반투명 박막 증착 및 성장 공정에서 레이저를 이용한 증착 두께 측정기 개발에 관한 연구

Abstract

반도체 공정 중에서 박막 증착 및 성장 공정은 박막의 두께를 공정 진행중에 실시간으로 측정하지 않고 별도의 측정 장비에서 두께를 측정한다. 이러한 이유는 챔버 내부에 박막의 두께를 측정할 수 있는 센서가 없기 때문에 공정 조건에 따른 결과의 예측치로 공정을 진행하게 된다. 하지만, 공정 진행중에 예상하지 못한 이유로 챔버의 조건이 바뀌게 되면 이를 공정에 반영할 수 없기 때문에 그 사이에 진행한 웨이퍼는 수율이 저하되는 경우도 발생한다. 이러한 문제를 개선하기 위해서 챔버에서 진행되는 웨이퍼의 증착 및 성장 두께를 실시간이나, 웨이퍼가 챔버 밖으로 언로딩 되기 전에 측정할 수 있는 측정기의 개발이 필요하다. 센서의 개발을 위해서 레이저를 이용했으며, 웨이퍼의 표면에 조사했을 때 반사광의 신호를 분석할 수 있는 수광 센서도 함께 장착하였다. 이 실험 장치로 박막의 두께를 측정하고 측정 장비로 미리 측정한 값과의 오차를 분석하여 실시간 두께 측정기의 구현 가능성에 대해 검증하고자 본 연구를 진행하였다. 연구 결과 산화막과 질화막은 레이저 실험 장치를 이용하여 측정한 값과 측정 장비에서 측정한 값이 10 nm내외의 차이를 보였으며, 최소 0.68 %의 오차율로 측정이 가능함을 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 박막의 증착 및 성장 장비에 장착하여 성능 평가를 통해 적용 가능할 것으로 판단된다.; In the semiconductor processes of thin film deposition and growth, the thickness of the deposited thin film is measured in a separate measuring device after the process rather than measuring the film thickness in real time during the process. Since there is no sensor measuring the thickness of the film inside the chamber, the process is proceeded with the predicted result according to the process conditions. If the conditions of the chamber are changed due to unexpected reasons during the process, it is not possible to consider the altered conditions of the chamber. The yield of the wafer is lowered during the process. In order to solve such a problem, it is necessary to develop a sensor can measure the deposition and growth thickness of the wafer in the chamber in real time. Laser measurement instrument was used for the development of the sensor, and a light receiving part that could capture reflected light signal was installed. In this study, the feasibility of the real - time measurement was verified. As a result, it was confirmed that the oxide film and the nitride film can be measured with a deviation of 10 nm or less and the minimum error factor was as low as 0.68 %. These results show the proposed instrument can be applied to the manufacturing process.