KR950005662Y1 - 플라즈마 에칭 챔버의 공정 감시장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

플라즈마 에칭 챔버의 공정 감시장치
제 1 도는 종래 플라즈마 에칭 챔버의 공정 감시장치의 구성도.
제 2 도는 종래 챔버벽의 구멍 존재 여부에 따른 플라즈마 상태를 나타낸 도면.
제 3 도는 본 고안 플라즈마 에칭 챔버의 공정 감시장치의 구성도.
제 4 도는 종래 0.1㎜외경의 구멍과 본 고안 1/4 외경의 튜브에 대한 입체각을 나타낸 도면.
제 5 도는 본 고안에 따른 질량 스펙트럼도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 상부전극 2 : 하부전극겸 웨이퍼
3 : 에칭챔버 4 : 질량분석기
5 : 가열테임 6 : 튜브
7, 8 : 밸브
본 고안은 플라즈마 에칭 챔버의 공정 감시장치에 관한것으로, 특히 플라즈마 에칭챔버에 질량분석기를 효율적으로 부착하여 에칭 챔버의 공정 이상을 에칭 진행과 동시에 감시할 수 있도록 한 것이다.
종래 플라즈마 에칭 챔버의 공정 감시장치는 제 1 도에 도시된 바와같이 상부전극(1)과 하부전극겸 웨이퍼(2)가 설치된 에칭챔버(3)의 배기측에 질량분석기(4)의 플라즈마 프루브(4a)를 직접 삽입하여 이루어진다.
즉, 상기 플라즈마 프루브(4a)는 지름이 30㎜인 박막으로 구성되어 있으며 중앙에 0.1μm의 구멍이 형성되어있어 압력차이에 의한 입자들의 이동 및 플라즈마 포텐셜과 접지 전위사이의 전계로 인해 이온들이 질량분석기(4)쪽으로 이동하고, 이에따라 질량분석기(4)에서는 배기측으로 이동하는 이온으로부터 질량을 분석한다.
그러나 통상 에칭챔버(3)의 압력은 0.1토르-0.4토르이며 분석기(4) 내부는 10-7토르 이하의 고진공 상태이어서 에칭챔버(3)의 플라즈마 공간에서 압력차이에 의해 단열팽창이 일어나므로 질량이 큰 입자들의 운동에너지가 감소하여 분석기(4)까지 도달하지 못하게 된다.
또한, 종래에는 플라즈마가 생기는 에칭챔버(3) 내부로 플라즈마프루브(4a)가 접지전위를 갖고 삽입되므로 플라즈마내의 이온과 전자의 밀도를 제 2a 도에서 제 2b 도와 같이 변화시키기 쉬우며 이에따라 웨이퍼의 에칭속도 균일성을 저하시킨다.
그리고 플라즈마에서 곧바로 입사하는 고속의 중성 입자 및 이온이 생기므로 질량분석 스펙트럼의 분해능력을 저하시키게 된다.
또한, 연결파티프의 상온 벽면에 입자들이 흡착되는 확률이 높아서 에칭 부산물의 확인가능성을 감소시킨다.
본 고안은 이와같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 질량분석기의 플라즈마 프루브를 에칭 챔버에 직접 삽입시키지 않고 에칭 챔버와 질량분석기 사이에 가열테잎을 가진 수송용 튜브 및 밸브등을 설치하여 에칭 챔버의 공정을 감시할 수 있도록 하는데 그목적이 있다.
이하에서 이와같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 3 도는 본 고안의 에칭 챔버공정 감시장치를 상부전극(1)과 전극 및 웨이퍼(2)를 갖으며 전원인가에 따른 플라즈마 분위기에서 공정을 진행하게 하는 에칭챔버(3)와, 상기 에칭챔버(3)의 플라즈마 이온상태를 파악하여 이상이 있는 웨이퍼를 감시하는 질량분석기(4)와, 상기 에칭챔버(3)와 질량분석기(4)사이에 연결되고 둘레에 가열테잎(5)이 설치된 이온수송용 튜브(6)와, 상기 튜브(6) 사이에 설치되어 제 1 보조 배기라인(a) 및 제 2 보조배기라인(6)측으로의 이온 흐름을 개폐시킬 수 있는 제 1, 제 2 밸브(7)(8)를 구비하여서 이루어진다.
이와같이 구성된 본 고안은 에칭챔버(3)의 플라즈마 공간에서 압력의 차이에 의한 단열 팽창과 에칭 압력에 따른 무방향성 열운동의 결과로 생긴 에칭가스 및 에칭산물 입자들이 접지전위의 챔버벽면에 설치된 1/4인치의 튜브(6)로 유입된다.
이때 만일 플라즈마에서 방사되는 자외선과 수십 ev의 에너지를 갖는 전자 및 다가 양이온들이 직접 질량분석기(4)의 사중극자 필터 부위에 도달하면 도달시간이 짧으므로 일반 중성 입자들이 질량분석기의 이온화 챔버에서 전자충격 이온화된 후의 가속에너지인 5ev를 갖고 지나는 경우보다 질량분해능을 나쁘게 하는 원인이 된다.
따라서 본 고안에서는 튜브(6)의 중간부분을 직각으로 굽혀서 전자 및 양이온들이 바로 분석기(4)의 사중극자 필터부위에 도달하지 못하고 튜브(6)내의 벽면에 부딪혀 일정시간 지연된 후 필터에 도달하도록 하였다.
여기서, 에칭에 사용되는 주가스인 할로겐화 탄소나 염소가스는 비등점이 낮아서 튜브(6)의 내벽면에 거의 달라붙지 않으나, 에칭의 산물로 발생되는 SiCl4, WF6, WCl6등의 압자들은 상온으로 유지되는 튜브(6)의 벽면에 부착되기 쉽다.
이를 방지하기 위한 수단으로 본 고안에서는 가열테잎(5)으로 교류전원을 인가시켜 튜브(6)가 가열된 상태를 유지하게 하므로 질량이 큰 SiCl4, SiCl2, SiCl3등의 입자들의 최소의 흡착을 거쳐서 분석기(4)까지 진행시킬 수 있다.
또한, 본 고안과 같이 튜브(6)를 사용하는 경우에는 0.1-0.5토르의 압력이 거의 유지된 상태로 분석기(4) 근접 부위까지 진행되므로 에칭 챔버(3)의 플라즈마 이온을 질량분석기(4)에서 분석 가능하다.
예를들어 제 5 도와 같이 동일 조건으로 공정진행한 15매의 웨이퍼중 P부분의 6, 7번째 웨이퍼가 다른 웨이퍼에 비하여 낮은 산소 분압을 제공하는 것을 알 수 있다.
이상과 같이 본 고안은 생산용 에칭 장비의 동작을 전혀 방해하지 않고 질량분석기(4)의 분해능력을 최대한으로 높여서 사용할 수 있으며, 가열에 의한 에칭 산물의 신뢰성있는 수송이 가능하여 매엽 처리식 장비에서 각 웨이퍼의 에칭 이상 발생을 에칭과 동시에 감시할 수 있다.
또한 6'', 8'', 10''의 대구경 웨이퍼의 처리가 요구되는 64M, 256M, 1GDRAM급의 디바이스 제조공정 관리를 각 웨이퍼 단위로 할 수 있다.

Claims (1)

  1. 상부전극(1)과 전극 및 웨이퍼(2)를 갖고 전원인가에 따른 플라즈마 분위기에서 공정을 진행하는 에칭 챔버(3)와, 상기 에칭 챔버(3)의 플라즈마 이온 상태를 파악하여 이상이 있는 웨이퍼를 감시할 수 있는 질량분석기(4)와, 상기 에칭 챔버(3)와 질량분석기(4) 사이에 직각으로 굽은 형태로 연결되고 그 둘레에 가열테잎(5)이 감긴 수송용 튜브(6)와, 상기 튜브(6) 사이에 설치되어 보조 배기라인 통로를 개폐시키는 다수의 밸브(7)(8)를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 챔버의 공정 감시 장치.
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