 도핑농도(nx)를 예측할 수 있게 된다.
상기 비도핑 영역과 도핑 영역은 하나의 기판에 형성될 수 있으며, 하나의 기판 상의 비도핑 영역에서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 기준으로 도핑 영역에서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환한 후, 이로부터 도핑농도(nx)를 예측할 수 있게 된다.
또한 이와 같은 도핑농도 측정 방법의 흐름도는 컴퓨터프로그램으로 구현될 수 있으며, 본 발명의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다는 점에서 하나의 하드웨어 또는 개별적인 하드웨어에서 구동되는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 또한 본 발명의 도핑농도 측정 방법은 컴퓨터프로그램으로서 저장매체에 기록되어 구현될 수도 있다.
한편, 기판의 도핑농도는 결정성을 갖는 기판에 불순물이 어느 정도 주입되어 있는지를 의미한다는 점에서, 기판의 결정성이 어느 정도인지를 의미한다고 볼 수도 있으므로, 기판의 도핑농도를 측정하는 것과 동일한 원리로 기판의 결정성을 측정할 수 있다.
상기 기판은 반도체 웨이퍼 뿐만 아니라, 유리기판과 같은 디스플레이 기판도 포함하고, 유리기판의 결정성이 어느 정도인지 또는 결정성을 갖는 유리기판에 불순물이 어느 정도 함유되어 있는지 측정할 수 있으며, 결정성이 낮아질수록 불순물 함량은 높아지게 된다.
기판의 도핑농도가 도핑되지 않은 영역과 도핑된 영역의 비교에 의해서 측정할 수 있는 상대적인 값이므로, 기판의 결정성도 결정성의 정도를 기판에 주입된 불순물의 함량이 어느정도인지 비교하여 측정하게 된다.
10: 진공챔버
12: 쉬스
20: 기판
21: 비도핑 영역
22: 도핑 영역
30: 기판지지부
40: 컷오프 주파수 센서
41: 송신안테나
42: 수신안테나
43: 몸체부
410: 제 1 센서
420: 제 2 센서
50: 주파수 분석기
51: 스위칭 회로
60: 전도도/비저항 변환기
70: 도핑농도 변환기
12: 쉬스
20: 기판
21: 비도핑 영역
22: 도핑 영역
30: 기판지지부
40: 컷오프 주파수 센서
41: 송신안테나
42: 수신안테나
43: 몸체부
410: 제 1 센서
420: 제 2 센서
50: 주파수 분석기
51: 스위칭 회로
60: 전도도/비저항 변환기
70: 도핑농도 변환기
Claims (13)
- 도핑농도 또는 결정성 측정 장치에 있어서,
주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나;
상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나;
상기 수신 안테나에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 상기 기판의 도핑영역의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하여 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하기 위하여,
상기 송신 안테나에 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 상기 수신 안테나에서 수신되는 마이크로웨이브의 주파수를 분석하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 주파수 분석기;
상기 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 전도도/비저항 변환기;
상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 도핑농도 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 진공챔버 내에 플라즈마가 생성되는 경우 상기 수신 안테나는 상기 플라즈마를 투과하는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 진공챔버 내에 플라즈마가 생성되는 경우 상기 수신 안테나는 상기 플라즈마로부터 반사되는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 장치.
- 도핑농도 또는 결정성 측정 장치를 구비하는 공정 시스템에 있어서,
주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나;
상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나;
상기 송신 안테나와 상기 수신 안테나를 내부에 매립하는 기판지지부;
상기 기판지지부 상부에 위치하는 기판;
상기 수신 안테나에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 상기 기판의 도핑영역의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하여 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 장치를 구비하는 공정 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하기 위하여,
상기 송신 안테나에 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 상기 수신 안테나에서 수신되는 마이크로웨이브의 주파수를 분석하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 주파수 분석기;
상기 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 전도도/비저항 변환기;
상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 도핑농도 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 장치를 구비하는 공정 시스템.
- 도핑농도 또는 결정성 측정 장치를 구비하는 공정 시스템에 있어서,
비도핑영역에서 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나와 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나를 구비하는 제 1 센서;
도핑영역에서 주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나와 상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나를 구비하는 제 2 센서;
제 1 센서에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 측정되는 공진 주파수 또는 컷오프 주파수와 제 2 센서에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 측정되는 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 비교하여 상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 장치를 구비하는 공정 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 도핑영역의 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)을 예측하기 위하여,
제 1 센서 및 제 2 센서에 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 수신되는 마이크로웨이브의 주파수를 분석하여 각각의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 주파수 분석기;
제 1 센서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 기준으로 제 2 센서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 전도도/비저항 변환기;
상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 도핑농도 변환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 장치를 구비하는 공정 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
스위칭 회로를 더 포함하고,
상기 주파수 분석기는 상기 스위칭 회로를 통하여 제 1 센서 및 제 2 센서에 주파수가 가변되는 전력을 공급하고 수신되는 마이크로웨이브의 주파수를 분석하여 각각의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 장치를 구비하는 공정 시스템.
- 기판의 결정성 및 불순물 함량 측정 장치에 있어서,
주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 송신 안테나;
상기 마이크로웨이브를 수신하는 수신 안테나;
상기 수신 안테나에서 수신하는 상기 마이크로웨이브로부터 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하여 상기 기판의 불순물 함량(nx)을 예측하는 것을 특징으로 하는 기판의 결정성 및 불순물 함량 측정 장치.
- 도핑농도 또는 결정성 측정 방법에 있어서,
주파수가 가변되는 마이크로웨이브를 진공챔버 내에 인가하는 단계;
상기 마이크로웨이브를 수신하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 단계;
상기 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 단계;
상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 방법.
- 도핑농도 또는 결정성 측정 방법에 있어서,
비도핑영역에서 마이크로웨이브를 인가하고 수신하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 단계;
도핑영역에서 마이크로웨이브를 인가하고 수신하여 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 측정하는 단계;
비도핑영역에서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 기준으로 도핑영역에서의 공진 주파수 또는 컷오프 주파수를 전도도 또는 비저항으로 변환하는 단계;
상기 전도도 또는 비저항을 도핑농도 또는 불순물 함량(nx)으로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑농도 또는 결정성 측정 방법.
- 제 11 항 또는 제 12 항의 도핑농도 또는 결정성 측정 방법을 실행시키기 위하여 저장매체에 기록되는 컴퓨터프로그램.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220008950A KR20230112842A (ko) | 2022-01-21 | 2022-01-21 | 도핑농도 또는 결정성 측정 장치, 이를 구비하는 공정 시스템 및 측정 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220008950A KR20230112842A (ko) | 2022-01-21 | 2022-01-21 | 도핑농도 또는 결정성 측정 장치, 이를 구비하는 공정 시스템 및 측정 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230112842A true KR20230112842A (ko) | 2023-07-28 |
Family
ID=87427238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220008950A KR20230112842A (ko) | 2022-01-21 | 2022-01-21 | 도핑농도 또는 결정성 측정 장치, 이를 구비하는 공정 시스템 및 측정 방법 |
Country Status (1)
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-
2022
- 2022-01-21 KR KR1020220008950A patent/KR20230112842A/ko not_active Application Discontinuation
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