KR970010660B1 - Detection apparatus of etching end point of wafer - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 종래 웨이퍼의 식각종점 검출 장치 구성도.1 is a configuration diagram of an etching end point detection apparatus of a conventional wafer.
제2도는 본 발명 웨이퍼의 식각종점 검출 장치.2 is an etching endpoint detection apparatus of the wafer of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 광섬유 11 : 챔버10 fiber optic 11 chamber
12 : 포토다이오드 13 : 포토멀티플리어12 photodiode 13 photomultiple
14 : 신호조합부 14-1∼14-3 : 앤드게이트14: signal combination unit 14-1 to 14-3: end gate
15 : 에러발생부 16 : 증폭기15: error generating unit 16: amplifier
17 : 마이크로컴퓨터17: microcomputer
본 발명은 플라즈마(plasma)를 이용하여 드라이에칭(Dry Etching)을 하는 장치에서 에칭 말기에 종점(End Point)을 검출하는 장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼가 커짐에 따라 중요한 부분에서의 균일한 식각 여부를 확인하여 정밀하게 종말점을 얻을 수 있도록 하고 또한 잘못된 종점검출을 방지토록 하는 웨이퍼의 식각종점 검출장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting an end point at the end of etching in an apparatus for dry etching using plasma, and particularly, whether or not to uniformly etch an important part as a wafer grows. The present invention relates to an etching end point detection device for a wafer that enables precise end point detection and prevents false end point detection.
제1도는 종래 웨이퍼의 식각종점 검출 장치 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이 플라즈마를 형성하는 챔버(1)와, 상기 챔버(l)에 형성된 플라즈의 파장에서 특정파장을 검출하는 포토다이오드(2)와, 상기 포토다이오드(2)에서 검출한 특정파장의 감도를 전기적 신호로 변환하는 포토멀티플리어(3)와, 상기 포토멀티플리어(3)에서 변환된 전기적 신호를 증폭하여 원하는 이득(Gain) 및 오프셋(Offset) 값으로 조절하는 증폭기(4)와, 상기 증폭기(4)의 출력값을 연산하여 식각종점을 찾아 식각을 완료시키는 마이크로컴퓨터(5)로 구성되는 것으로, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.1 is a configuration diagram of an apparatus for detecting an etching endpoint of a conventional wafer. As shown therein, a chamber 1 for forming a plasma and a photodiode 2 for detecting a specific wavelength at a wavelength of a plasma formed in the chamber 1 are illustrated. And a photomultiplier 3 for converting the sensitivity of a specific wavelength detected by the photodiode 2 into an electrical signal, and amplifying the electrical signal converted in the photomultiplier 3 to obtain desired gain and It is composed of an amplifier (4) for adjusting the offset (Offset) value, and the microcomputer (5) for calculating the output value of the amplifier (4) to find the etching end point to complete the etching, which will be described in detail as follows.
챔버(1)내에 가스(Gas)를 주입하여 그 챔버(1) 내부를 특정한 진공압력상태로 만든 다음 고주파(380∼400KHz 또는 13, 56MHz)가 마이크로 웨이브(2,45GHz) 파워(power)를 인가하면 상기 챔버(1)내에 플라즈마(plasma)가 형성된다.Gas (Gas) is injected into the chamber 1, and the inside of the chamber 1 is made into a specific vacuum pressure state, and then a high frequency (380-400 KHz or 13, 56 MHz) is supplied with microwave (2,45 GHz) power. When the plasma (plasma) is formed in the chamber (1).
이와 같이 형성된 플라즈마는 상기 챔버(1)내에서 피삭각물질간의 식각비(etch rate) 및 반응상황(물리적, 화학적 반응)에 따라 파장을 달리하여 나오는데 이때, 포토다이오드(2)는 이와 같이 출력되는 특정파장을 검출하고, 이를 포토멀티플리어(3)로 출력한다.The plasma formed as described above is emitted at different wavelengths according to an etching rate and reaction conditions (physical and chemical reactions) between the workpieces in the chamber 1. In this case, the photodiode 2 is output as described above. The specific wavelength is detected and output to the photomultiplier 3.
그러면, 상기 포토멀티플리어(3)는 그 특정파장의 감도를 전기적 신호(전압, 전류 또는 저항값)로 변환하고, 이 변환된 전기적 신호는 증폭기(4)를 통해 원하는 크기 및 양으로 증폭되어 이득(Gain) 및 오프셋(Offset) 값이 조절된다.Then, the photomultiplier 3 converts the sensitivity of the specific wavelength into an electrical signal (voltage, current or resistance value), and the converted electrical signal is amplified by the amplifier 4 to a desired size and amount to gain. The Gain and Offset values are adjusted.
즉, 식각하기를 원하는 피식각 물질이 거의 다 식각되어 그 하부에 있는 다른 물질이 식각되기 시작하면, 식각속도의 차이, 즉 선택비(Selectivity)에 의해 빛의 양이 변하게 되어 상기 포토멀티플리어(3)에서 변화되는 전기적 신호값도 변하게 된다.That is, when almost all of the material to be etched is etched and other materials below it start to be etched, the amount of light is changed by a difference in etching speed, that is, a selectivity, so that the photomultiplier ( The electrical signal value changed in 3) also changes.
이에따라 마이크로컴퓨터(5)는 전기적 신호의 변화를 입력받아 미분 또는 적분등의 연산기능을 수행하여 원하는 변화점에서 종점(End Point)을 찾아 웨이퍼의 식각을 완료하게 된다.Accordingly, the microcomputer 5 receives the change of the electrical signal and performs arithmetic functions such as differentiation or integration to find an end point at a desired change point and complete etching of the wafer.
그러나, 상기에서 설명한 종래 웨이퍼의 식각종점 검출 장치는 특정 파장을 검출하는 포토다이오드가 하나밖에 없고, 그 위치가 특정위치 한 곳에만 설치되어 있기 때문에 웨이퍼가 커짐에 따른 로딩 효과(Loading Effect)에 약하게 되고 웨이퍼내의 특정부분에서 식각속도가 떨어지거나 빠르게 되면 이를 감지할 수 없기 때문에 식각 완료후 식각상태가 불균일 하게 되어 웨이퍼의 식각불량으로 웨이퍼의 대량손실을 가져오는 문제점이 있었다.However, the above-described conventional wafer etch end point detection apparatus has only one photodiode for detecting a specific wavelength, and is only installed at one specific position, thereby weakening the loading effect due to the increase of the wafer. If the etching speed drops or accelerates at a certain portion of the wafer, the etching state becomes uneven after the etching is completed, resulting in a large loss of the wafer due to the etching failure of the wafer.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 플라즈마의 파장을 통과시키는 챔버의 주위에 다수의 광섬유(Glass Fiber)를 설치하고, 이 광섬유를 통과하는 특정 파장을 종합적으로 처리하여 그 값이 특정값 이하이면 식각 에러를 발생하여 웨이퍼의 대량 손실을 방지하고, 그 값이 특정값을 만족하면 연산을 통해 정확한 종점을 검츨함에 따라 식각을 완료토록 하는 웨이퍼의 식각종점 검출 장치를 창안한 것이다.In order to solve this problem, the present invention installs a plurality of optical fibers (Glass Fiber) around the chamber passing the wavelength of the plasma, and comprehensively processes the specific wavelength passing through the optical fiber, and if the value is less than the specific value, the etching is performed. When an error occurs to prevent the loss of a large amount of the wafer, and the value meets a specific value, the etching end point detection device of the wafer is devised to complete the etching by detecting the correct end point through calculation.
다수개의 광섬유로 둘러쌓여 있고, 가스유입에 따라 특정진공압력 상태에서 플라즈마를 형성하는 챔버와, 상기 광섬유를 통해 나오는 플라즈마의 파장에서 특정파장을 검출하는 파장검출수단과, 상기 파장검출수단에서 검츨한 파장을 전기적 신호로 변환하는 광학신호변환수단과, 상기 광학신호변환수단의 출력신호를 논리조합하는 신호조합수단과, 상기 신호조합수단의 출력신호와 미리 설정된 특정값을 비교하여 입력신호가 특정값 이하이면 식각에러를 발생하는 에러발생수단과, 상기 광학신호변환 수단의 출력신호를 증폭하여 이득(Gain)과 오프셋(offset) 값을 조정하는 증폭수단과, 상기 증폭수단의 출력신호를 연산하여 식각종점을 찾아 식각을 완료시키는 마이크로컴퓨터로 구성한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.It is surrounded by a plurality of optical fibers, the chamber to form a plasma at a specific vacuum pressure in accordance with the gas inflow, wavelength detection means for detecting a specific wavelength at the wavelength of the plasma exiting through the optical fiber, and detected by the wavelength detection means An optical signal converting means for converting a wavelength into an electrical signal, a signal combining means for logically combining an output signal of the optical signal converting means, and an output signal of the signal combining means and a predetermined specific value, and comparing the preset signal with a specific value. Error generating means for generating an etch error, an amplifying means for amplifying an output signal of the optical signal converting means and adjusting a gain and an offset value, and calculating and etching an output signal of the amplifying means. It is composed of a microcomputer to complete the etching to find the end point, described with reference to the accompanying drawings as follows.
제2도는 본 발명 웨이퍼의 식각정점 검출 장치 블럭도로서, 이에 도시한 바와 같이 불연속적인 4개의 광섬유(10-1∼10-4)로 둘러쌓여 있고 가스유입에 따른 특정진공압력 상태에서 파워(power)인가에 따라 플라즈마를 형성하는 챔버(11)와, 상기 챔버(11)에 둘러쌓인 광섬유(10-1∼10-4)를 통해 나오는 플라즈마의 파장에서 특정파장을 검출하는 포토다이오드(12-1∼12-4)와, 상기 각 포토다이오드(12-1∼12-4)에서 검출한 파장을 각기 전기적 신호로 변환하는 포토 멀티플리어(13-1∼13-4)와, 상기 포토멀티플리어(13-l∼13-4)의 출력신호를 입력받아 논리 조합하는 신호조합부(14)와, 상기 신호조합부(14)의 출력신호와 미리 설정된 특정값을 비교하여 입력신호가 특정값 이하이면 시각 에러를 발생하는 에러발생부(l5)와, 상기 포토멀티플리어(13-1∼13-4)의 출력신호를 증폭하여 이득(Gain)과 오프셋(Offset)값을 조절하는 증폭기(16)와, 상기 증폭기(16)의 출력신호를 연산하여 종점(End point)을 검출하여 식각을 완료하는 마이크로 컴퓨터(17)로 구성한 것으로, 상기 신호조합부(14)는 상기 포토멀티플리어(13-1∼13-2)의 출력을 앤드조합하는 앤드게이트(14-1)와, 상기 포토멀티플리어(13-3, 13-4)의 출력을 앤드조합하는 앤드게이트(14-2)와, 상기 앤드게이트(14-1)(14-2)의 출력을 앤드조합하는 앤드게이트(14-3)로 구성하고, 상기 포토다이오드(12-l∼12-4)는 각각 모노크로메터(monochromator)로 대체할 수 있다.2 is a block diagram of an etch peak detection apparatus of the present invention, which is surrounded by four discontinuous optical fibers 10-1 to 10-4 as shown in FIG. The photodiode 12-1 which detects a specific wavelength at the wavelength of the plasma emitted through the chamber 11 forming the plasma according to the application and the optical fibers 10-1 to 10-4 surrounded by the chamber 11; 12-4), photomultipliers 13-1 to 13-4 for converting the wavelengths detected by the photodiodes 12-1 to 12-4 into electrical signals, respectively, and the photomultiplier ( When the input signal is equal to or less than the specified value by comparing the signal combination unit 14 which receives the output signals of 13-l to 13-4 and logically combines the output signal of the signal combination unit 14 with a preset specific value, Amplifying the output signal of the error generating section l5 and the photomultipliers 13-1 to 13-4 that generate a visual error; Amplifier 16 for adjusting gain and offset values, and a microcomputer 17 for calculating an end point by calculating an output signal of the amplifier 16 and completing etching. The signal combination section 14 includes an AND gate 14-1 for AND-combining the outputs of the photomultipliers 13-1 to 13-2, and the photomultipliers 13-3 and 13-4. And an AND gate 14-2 for AND-combining the outputs of ") and an AND gate 14-3 for AND-combining the outputs of the AND gates 14-1 and 14-2. 12-l to 12-4 may be replaced by monochromators, respectively.
이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effects of the present invention configured as described above in detail.
챔버(11)내에 가스(Gas)를 유입하여 특정진공압역 상태를 만든 상태에서 파워(power)를 인가하여 플라즈마(plasma)를 형성하게 된다.The gas is introduced into the chamber 11 to form a plasma by applying power in a state in which a specific vacuum region is formed.
이와 같은 상태에서 상기 챔버(11) 주위를 광섬유(Glass Fiber)(10-l∼l0-4)로 감싸는데 이때 상기 광섬유 하나의 연속체가 아니라 2개이상(본 발명에서는 4개(10-1∼10-4))의 불연속체로 형성한다.In such a state, the chamber 11 is surrounded by the optical fiber (Glass Fiber) (10-l to l0-4). At this time, the optical fiber is not one continuum but two or more (in the present invention, four (10-1 to 10-4)) to form discontinuities.
이와 같이 광섬유(10-1∼10-4)로 챔버(11)를 감싸면 상기 챔버(11)내의 플라즈마 파장은 각 광섬유(10-1∼10-4)를 통해 나오게 되고, 포토다이오드(12-1∼12-4)는 플라즈마의 파장중에서 특정과장을 검출하여 이를 각 포토멀티플리어(13-1~13-4)로 보낸다.When the chamber 11 is surrounded by the optical fibers 10-1 to 10-4, the plasma wavelength in the chamber 11 is emitted through each of the optical fibers 10-1 to 10-4 and the photodiode 12-1. 12-4) detect a specific exaggeration in the wavelength of the plasma and send it to each photomultiplier 13-1 to 13-4.
이때 상기 포토다이오드(12-1∼12-4) 대신에 모노크로메터(monochromator)로 대체할 수 있다.In this case, the photodiodes 12-1 to 12-4 may be replaced with a monochromator.
그러면, 상기 포토멀티플리어(13-1∼13-4)는 상기 특정파장의 양을 독립적인 전기적 신호 즉 전압, 전류 또는 저항값으로 변환하여 신호조합부(14)로 출력한다.Then, the photomultipliers 13-1 to 13-4 convert the amount of the specific wavelength into an independent electrical signal, that is, a voltage, a current, or a resistance value, and output the converted signal to the signal combination unit 14.
이때, 상기 신호조합부(14)의 엔드게이트(14-l)는 상기 포토멀티플리어(13-1, 13-2)의 출력신호를 앤드조합하며, 앤드게이트(14-2)는 상기 포토멀티플리어(13-3, 13-4)의 출력신호를 앤드조합하고, 나머지 앤드게이트(14-3)는 상기 앤드게이트(14-1) (14-2)의 출력을 앤드조합하여 에러발생부(15)로 인가한다.In this case, the end gate 14-1 of the signal combination unit 14 combines the output signals of the photomultipliers 13-1 and 13-2, and the AND gate 14-2 is the photomultiple. The output signals of the rear 13-3 and 13-4 are AND-combined, and the rest of the AND gates 14-3 are AND-combined the outputs of the AND gates 14-1 and 14-2. 15).
이에따라 상기 에러발생부(15)는 상기 앤드게이트(14-3)의 출력신호와 미리 설정된 특겅값을 비교하여 상기 앤드게이트(14-3)의 출력이 특정값 이하이면, 즉 광섬유(10-1∼10-4)에서 나온 빛의 양이 하나라도 불균일 하면 식각 에러신호를 발생하여 그 원인을 조사할 수 있도록 하고, 상기 앤드게이트(l4-3)의 출력이 특정값을 만족하면 상기 포토멀티플리어(13-1)∼(13-4)의 출력신호는 증폭기(16)를 통해 증폭되어 원하는 이득(Gain)과 오프셋(Offset) 값으로 조절되고 이 값은 마이크로컴퓨터(17)로 입력되어 진다.Accordingly, the error generating unit 15 compares the output signal of the AND gate 14-3 with a preset special value, and if the output of the AND gate 14-3 is equal to or less than a specific value, that is, the optical fiber 10-1. If the amount of light emitted from -10-4) is non-uniform, an etch error signal can be generated to investigate the cause, and if the output of the AND gate l4-3 satisfies a specific value, the photomultiplier The output signals (13-1) to (13-4) are amplified by the amplifier 16 and adjusted to desired gain and offset values, which are input to the microcomputer 17.
이에따라 상기 마이크로컴퓨터(17)는 입력되는 값을 미분 또는 적분등으로 연산하여 웨이파 식각의 종점을 검출함으로써 그 종점에서 웨이퍼 식각을 완료시킨다.Accordingly, the microcomputer 17 calculates the input value by differential or integration and detects the end point of the wave etching to complete the wafer etching at the end point.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 웨이퍼의 크기가 커지더라도 종점(End Point) 검출의 정밀도를 높여 웨이퍼를 균일하게 식각할 수 있고, 종점검출 공정중에 문제가 발생되면 이를 감지할 수 있어 식각불량에 따른 웨이퍼의 대량손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, even if the size of the wafer increases, the wafer can be uniformly etched by increasing the accuracy of end point detection, and when a problem occurs during the endpoint detection process, the wafer can be detected so that the wafer can be detected. There is an effect that can prevent a large loss of the wafer.
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