KR20030085450A - 생성물 검출에 기초한 증착 공정 실시간 제어 시스템 및방법 - Google Patents
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Abstract
생성 산물 검출에 기초한 실시간 증착 공정 제어 시스템 및 방법이 개시된다. 상기 시스템 및 방법은 증착공정이 수행되는 동안에 실시간으로 적어도 하나의 반응 산물을 검출하며, 검출된 반응 산물의 량은 기준량과 비교되며, 비교결과는 실시간으로 피드백되어 하나 또는 그 이상의 반응물의 공급을 제어한다.
본 시스템 및 방법은 증착 공정에 대한 실시간 제어를 하며, 공정 목표값에 부합되지 않게 생성된 웨이퍼의 수를 감소시킨다.
Description
본 발명은 제어가 생성물 검출에 기초한 실시간 증착 공정 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증착 공정이 원자층 증착 공정 또는 화학기상 증착 공정일 때 생성물 검출에 기초한 실시간 증착 공정 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 증착 공정 제어방법을 설명하기 위한 개략적인 블록도로써, 미합중국 특허 제 6,210,745호에 개시되어 있다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼(156)에 대하여 화학기상증착(CVD) 공정을 수행할 수 있는 증착챔버(150)가 구성되어 있으며, 증착챔버(150)에는 가스분자를 이온화하고 질량에 의해 이온들을 분리함으로써 가스를 분석할 수 있는 RGA(Residual Gas Analyzer, 152)가 장착되어 있다. 웨이퍼(156)에 대한 화학기상증착 공정 동안에 상기 RGA(152)는 생성 가스들을 분석하여 화학기상 증착 공정의 공정변수에 관한 RGA 데이터를 확보한다.
이어서, 화학기상 증착 공정이 완료된 웨이퍼(156)는 증착챔버(150)로부터 언로딩된 후, 측정챔버(154)로 이동되어 웨이퍼(156)상에 증착된 박막의 두께 또는 박막의 전기적 특성 등이 측정된다. 측정 결과가 공정 목표값과 차이가 나는 경우, 이를 기초로 화학기상 증착 공정의 여러 가지 공정변수들을 조정하게 된다.
전술한 미합중국 특허 제 6,210,745호에 기술된 종래의 기술에 있어서는, 공정 목표값에 부합하지 않는 공정된 웨이퍼(156)들에 대해서는 다시 공정을 진행할 수 없을 뿐더러, 만일 측정을 위한 샘플 웨이퍼에 대한 측정시간이 길어질 경우 해당 시간동안 공정이 진행된 후속의 모든 웨이퍼들에 대하여도 똑같이 공정 목표값에 부합되지 않는 문제가 발생하게 된다. 결과적으로 사용할 수 없는 많은 웨이퍼들이 생산된다.
본 발명의 목적은, 상기의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 생성물 검출에 기초하여 실시간 증착 공정을 제어하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이며, 상기 시스템 및 방법은 증착 공정이 수행되는 동안 실시간으로 적어도 하나의 반응물의 량을 검출하고, 검출된 반응물의 량은 기준량과 비교되며, 비교결과는 실시간으로 피드백되어 하나 이상의 반응물의 공급을 제어한다. 본 발명의 시스템 및 방법은 증착 공정에 대한 실시간 제어를 제공하며, 공정 목표값에 부합되지 않게 생산된 웨이퍼의 수를 감소시킨다.
도 1은 종래의 증착공정의 제어방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착공정에서 투입된 오존의 투입농도에 대한 생성된 에탄의 인텐시티의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착공정의 타임차트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착공정의 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기상 증착공정의 플로우차트이다.
상기 목적은 웨이퍼상에 증착 공정이 수행되는 반응챔버, 상기 반응챔버내로 적어도 하나의 반응물을 공급해주는 반응물 공급부, 상기 반응챔버내에서 증착 공정이 수행되는 동안 실시간으로 적어도 하나의 반응 산물의 량을 검출하는 검출부및 상기 검출부에 의해 검출된 적어도 하나의 반응 산물의 량을 기준량과 비교하고, 그 비교결과를 상기 반응물 공급부에 실시간 피드백하여 상기 적어도 하나의 반응물의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 실시간 제어 시스템을 제공하는 하나의 실시예에 의해 달성될 수 있다.
상기 목적은 또한 증착 공정이 수행되는 반응챔버내로 적어도 하나의 반응물을 공급하는 단계, 증착 공정이 상기 반응챔버내에서 수행되는 동안 실시간으로 적어도 하나의 반응 산물의 량을 검출하는 단계 및 검출된 상기 적어도 하나의 반응 산물의 량을 기준량과 비교하고 그 비교결과에 따라 실시간으로 상기 적어도 하나의 반응물의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 증착 공정을 위한 실시간 제어방법을 제공하는 하나의 실시예에 의해 달성될 수 있다.
상기 증착 공정은 원자층 증착 공정(ALD) 및 화학기상 증착 공정(CVD)과 같은 예시적인 공정들에 적용될 수 있다.
상기 제어부는 상기 검출부에 의해 모니터링된 생성물의 량에 의해 반응산물의 공급 또는 비공급을 제어할 수 있다. 또한, 상기 제어부는 검출부에 의해 모니터링된 생성물의 량에 의해 반응산물의 공급량을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 화학기상 증착 공정의 실시간 제어방법이 제공되며, 상기 방법은 공정이 수행되는 웨이퍼를 반응챔버내로 로딩하는 단계, 반응가스 공급부로부터 반응챔버내로 반응가스를 공급하여 화학기상 증착 공정을 수행하는 단계, 실시간 모니터링된 생성가스의 량을 기준량과 비교하는 단계, 상기 비교결과를 반응가스 공급부에 피드백하는 단계 및 화학기상 증착 공정에서 실시간으로 반응가스의 공급과 증착시간을 제어하는 단계를 포함한다.
다른 한편, 본 발명은 원자층 증착 공정의 실시간 제어방법을 제공하며, 상기 방법은, 증착 공정이 수행되는 웨이퍼를 반응챔버내로 로딩하는 단계, 반응챔버내로 제1 반응가스를 공급하여 웨이퍼내에 제1 반응가스를 흡착시키는 단계, 제1 반응가스의 공급을 중단하는 단계, 과잉의 제1 반응가스를 퍼지하고 퍼지된 제1 반응가스를 반응챔버로부터 배출시키는 단계, 반응챔버내로 제2 반응가스를 공급하고 제1 및 제2 반응가스 사이의 반응에 의해 발행된 생성가스를 웨이퍼상에 증착시키는 단계, 제2 반응가스의 공급을 중단하는 단계, 상기 생성가스를 퍼지하고 퍼지된 생성가스를 반응챔버로부터 배출시키는 단계, 원자층 증착 공정 동안에 발생된 반응가스의 량을 실시간 모니터링하는 단계, 실시간 모니터링된 생성가스의 량을 기준량과 비교하는 단계, 비교결과를 제1 반응가스의 공급부로 피드백하는 단계 및 원자층 증착 공정에서 제1 반응가스의 공급과 공정 사이클을 실시간 제어하는 단계를 포함한다.
제1 반응가스를 흡착시키는 단계 및 생성가스를 배출시키는 단계로 구성된 사이클이 바람직하게는 한 번 이상 반복된다.
본 발명의 실시예들에서 상기 제어부는 바람직하게는 검출부에 의해 모니터링된 적어도 하나의 생성물의 량에 따라 적어도 하나의 반응물의 공급 또는 비공급을 제어한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 화학기상 증착 공정 또는 원자층 증착 공정 동안에 발생된 생성가스들은 검출부에 의해 실시간 모니터링되고, 모니터링된 결과는 기준량과 비교되어 피드백되기 때문에, 선택된 증착 공정에 의해 증착된 박막의 두께 또는 전기적 특성들이 실시간으로 제어될 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 첨부하는 특허청구범위의 기술적 사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 형태로 변경하여 실시할 수 있음은 물론이다. 따라서, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 보다 완전하도록 하며, 당업자에게 본 발명의 범주를 보다 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 모니터링 시스템을 개략적으로나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 증착챔버(10) 내에 증착 공정이 수행될 웨이퍼(14)가 스테이지(12)상에 안착되어 있다. 증착챔버(10)에는 반응 또는 공정가스를 증착챔버(10)내로 공급하기 위한 반응 또는 공정가스 공급부(20)가 연결되어 있으며, 증착챔버(10) 내를 일정한 진공으로 유지하기 위한 진공펌프(30)가 도 2에서 보여지는 것처럼 증착챔버(10)에(바람직한 실시예에서는 증착챔버(10)의 하단부) 연결되어 있다.
또한, 상기 증착챔버(10) 내 또는 상에는 증착 공정이 진행되는 동안에 반응 또는 공정가스의 반응에 의해 생성된 생성가스들을 실시간으로 검출할 수 있는 검출부(40)가 연결되어 있다. 상기 검출부(40)에는 제어부(50)가 연결되어 있으며, 상기 검출부(40)에 의해 실시간으로 모니터링되는 생성가스의 량을 기준량(예를 들어, 미합중국 특허 제 6,210,745호에서 사용된 것과 같은 상관표)과 실시간 베이스로 비교하여 비교결과를 상기 반응 또는 공정가스 공급부(20) 및/또는 진공펌프(30)에 피드백한다. 본 실시예에서는 검출수단(40)으로서 QMS(Quadruple Mass Spectroscopy)를 사용하였지만, IR(Infrared) 검출 시스템, ICP(Inductively Coupled Plasma) 검출 시스템, TOF(Time Of Flight) 매스 스펙트로미터 또는 UV(Ultraviolet) 검출 시스템을 포함하는 RGA(Residual Gas Analyzer)의 다른 형태들이 사용될 수 있다.
RGA는 광범위한 압력에 대하여 레벨들을 측정할 수 있다. RGA는 가스의 샘플로부터 이온들의 빔을 만들고, 그들의 전하대 질량비에 따라 결과적인 이온들의 혼합물을 분리하고, 존재하는 상대적인 종들의 측정량을 출력신호로서 제공함으로써 진공 환경에 존재하는 가스들을 확인한다. RGA는 높은 감지도와 RGA로부터의 가스들이 제거될 수 있는 베이킹에 견디는 능력으로 인하여 다른 질량 분광계와 다르다. 이것은 낮은 분압의 가스들이 분석기 자체로부터의 기여에 의해 모호해짐이 없이 확인되어지도록 한다.
비록 수 많은 기술들이 질량 분리를 위해 개발되었지만, rf 사중극자(rf quadrupole)가 RGA에서 사용되는 가장 일반적인 디자인이다. 사중극자는 네개의 실린더형 막대를 포함하며, 거기에 직류 및 교류 전위의 조합이 인가된다. 주어진 인가된 주파수에 대하여, 단지 특정의 질량대 전하비를 갖는 이온들만이 컬렉터를 통과한다. 그들은 자기장을 필요하지 않기 때문에, 사중극자들은 진공 시스템상에 직접 장착될 수 있는 자기 질량분석기(magnetic mass analyzer) 보다 부피가 훨씬 작다.
RGA는 시스템이 고진공 범위로 비워질 때 바탕(background)을 모니터링할 수 있도록 해주는 밸브로 진공챔버에 연결될 수 있다. 이것은 또한 챔버가 보다 높은(예를 들어, 스퍼터) 압력에서 동작될 때 사용하는 평행 리크밸브에 연결될 수도 있다. RGA는 본질적으로 다음과 같은 특성에 의해 설명된다.
1. 피크폭(Peak Width) - 원자 질량 단위(amu)로 측정되며, 피크의 적어도 두 위치- 피크 높이의 50% 및 10%에 대하여 기술된다.
2. 질량범위(Mass Range) - 검출될 수 있는 가장 가벼운 그리고 가장 무거운 단독으로 차지된 이온들로 기술된다.
3. 최소검출 분압(Smallest Detectible Partial Pressure) - 시스템 잡음 진폭보다 큰 집합 전류를 일으키는 분압이다.
4. 선형범위(Linear Range) - 주어진 한계(예를 들어, ±10%) 사이에서 감지도가 일정하게 유지되는 압력 영역이다.
5. 감지도(Sensitivity) - 컬렉터에서의 이온전류와 이온 소오스에서 존재하는 가스의 분압과의 비율이다.
6. 스캔속도(Scan Rate) - RGA가 주어진 질량 범위에서 컬렉터를 가로지르는 모든 질량의 이온빔들을 지나가며(sweep) 그 결과 스펙트럼을 기록하는 속도이다.
도 2에서 비록 개략적으로 도시되었지만, 실시간 제어 시스템은 다른 여러가지 가운데 원자층 증착 공정 또는 화학기상 증착 공정에 적용되어질 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착공정에서 투입된 오존의 투입농도에 대한 생성된 에탄의 인텐시티의 관계를 나타내는 그래프이다. 트리메틸알루미늄(TMA, Al(CH3)3)과 오존(O3)을 이용하여 알루미나(Al2O3)를 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)하는 공정을 살펴보면 다음과 같은 화학반응이 일어난다.
2Al(CH3)3+ O3→Al2O3+ 6C2H6
상기와 같은 반응에 의해 웨이퍼상에 원자단위로 증착되는 알루미나막의 두께는 생성가스인 에탄(C2H6)의 양과 비례하게 된다. 따라서 알루미나 박막의 두께는 반응후 생성되는 에탄의 양에 의해 실시간 모니터링할 수 있다.
도 3으로부터 오존의 투입농도가 증가함에 따라 QMS에서 측정되는 에탄의 인텐시티가 비례적으로 증가함을 알 수 있다. 이러한 측정 결과를 바탕으로 알루미나층에 대해 수행된 원자층 증착 공정으로부터 생성된 에탄의 인텐시티를 실시간 모니터링하여 도 2에서 보여지는 제어부(50)에 의해 반응 또는 공정가스 공급부(20)의 반응 또는 공정가스 공급여부를 결정한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착공정의 타임차트이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착공정의 플로우차트이다.
도 2, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 원자층 증착 공정의 실시간 제어과정을 살펴본다.
먼저, 진공펌프(30)에 의해 일정한 진공도로 유지되고 있는 증착챔버(10) 내로 웨이퍼(14)를 로딩한다(S10). 이어서, 반응 또는 공정가스 공급부(20)로부터 제1 반응 또는 공정가스인, 예를 들어 TMA 가스가 증착챔버(10)내로 투입되어 웨이퍼(14)의 표면상에 TMA 분자를 흡착시킨다(S20, 도 4의 "A"부분). 다음으로, TMA 가스분자의 공급을 중단시키고, 증착챔버(10)내에 불활성 가스 또는 희가스, 예를 들어 질소가스를 퍼지가스로 주입한다. 웨이퍼(14)의 표면상에 불안정하게 물리적으로 흡착된 TMA 가스분자와 흡착되지 않은 과잉의 TMA 가스분자를 증착챔버(10)로부터 제거한다(S30, 도 4의 "B").
이어서, 반응 또는 공정가스 공급부(20)로부터 제2 반응가스, 예를 들어 오존가스를 증착챔버(10)내로 투입하여 상기 제1 반응가스인 TMA 가스분자와 반응시킴으로써 웨이퍼(14)의 표면상에 단일 원자층의 알루미나층을 형성시킨다(S40, 도 4의 "C"). 이어서, 오존가스의 공급을 중단시키고, 전술한 바와 같이 퍼지가스를공급하여 반응하지 않은 오존가스나 반응결과물인 에탄을 퍼지하여 증착챔버(10)로부터 제거한다(S50, 도 4의 "D").
일반적으로 원자층 증착방법은 상기 단계 S10, S20, S30, S40, S50 및 S60을 1 사이클로하여 반복적으로 진행되며, 1 사이클 동안에 웨이퍼(14)상에 단일 알루미나층이 형성된다.
한편, 웨이퍼의 로딩(S10)이후 증착챔버(10)에 연결된 검출부(40)에 의해 생성가스인 에탄의 인텐시티가 실시간으로 모니터링되어진다.
이렇게 모니터링 되어진 에탄의 공정 동안의 인텐시티(Iprocess)는 기준 인텐시티(Iref)와 실시간으로 비교되어진다(S60). 비교결과 에탄의 공정 동안의 인텐시티값이 기준 인텐시티값에 비하여 작으면 새로운 사이클의 원자층 증착 공정이 진행된다. 즉, 다시 TMA 투입(S20)이 이루어진다. 그러나 에탄의 공정 동안의 인텐시티값이 기준 인텐시티값에 비하여 같거나 커지게 되면 원자층 증착 공정의 사이클이 중단되고, 웨이퍼(14)는 증착챔버(10)로부터 언로딩된다(S70).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기상 증착공정의 플로우차트이다.
도 2 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 화학기상 증착 공정의 실시간 제어과정을 살펴본다. 본 실시예에서는 암모니아(NH3)와 DCS(SiH2Cl2, Dichlorosilane)를 공정가스로 하여 실리콘나이트라이드막을 화학기상 증착하는 것이다. 그 화학반응식은 다음과 같다.
4NH3+ 3DCS(SiH2Cl2) →Si3N4+ 6 HCl + 6 H2
먼저, 진공펌프(30)에 의해 일정한 진공도로 유지되고 있는 증착챔버(10) 내로 웨이퍼(14)를 로딩한다(S110). 이어서, 공정가스 공급부(20)로부터 실리콘나이트라이드막에 대한 화학기상 증착 공정의 공정가스인 암모니아(NH3)와 DCS(SiH2Cl2, Dichlorosilane)를 공급하여 화학기상 증착 공정을 진행한다(S120).
한편, 웨이퍼의 로딩(S110)이후 증착챔버(10)에 연결된 검출부(40)로부터 생성가스인 염화수소(HCl) 및 수소의 농도가 실시간으로 모니터링되어진다.
이렇게 모니터링 되어진 염화수소 또는 수소의 공정 동안의 인텐시티 (Iprocess)는 기준 인텐시티(Iref)와 실시간으로 비교되어진다(S130). 비교결과 염화수소 또는 수소의 공정 동안의 인텐시티값이 기준 인텐시티값에 비하여 작으면 화학기상 증착 공정의 공정변수, 예를 들어 공정가스량, 공정시간, 공정압력 등이 새롭게 실시간으로 조정되어 화학기상 증착 공정이 진행된다. 그러나 생성가스인 염화수소나 수소의 공정 동안의 인텐시티값이 기준 인텐시티값에 비하여 같거나 커지게 되면 공정변수의 조정없이 화학기상 증착 공정이 완료되고 웨이퍼(14)는 증착챔버(10)로부터 언로딩된다(S140).
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 첨부하는 특허청구범위에 의해 정하여지는 본 발명의 기술적 사상범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
본 발명에 의하면, 원자층 증착 공정이나 화학기상 증착 공정이 진행되는 동안에 증착챔버로부터 생성가스들은 실시간으로 모니터링되고, 그 모니터링된 결과는 기준량과 실시간으로 비교된다. 따라서 증착 공정의 계속 여부나 공정변수의 조정등이 실시간 피드백되어지기 때문에 증착 공정 관리가 보다 정교하게 이루어질 수 있으며, 불량의 발생을 현저히 감소시킬 수 있기 때문에 양산성이 향상된다.
비록 본 발명은 여러 가지 실시예들과 결합하여 전술하였지만, 이러한 실시예들은 당업자들이 알 수 있을 정도로 다양해질 수 있다. 예를 들어, 비록 반응 물질, 공정 물질 및 생성 물질들은 가스로 서술하였지만, 이러한 물질들은 가스, 가능하다면 액체, 고체의 어떠한 결합일 수도 있다. 나아가, 비록 본 시스템 및 방법은 모니터링 및 제어의 기능을 수행하는 것으로 서술되었지만, 이들 기능중의 단지 하나만이 수행될 수도 있다. 더나아가, 비록 예시적인 화합물로서 반응 산물 Al2O3및 Si3N4를 서술하고 있지만, TiO2, Ta2O5및 다른 물질들이 본 발명의 사상 범위내에서 고려될 수도 있다. 더나아가, 비록 생성가스의 량이 검출되지만, 어떤 다른 유용한 파라미터가 검출을 위해 또한 사용되어질 수 있다. CVD 공정에 대하여, 이러한 파라미터들은 당업자들에게 주지된 여러가지 중에 반응 가스의 분배, 반응 가스의 양 및 증착시간을 포함할 수 있다. ALD 공정에 대하여, 이러한 파라미터들은 당업자들에게 주지된 여러가지 중에 반응 가스의 분배, 반응 가스의 양 및 전체 공정 사이클등을 포함할 수 있다. 더나아가, 비록 본 시스템 및 방법은 증착을 수행하는 것을 서술하고 있지만, 본 발명의 기술은 종말점 검출 또는 다른 식각 공정 등과 같은 다른 공정들에도 적용될 수 있다.
Claims (33)
- 웨이퍼상에 증착 공정이 수행되는 반응챔버;상기 반응챔버내로 적어도 하나의 반응가스를 공급해주는 반응가스 공급부;상기 반응챔버내에서 증착 공정이 수행되는 동안 발생되는 적어도 하나의 생성가스의 양을 실시간으로 모니터링할 수 있는 적어도 하나의 생성가스를 검출하는 검출부; 및상기 검출부에 의해 검출된 상기 적어도 하나의 반응가스의 양을 기준량과 비교한 후, 비교 결과를 상기 반응가스 공급부로 실시간 피드백하여 상기 적어도 하나의 반응가스의 공급을 조절해주는 제어부를 포함하는 실시간 증착 공정 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증착 공정은 원자층 증착 공정임을 특징으로 하는 실시간 증착 공정 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 증착 공정은 화학기상 증착 공정임을 특징으로 하는 실시간 증착 공정 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 반응챔버내의 진공상태를 유지시키는 진공펌프를 더 구비하며, 상기 제어부는 상기 비교 결과를 상기 진공펌프에 제공하는 것을 특징으로 하는 실시간 증착 공정 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 검출부는 RGA(Residual Gas Analyzer)임을 특징으로 하는 실시간 증착 공정 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 검출부는 QMS(Quadrapole Mass Spectrometer), IR(Infrared) 검출 시스템, ICP(Inductively Coupled Plasma) 검출 시스템, TOF(Time Of Flight) 매스 스펙트로미터 및 UV(Ultraviolet) 검출 시스템으로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 실시간 증착 공정 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 검출부에 의해 검출된 생성 가스의 양에 따라 상기 적어도 하나의 반응가스의 공급 또는 비공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 실시간 증착 공정 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 검출부에 의해 검출된 상기 적어도 하나의 생성 가스의 양에 따라 상기 적어도 하나의 반응가스의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 실시간 증착 공정 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 검출부에 의해 검출된 상기 생성 가스의 양에 따라 원자층 증착 공정에서 전체 공정사이클 및 화학기상 증착 공정에서증착시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 실시간 증착 공정 제어 시스템.
- 증착공정이 수행되는 반응챔버내로 웨이퍼를 로딩하는 단계;반응가스 공급부로부터 상기 반층챔버내로 적어도 하나의 반응가스를 공급하여 상기 웨이퍼상에 화학기상 증착 공정을 수행하는 단계;상기 화학기상 증착 공정 동안에 발생되는 적어도 하나의 생성가스의 양을 실시간 검출하는 단계;상기 실시간 검출되는 상기 적어도 하나의 생성가스의 양을 기준량과 비교하는 단계;상기 반응가스 공급부로 비교결과를 실시간으로 피드백하는 단계; 및상기 비교결과에 따라 상기 적어도 하나의 반응가스의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 화학기상 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 반응챔버내를 진공으로 유지시키는 단계 및 상기 비교결과를 진공펌프로 피드백하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 검출하는 단계는 RGA(Residual Gas Analyzer)에 의해 수행됨을 특징으로 하는 화학기상 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 검출하는 단계는 QMS(Quadrapole Mass Spectrometer), IR(Infrared) 검출 시스템, ICP(Inductively Coupled Plasma) 검출 시스템, TOF(Time Of Flight) 매스 스펙트로미터 및 UV(Ultraviolet) 검출 시스템중의 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 검출된 적어도 하나의 생성 가스의 양에 따라 상기 적어도 하나의 반응가스의 공급 또는 비공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 검출된 상기 적어도 하나의 생성 가스의 양에 따라 상기 적어도 하나의 반응가스의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 검출된 상기 적어도 하나의 생성 가스의 양에 따라 화학기상 증착 공정의 증착시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 반응가스는 디클로로실란(SiH2Cl2)과암모니아(NH3)를 포함하며, 상기 검출된 생성가스는 HCl 및 H2의 적어도 하나임을 특징으로 하는 화학기상 증착 공정 실시간 제어방법.
- 원자층 증착 공정이 수행되는 반응챔버내로 웨이퍼를 로딩하는 단계;상기 반층챔버내로 제1 반응가스를 공급하여 상기 웨이퍼상에 상기 제1 반응가스를 흡착시키는 단계;상기 제1 반응가스의 공급을 중단하고 과잉의 제1 반응가스를 퍼지하여 상기 반응챔버로부터 상기 퍼지된 제1 반응가스를 배출하는 단계;상기 반응챔버내로 제2 반응가스를 공급하여 상기 웨이퍼상에 상기 제1 및 제2 반응가스 사이의 반응에 의해 발생된 생성가스를 증착시키는 단계;상기 제2 반응가스의 공급을 중단하고, 상기 생성가스를 퍼지하고, 퍼지된 사익 생성가스를 상기 반응챔버로부터 배출하는 단계;상기 원자층 증착 공정 동안에 발생되는 상기 생성 가스의 량을 실시간으로 검출하는 단계; 및상기 실시간으로 검출된 상기 생성가스의 량을 기준량과 비교하고, 그 비교결과를 상기 제1 반응가스의 공급부로 실시간 피드백하여, 상기 비교결과에 따라 상기 제1 반응가스의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 원자층 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 제1 반응가스를 흡착하는 단계로부터 상기 생성가스를 배출하는 단계가 적어도 한번 반복되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 생성가스의 량을 기준량과 비교한 결과에 따라 상기 원자층 증착 공정에서 상기 제1 반응가스 공급 단계로부터 상기 비교하는 단계까지의 새로운 사이클을 시작하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 반응챔버내를 진공으로 유지시키는 단계 및 상기 비교결과를 진공펌프로 피드백하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 검출하는 단계는 RGA(Residual Gas Analyzer)에 의해 수행됨을 특징으로 하는 원자층 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 검출하는 단계는 QMS(Quadrapole Mass Spectrometer), IR(Infrared) 검출 시스템, ICP(Inductively Coupled Plasma) 검출 시스템, TOF(Time Of Flight) 매스 스펙트로미터 및 UV(Ultraviolet) 검출 시스템중의 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 제어하는 단계는 상기 검출된 적어도 하나의 생성 가스의 양에 따라 상기 적어도 하나의 반응가스의 공급 또는 비공급을 제어하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 공정 실시간 제어방법.
- 제 18 항에 있어서, 상기 제1 반응가스는 트리메틸알루미늄(TMA, Al(CH3)3)이며, 상기 제2 반응가스는 오존(O3)이며, 상기 검출된 생성가스는 에탄(C2H2)임을 특징으로 하는 원자층 증착 공정 실시간 제어방법.
- 웨이퍼상에 증착 공정이 수행되는 반응챔버;상기 반응챔버내로 적어도 하나의 반응물를 공급하기 위한 반응물 공급부;상기 반응챔버내에서 증착 공정이 수행되는 동안에 실시간으로 적어도 하나의 반응물의 량을 검출하는 검출부; 및상기 검출부에 의해 검출된 상기 적어도 하나의 반응물의 량을 기준량과 비교하고, 비교결과를 실시간으로 상기 반응물 공급부로 피드백하여 상기 적어도 하나의 반응물의 공급을 제어하는 제어부를 포함하는 실시간 제어 시스템.
- 제 26 항에 있어서, 상기 증착 공정은 원자층 증착 공정임을 특징으로 하는실시간 제어 시스템.
- 제 26 항에 있어서, 상기 증착 공정은 화학기상 증착 공정임을 특징으로 하는 실시간 제어 시스템.
- 제 26 항에 있어서, 상기 증착 공정은 상기 웨이퍼상에 단일 원자층을 형성하는 것임을 특징으로 하는 실시간 제어 시스템.
- 증착 공정이 수행되는 반응챔버내로 적어도 하나의 반응물를 공급하는 단계;상기 반응챔버내에서 증착 공정이 수행되는 동안에 실시간으로 적어도 하나의 반응물의 량을 검출하는 단계; 및비교결과를 얻기 위해 상기 검출된 상기 반응물의 량을 기준량과 비교하고, 비교결과에 따라 실시간으로 상기 적어도 하나의 반응물의 공급을 제어하는 단계를 포함하는 실시간 제어방법.
- 제 30 항에 있어서, 상기 증착 공정은 원자층 증착 공정임을 특징으로 하는 실시간 제어방법.
- 제 30 항에 있어서, 상기 증착 공정은 화학기상 증착 공정임을 특징으로 하는 실시간 제어방법.
- 제 30 항에 있어서, 상기 증착 공정은 상기 웨이퍼상에 단일 원자층을 형성하는 것임을 특징으로 하는 실시간 제어방법.
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