KR20070035346A - 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치에 관해 개시한다. 개시된 본 발명은 공정챔버, 광센서, 검출기, 비교기 및 제어기를 포함한다. 상기 공정챔버는 플라즈마가 형성될 수 있는 공간을 제공한다. 상기 광센서는 상기 공정챔버에 제공된다. 상기 검출기는 상기 광센서에서 읽어들인 상기 플라즈마 파장에 대한 정보를 전송받아 상기 플라즈마 파장에서 전압을 검출하도록 제공된다. 상기 비교기는 상기 검출기에서 검출된 상기 플라즈마 파장의 전압이 정상적인 플라즈마 파장의 오차 범위 안에 있는 지를 비교하고, 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 상기 오차범위를 벗어날 경우 인터락 신호를 전송하도록 제공된다. 상기 제어기는 상기 비교기에서 전송된 인터락 신호가 입력되면 공정챔버 내의 플라즈마 형성공정을 중지시키도록 제공된다.
상기한 구성에 의하면, 본 발명은 공정챔버의 뷰포트에 광센서를 설치함으로써, 작업자의 육안 확인 없이 플라즈마가 적절한 시기에 온/오프되었는 지를 자동으로 검출할 수 있다. 따라서, 공정챔버 내의 플라즈마 공정 불량 확률을 현저하게 낮출 수 있는 이점이 있다.
Description
도 1은 종래기술에 따른 플라즈마 처리장치를 보여주는 개략적인 도면이다
도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치를 보여주는 개략적인 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
20 : 플라즈마 처리장치 22 : 챔버
22a: 뷰포트 23 : 캐소드
24 : 진공 펌프 25 : 알에프 파워
26 : 마이크로웨이브 파워 28 : 제어기
30 : 플라즈마 감지 시스템 31 : 광 센서
33 : 검출기
35 : 비교기
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 공정챔버 내에 플라즈마 상태를 체크할 수 있는 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 실리콘 웨이퍼 상에 제조공정을 반복적으로 진행하여 완성되며, 반도체 제조공정은 확산공정, 식각공정, 포토리소그래피공정 및 성막공정 등으로 나눌 수 있다.
이러한 공정 중 식각공정은 크게 습식식각과 건식식각으로 나눌 수 있으며, 습식식각은 소자의 최소선폭이 수백 내지 수십 마이크로대의 LSI 시대에 범용으로 적용되었으나 VLSI, ULSI소자에는 등방성 식각이 보이는 집적도의 한계 때문에 거의 사용되지 않고 있다. 따라서 현재 일반적으로 건식식각을 사용하고 있으며, 건식식각 설비 중 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 초 미세 가공하는 플라즈마 처리장치는 공정쳄버에서 가스와 고주파 파워 등 각종 요소를 이용하여 공정을 진행할 때 외부와 완전히 차단된 초고진공을 요구하고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 플라즈마 처리장치를 보여주는 개략적인 도면이다. 또한, 도 2는 도 1의 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 플라즈마 처리장치(10)는 건식 식각 공정이 진행되는 공정챔버(12; process chamber)와, 공정챔버(12)의 입구(11)로 공급되는 반응가스(61)를 플라즈마(63)로 변환시키는 알에프 파워(15; RF power) 및 마이크로웨이브 파워(16; microwave power), 애노드(도시 안됨; anode) 및 캐소드(13; cathode) 그리고, 챔버의 출구(19)에 연결된 진공 펌프(14; vacuum pump)를 포함한다. 즉, 건식 식각은 진공 상태의 챔버(12) 내부로 알에프 필드(RF field)를 인가하여 반응가스(61)를 분해하고, 이때 형성된 라디칼(radical) 또는 이온(ion)을 이용하여 웨이퍼(60)에 대한 식각 공정이 이루어진다. 상기 플라즈마 처리장치(10)에 의해 공정 조건 및 공정의 진행 유무는 제어기(18)에 의해 제어된다. 특히, 제어기(18)는 알에프 파워(15), 마이크로웨이브 파워(16)에 공급되는 파워의 안정화 상태를 알에프 센서(15a)와 마이크로웨이브 센서(16a)로 체크하여 설비의 소프트웨어 상에 설정해 놓은 인터락(interlock) 조건과 비교하여, 그 한계를 벗어날 경우 플라즈마 처리장치(10)를 정지시킨다. 즉, 제어기(18)는 플라즈마(63) 형성의 소스가 되는 알에프 파워(15)의 이상 헌팅(hunting)이나 공급 파워의 이상을 소프트웨어에서 체크하여, 설정된 인터락 조건과 비교하여 인터락을 유발시킴으로써 플라즈마 건식 식각 공정을 중지시킨다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 공정챔버(12)에는 내부를 모니터링할 수 있도록 뷰포트(view-port)(12a)가 구비된다. 한편, 도 1에서 미설명된 도면부호 60은 웨이퍼를 나타낸 것이다.
그러나, 종래의 기술에서는 챔버 내에서 플라즈마 공정이 진행되는 동안 정상적인 플라즈마 공정이 진행되는 지의 여부는 뷰포트를 통해 작업자가 직접 모니터링하는 방법으로 확인하였다. 따라서, 작업자의 오류로 플라즈마 공정을 제대로 모니터링하지 못할 경우, 웨이퍼의 가공이 이루어지지 않기 때문에 웨이퍼 불량이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 공정챔버 내의 플라즈마를 적절한 시기에 온/오프하여야만 공정 불량을 막을 수 있지만, 실제로 매번 작업자가 플라즈마 온/오프 처 리를 신속하게 진행하는 데에는 한계가 있다.
따라서, 상기 문제점을 해결하고자, 본 발명은 공정챔버 내에 플라즈마가 형성되는 과정에서 발생하는 빛을 감지하여 플라즈마 공정 불량을 억제할 수 있는 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치를 제공하려는 것이다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치를 제공한다. 본 발명에 따른 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치는 공정챔버, 광센서, 검출기, 비교기 및 제어기를 포함한다. 상기 공정챔버는 플라즈마가 형성될 수 있는 공간을 제공한다. 상기 광센서는 상기 공정챔버에 제공된다. 상기 검출기는 상기 광센서에서 읽어들인 상기 플라즈마 파장에 대한 정보를 전송받아 상기 플라즈마 파장에서 전압을 검출하도록 제공된다. 상기 비교기는 상기 검출기에서 검출된 상기 플라즈마 파장의 전압이 정상적인 플라즈마 파장의 오차 범위 안에 있는 지를 비교하고, 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 상기 오차범위를 벗어날 경우 인터락 신호를 전송하도록 제공된다. 상기 제어기는 상기 비교기에서 전송된 인터락 신호가 입력되면 공정챔버 내의 플라즈마 형성 공정을 중지시키도록 제공된다.
상기 광센서는 상기 공정챔버의 투명한 외벽에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 투명한 외벽은 상기 공정챔버의 내부를 모니터링할 수 있도록 설치된 뷰파트인 것이 바람직하다.
(실시예)
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치는 공정챔버(22), 광센서(31; optical sensor), 검출기(33), 비교기(35) 및 제어기(28)을 포함한다.
상기 공정챔버(22)는 플라즈마가 형성될 수 있는 공간을 제공하는 것으로서, 내부에는 애노드(도시되지 않음) 및 애노드와 일정간격으로 이격되며 웨이퍼(60)가 로딩되는 캐소드(23)가 장착되고, 입구(21)를 통해 반응가스(61)가 공급된다. 상기 공정챔버(22)는 입구(21)로 공급되는 반응가스(61)를 플라즈마(63)로 변환시키는 알에프 파워(25), 마이크로웨이브 파워(26), 공정챔버(22)의 출구(29)에 연결된 진공 펌프(24)를 더 구비한다.
상기 광센서(31)는 공정챔버(22)의 투명한 외벽에 설치된다. 상기 투명한 외벽은 상기 공정챔버(22)의 내부를 모니터링할 수 있도록 설치된 뷰파트인 것이 바람직하다.
상기 검출기(33)는 상기 광센서(31)에서 읽어들인 상기 플라즈마 파장에 대한 정보를 전송받아 상기 플라즈마 파장에서 전압을 검출한다.
상기 비교기(35)는 상기 검출기(33)와 연결되어 있으며, 상기 검출기(33)에 서 검출된 상기 플라즈마 파장의 전압이 정상적인 플라즈마 파장의 오차 범위 안에 있는 지를 비교하고, 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 상기 오차범위를 벗어날 경우 인터락 신호를 전송하는 역할을 한다.
상기 제어기는 상기 비교기(35)와 연결되어 있으며, 상기 비교기(35)에서 전송된 인터락 신호가 입력되면 공정챔버(22) 내의 플라즈마 형성 공정을 중지시키도록 하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 플라즈마 감지 시스템의 동작 과정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 광센서(31)를 통해 공정챔버(22) 내에서 활성화되는 플라즈마(63)의 파장을 읽어들인다. 상기 광센서(31)는 공정챔버(22) 내에서 활성화되는 플라즈마(63)의 파장을 읽어들일 수 있도록, 공정챔버(22)의 투명한 외벽에 설치하는 것이 바람직하다. 상기 광센서(31)가 읽어들인 플라즈마 파장에 대한 정보는 검출기(33)로 전송되며, 상기 검출기(33)는 상기 정보를 전송받아 플라즈마 파장의 전압을 검출한다. 상기 검출된 전압은 상기 비교기(35)로 입력되며, 상기 비교기(35)는 검출기(33)에서 검출한 플라즈마 파장의 전압이 정상적인 플라즈마 파장의 전압의 오차 범위 안에 있는 지를 비교하여 오차 범위를 벗어나는 지를 확인한다. 예를 들면, 상기 비교기로 입력되는 전압이 0∼5볼트(volt)일 경우는 오차범위 내로 판단하고, 전압이 5볼트 이상이 되면 오차 범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.
상기 비교기(35)는 정상적인 플라즈마파장의 전압의 오차 범위에 대한 정보를 가지고 있다. 만약, 비교기(35)에서 상기 검출기(33)에서 검출된 전압이 오차 범위를 벗어남이 확인될 경우 인터락 신호를 제어기(28)로 전송한다. 상기 제어기(28)에서는 인터락 신호가 입력되면 제어기(28)는 공정챔버(22)내에서 진행되고 있는 플라즈마 건식 식각 공정을 중지시킨다.
물론, 본 발명에 따른 플라즈마 처리장치의 플라즈마 감지 시스템은 종래의 인터락 조건도 포함한다. 즉, 종래의 인터락 조건은, 알에프 파워(25), 마이크로웨이브 파워(26)에 공급되는 파워의 안정화 상태를 알에프 센서(25a)와 마이크로웨이브 센서(26a)로 체크하여 설비의 소프트웨어 상에 설정해 놓은 인터락 조건과 비교하여, 그 한계를 벗어날 경우 플라즈마 처리장치(20)를 정지시키는 것을 포함한다.
본 발명은 플라즈마(63)에서 방출하는 빛의 세기(파장)에 차이가 발생한다는 점에 착안한 것으로서, 공정챔버(22) 내에 활성화되는 플라즈마(63)가 온 상태일 경우, 작업자가 직접 육안으로 확인하지 않고도 광센서(31)를 통해 플라즈마(63)의 파장을 검출하고 이를 통해 정상적인 플라즈마가 온 상태임을 자동으로 체크할 수 있다. 마찬가지로, 공정챔버(22) 내의 플라즈마가 오프 상태일 경우, 작업자가 직접 육안으로 확인하지 않고도, 광센서(31)를 통해 플라즈마(63) 파장을 검출하고 이를 통해 플라즈마가 오프 상태임을 자동으로 체크할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
본 발명에 따르면, 공정챔버의 뷰포트에 광센서를 설치함으로써, 작업자의 육안 확인 없이 플라즈마가 적절한 시기에 온/오프되었는 지를 자동으로 검출할 수 있다. 따라서, 공정챔버 내의 플라즈마 공정 불량 확률을 현저하게 낮출 수 있는 이점이 있다.
Claims (3)
- 웨이퍼에 플라즈마 공정을 진행하기 위한 공정챔버;상기 공정챔버에 설치되어, 내부를 모니터링할 수 있는 뷰포트;상기 공정챔버에 설치된 광센서;상기 광센서에서 읽어들인 상기 플라즈마 파장에 대한 정보를 전송받아 상기 플라즈마 파장에서 전압을 검출하는 검출기;상기 검출기에서 검출된 상기 플라즈마 파장의 전압이 정상적인 플라즈마 파장의 오차 범위 안에 있는 지를 비교하고, 검출한 상기 플라즈마 파장의 전압이 상기 오차범위를 벗어날 경우 인터락 신호를 전송하는 비교기; 및상기 비교기에서 전송된 인터락 신호가 입력되면 공정챔버 내의 플라즈마 공정을 중지시키는 제어기를 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 광센서는 상기 공정챔버의 투명한 외벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치.
- 제 2항에 있어서, 상기 투명한 외벽은 상기 공정챔버의 내부를 모니터링할 수 있도록 설치된 뷰파트인 것을 특징으로 하는 플라즈마 감지 시스템이 구비된 플라즈마 처리장치.
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