(57)【要約】【課題】  工程モニタリングウィンドウの表面にレジデュ膜が蒸着されることを防止する基板加工工程の終点検出装置を提供する。【解決手段】  終点検出装置１００は、プラズマ２０を用いて半導体基板３０に対して加工工程を遂行する間、加工工程をモニタリングし、加工工程の終点を検出する。終点検出装置１００は、加工工程を遂行するための工程チャンバー４０の側壁５２に形成されたビューポート５８をカバーしてプラズマ２０から発生した光を透過させるウィンドウ１１０と、ウィンドウ１１０を第１温度に加熱するための第１温度調節ユニット１３０と、ウィンドウ１１０を通過した光を分析するための分析ユニット１２０と、冷媒を用いてビューポート５８の内側面６０を第１温度より低い第２温度に維持するための第２温度調節ユニット１４０とを含む。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを用いて基板を加工するための工程が遂行される工程チャンバーの側壁に形成されたビューポートをカバーし、前記工程を遂行する間に前記プラズマから発生する光を透過させるためのウィンドウと、
前記透過した光を分析して前記工程の終点を検出するための分析手段と、
前記ウィンドウと連結され、前記ウィンドウの温度を第１温度に維持するための第１温度調節手段と、
前記ビューポートの内側面を前記第１温度より低い第２温度に維持するための第２温度調節手段と、
を備えることを特徴とする基板加工工程の終点検出装置。
【請求項２】
前記ウインドウはディスク形状を有し、前記工程チャンバーの外側面に接する第１面と、前記工程チャンバーから離隔された第２面とを有することを特徴とする請求項１記載の終点検出装置。
【請求項３】
前記第１温度調節手段は、前記ウィンドウの第２面に接するセラミックヒーターを有することを特徴とする請求項２記載の終点検出装置。
【請求項４】
前記セラミックヒーターは、円形リング形状を有し、前記ウィンドウの直径と同じ外径を有することを特徴とする請求項３記載の終点検出装置。
【請求項５】
前記分析手段は、前記ウィンドウの第２面の中央部位に連結され、前記セラミックヒーターを通じて延びることを特徴とする請求項４記載の終点検出装置。
【請求項６】
前記ウィンドウの外周縁部、及び前記セラミックヒーターの外周縁部を囲むように配置されるウィンドウホルダーと、
前記セラミックヒーターを基準として前記ウィンドウに対向して配置され、前記ウィンドウホルダー及び前記セラミックヒーターを前記工程チャンバーの側壁にマウンティングするためのアダプターと、
前記アダプター、前記セラミックヒーター及び前記ウィンドウホルダーを通過して前記工程チャンバーの側壁に締結される複数の締結部材と、
を更に備えることを特徴とする請求項４記載の終点検出装置。
【請求項７】
前記分析手段は、前記アダプター及び前記セラミックヒーターを通じて前記ウィンドウの中央部位に連結される光学プローブと、前記光学プローブと連結される光ケーブルと、前記光学プローブ及び前記光ケーブルを通じて伝送される光を分析するための光学放出分光計とを有することを特徴とする請求項６記載の終点検出装置。
【請求項８】
前記ウィンドウの温度を測定するための温度センサーと、前記ウィンドウの温度を前記第１温度に維持するために前記温度センサーから出力された温度信号によって前記セラミックヒーターの動作を制御する制御部とを更に備えることを特徴とする請求項３記載の終点検出装置。
【請求項９】
前記セラミックヒーターの温度を測定するための温度センサーと、前記ウィンドウの温度を前記第１温度に維持するために、前記温度センサーから出力された温度信号によって前記セラミックヒーターの動作を制御する制御部とを更に備えることを特徴とする請求項３記載の終点検出装置。
【請求項１０】
前記第２温度調節手段は、
前記工程チャンバーのビューポートを囲むように形成され、前記ビューポートの内側面温度を調節するための冷媒が循環する冷媒循環チャンネルと、
前記冷媒循環チャンネルと連結され、前記工程チャンバーの外部に延びる冷媒循環配管と、
前記冷媒循環チャンネル及び前記冷媒循環配管を通じて前記冷媒を循環させるための循環ユニットと、
を有することを特徴とする請求項１記載の終点検出装置。
【請求項１１】
前記冷媒は、窒素ガス、ヘリウムガス又は冷却水であることを特徴とする請求項１０記載の終点検出装置。
【請求項１２】
前記第２温度調節手段は、前記冷媒循環配管の中に設置され、前記冷媒循環配管を流れる冷媒から熱を放出するための熱交換器を更に有することを特徴とする請求項１０記載の終点検出装置。
【請求項１３】
前記冷媒循環チャンネルと前記工程チャンバーとの内側面に介在する断熱部材を更に備えることを特徴とする請求項１０記載の終点検出装置。
【請求項１４】
前記第２温度調節手段は、前記工程チャンバーの外部と連通し、前記工程チャンバーのビューポートを囲むように形成され、外部空気を用いて前記ビューポートの内側面温度を調節するための冷却チャンネルを有することを特徴とする請求項１記載の終点検出装置。
【請求項１５】
前記冷却チャンネルの内側面には複数の冷却ピンが形成されていることを特徴とする請求項１４記載の終点検出装置。
【請求項１６】
前記冷却チャンネルは、前記工程チャンバーのビューポートを囲むように形成される環形リング領域と、前記外部空気を前記環形リング領域に流入させるための流入口と、前記環形リング領域に流入した外部空気を排出するための排気口とを有することを特徴とする請求項１４記載の終点検出装置。
【請求項１７】
前記流入口に設置され、前記外部空気を前記環形リング領域に供給するためのファンユニットを更に備えることを特徴とする請求項１６記載の終点検出装置。
【請求項１８】
前記冷却チャンネルは、前記工程チャンバーのビューポートを囲むように形成される環形リング領域と、前記環形リング領域と前記工程チャンバーの外部とを連通させる複数の開口とを有することを特徴とする請求項１４記載の終点検出装置。
【請求項１９】
プラズマを用いて基板を加工するための工程が遂行される工程チャンバーの側壁と連結され、前記工程チャンバーの側壁に形成されたビューポートと連通するホールを有し、前記ホールを通じて前記ビューポートを前記工程チャンバーの外部に延ばすためのビューポート延長器と、
前記ビューポート延長器のホールをカバーし、前記工程を遂行する間に前記プラズマから発生する光を透過させるためのウィンドウと、
前記透過した光を分析して前記工程の終点を検出するための分析手段と、
前記ウィンドウと連結され、前記ウィンドウの温度を第１温度に維持するための第１温度調節手段と、
前記ホールの内側面を第１温度より低い第２温度に維持するための第２温度調節手段と、
を備えることを特徴とする基板加工工程の終点検出装置。
【請求項２０】
前記第２温度調節手段は、前記ビューポート延長器にワインディングされ、その内部に冷媒が循環する流路が形成された冷却コイルを有することを特徴とする請求項１９記載の終点検出装置。
【請求項２１】
前記第２温度調節手段は、前記ビューポート延長器の外側面に形成された複数の冷却ピンを有することを特徴とする請求項１９記載の終点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に関するものである。より詳細には、半導体基板又はこれに対する加工工程の終点を検出するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体装置は、半導体基板として用いられるシリコンウエハー上に電気的回路を形成するファブ（Ｆａｂ）工程と、前記ファブ工程で形成された半導体装置の電気的な特性を検査するＥＤＳ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｄｉｅ  ｓｏｒｔｉｎｇ）工程と、前記半導体装置の各々をエポキシ樹脂で封止し、個別化させるためのパッケージ組み立て工程とを通じて製造される。
【０００３】
前記ファブ工程において、半導体基板上にはシリコン酸化層（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｄｉｏｘｉｄｅ  ｌａｙｅｒ）、ポリシリコン層（ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎ  ｌａｙｅｒ）、アルミニウム層、銅層などのような多様な層が、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、物理気相蒸着（ＰＶＤ）、熱酸化（ｔｈｅｒｍａｌ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）、イオン注入（ｉｏｎ  ｉｍｐｌａｎａｔｉｏｎ）、イオン拡散（ｉｏｎ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）などのような工程を遂行することによって形成される。前記層はプラズマエッチャントを用いるエッチング工程を遂行することによって電気的特性を有するパターンに形成される。
【０００４】
前記のようなファブ工程において、半導体基板に対する工程をインシチュでモニタリングすることが要求される。例えば、化学気相蒸着及び物理気相蒸着工程において、目的とする厚さの膜が蒸着された後、蒸着工程が停止されることが望ましく、エッチング工程においてエッチングされる膜の過度エッチング（ｏｖｅｒｅｔｃｈｉｎｇ）を防止するために終点検出方法が用いられる。典型的な工程モニタリング方法の例としては、光学放出分光分析法（ＯＥＳ）、楕円法（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ）、干渉法（ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）などがある。前記のような工程モニタリング方法の例は特許文献１に開示されている。
【０００５】
光学放出分光分析法において、プラズマの放出スペクトラムはエッチングされる層の変化に対応する化学的組成の変化を確認するために測定され、測定された放出スペクトラムによってエッチング工程の終点（ｅｎｄｐｏｉｎｔ）が決定される。
【０００６】
前記光学放出分光分析法を遂行するための装置は、プラズマから発生する光を光学放出分光計に伝送するためのウィンドウを有する。前記ウィンドウは工程チャンバーの側壁に形成されたビューポート（ｖｉｅｗ  ｐｏｒｔ）をカバーするように形成され、高温に対して抵抗性を有する石英（ｑｕａｒｔｚ）からなる。
【０００７】
プラズマを用いて半導体基板上に形成された層に対してエッチング工程を遂行する間、プラズマの化学的組成は前記層の組成によって変化する。即ち、エッチングされる層の変化によってプラズマから放出される光のスペクトラムが変化し、光学放出分光計から測定される光のスペクトラムの変化によってエッチング工程の終点が検出される。
【０００８】
前記エッチング工程を遂行する間に発生する反応副産物及び工程レジデュ（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｒｅｓｉｄｕｅｓ）は前記ウィンドウの表面に蒸着され、前記ウィンドウの表面に蒸着されたレジデュ膜は前記ウィンドウを通過する光の強さ又は特性を変化させる。従って、前記レジデュ膜はエッチング終点検出の誤謬を発生させ、過度エッチングを生じさせる。
【特許文献１】米国特許第６，３９０，０１９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記のような問題点を解決するための本発明の目的は、工程モニタリングウィンドウの表面にレジデュ膜が蒸着されることを防止する半導体装置の製造工程の終点検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するための本発明は、プラズマを用いて基板を加工するための工程が遂行される工程チャンバーの側壁に形成されたビューポートをカバーし、前記工程を遂行する間に前記プラズマから発生する光を透過させるためのウィンドウと、前記透過した光を分析して前記加工工程の終点を検出するための分析手段と、前記ウィンドウと連結され、前記ウィンドウの温度を第１温度に維持するための第１温度調節手段と、前記ビューポートの内側面を前記第１温度より低い第２温度に維持するための第２温度調節手段とを備える終点検出装置を提供する。
【００１１】
前記ウィンドウはディスク形状を有し、工程チャンバーの外側面に付着する第１面と、前記工程チャンバーの外側面から離隔された第２面とを有する。
前記第１温度調節手段は、前記ウィンドウの第２面に付着するセラミックヒーターを有する。前記セラミックヒーターは、円形リング形状を有し、前記ウィンドウの直径と同じ外径を有することが望ましい。
【００１２】
前記分析手段は、前記セラミックヒーターを通じて前記ウィンドウの中央部位に連結される光学プローブ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｂｅ）と、前記光学プローブと連結される光ケーブルと、前記光学プローブと光ケーブルを通じて伝送される光を分析するための光学放出分光計（ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）とを有する。
【００１３】
前記第２温度調節手段は、前記工程チャンバーのビューポートを囲むように形成され、前記ビューポートの内側面温度を調節するための冷媒が循環する冷媒循環チャンネルと、前記冷媒循環チャンネルと連結され、前記工程チャンバーの外部に延びる冷媒循環配管と、前記冷媒循環チャンネル及び前記冷媒循環配管を通じて前記冷媒を循環させるための循環ユニットとを有する。前記冷媒としては、窒素ガス、ヘリウムガス、冷却水などを望ましく用いることができる。
【００１４】
前記第２温度調節手段は、前記工程チャンバーの外部と連通し、前記工程チャンバーのビューポートを囲むように形成され、外部空気を用いて前記ビューポートの内側面温度を調節するための冷却チャンネルを有してもよい。前記冷却チャンネルの内側面には複数の冷却ピンを望ましく形成することができる。
【００１５】
本発明の他の終点検出装置は、プラズマを用いて基板を加工するための工程が遂行される工程チャンバーの側壁の外側面と連結され、前記工程チャンバーの側壁に形成されたビューポートと連通するホールを有し、前記ホールを通じて前記ビューポートを前記工程チャンバーの外部に延ばすためのビューポート延長器（ｖｉｅｗ  ｐｏｒｔ  ｅｘｔｅｎｄｅｒ）と、前記ビューポート延長器のホールをカバーし、前記工程を遂行する間に前記プラズマから発生する光を透過させるためのウィンドウと、前記透過した光を分析して前記加工工程の終点を検出するための分析手段と、前記ウィンドウと連結され、前記ウィンドウの温度を第１温度に維持するための第１温度調節手段と、前記ホールの内側面を前記第１温度より低い第２温度に維持するための第２温度調節手段とを備える。
【００１６】
前述したような本発明によると、前記基板に対して加工工程を遂行する間に発生する反応副産物及び工程レジデュは、前記ウィンドウの表面よりは相対的に温度が低い前記ビューポートの内側面又は前記ホールの内側面に蒸着される。従って、前記ウィンドウの表面上にレジデュ膜が形成されることが抑制されるので、プラズマ工程モニタリングが安定的に遂行される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による望ましい実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例による終点検出装置を示す概略的な断面図であり、図２は、図１に図示された終点検出装置を示す拡大断面図である。
【００１８】
図１及び図２を参照すると、図示された終点検出装置１００は、プラズマ２０を用いて半導体基板３０を加工するための装置１０（例えば、半導体基板上に形成された膜を目的とするパターンに形成するためのエッチング装置、半導体基板上のフォトレジスト膜又はフォトレジストパターンを除去するためのアッシング装置など）に採用することができる。
【００１９】
前記加工装置１０は、半導体基板３０を加工するための工程を遂行するための工程チャンバー４０と、前記工程チャンバー４０の内部に配置され、半導体基板３０を支持するためのチャック４２と、前記工程チャンバー４０に供給された工程ガスをプラズマ２０に形成するための上部電極４４とを含む。
【００２０】
前記工程チャンバー４０の第１側壁４６には、前記工程ガスを供給するためのガス供給配管４８が連結されており、工程チャンバー４０の底面には工程チャンバー４０の内部を真空に形成するための真空システム５０が連結される。前記終点検出装置１００は図示したように工程チャンバー４０の第２側壁５２に連結される。
【００２１】
前記上部電極４４には、前記プラズマ２０を形成するためのＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）パワーソース５４が連結され、前記チャック４２にはバイアスパワーソース５６が連結される。
図示したように、前記加工装置１０は、前記のような構成要素を含んでいるが、本技術分野で熟練した当業者によって多様に変更することができる。
【００２２】
前記終点検出装置１００は、工程チャンバー４０の第２側壁５２に連結され、光を透過させることができるウィンドウ１１０と、前記加工工程をモニタリングし、前記加工工程の終点を検出するために前記ウィンドウ１１０を透過した光を分析する分析ユニット１２０と、前記ウィンドウの温度を調節するための第１温度ユニット１３０と、前記工程チャンバー４０の第２側壁５２を貫通して形成されたビューポート５８の内側面６０の温度を調節するための第２温度調節ユニット１４０とを含む。
【００２３】
前記ウィンドウ１１０は、石英からなることが望ましく、前記工程チャンバー４０のビューポート５８をカバーするように前記第２側壁５２の外側面６２上に配置される。また、前記ウィンドウ１１０はディスク形状を有し、前記第２側壁５２の外側面６２と接する第１面１１２と、前記第２側壁５２の外側面６２と離隔して配置される第２面１１４とを有する。
【００２４】
前記第１温度調節ユニット１３０は、前記ウィンドウ１１０の第２面１１４と接するように配置され、前記ウィンドウ１１０を第１温度に加熱するためのヒーターを含む。前記第１温度は、約６０から８０℃程度が望ましく、前記ヒーターとしてはセラミックヒーター１３２を望ましく用いることができる。前記セラミックヒーター１３２は実質的に直四角形の断面を有する円形リングの形状を有し、セラミックヒーター１３２の外径はウィンドウ１１０の外径と同じであることが望ましい。
【００２５】
前記ウィンドウ１１０とセラミックヒーター１３２は、ウィンドウホルダー１３４とアダプター１３６によって工程チャンバー４０の第２側壁５２上にマウンティングされる。前記ウィンドウホルダー１３４は直四角形の断面を有する円形リング形状を有し、前記ウィンドウ１１０とセラミックヒーター１３２の外径と対応する内径を有し、前記ウィンドウ１１０の外周縁部とセラミックヒーター１３２の外周縁部を囲むように配置される。前記アダプター１３６は、前記セラミックヒーター１３２とウィンドウホルダー１３４上に配置され、複数の締結部材１３８は、前記アダプター１３６とウィンドウホルダー１３４を通じて工程チャンバー４０の第２側壁５２に締結される。前記複数の締結部材１３８としては複数のボルトを望ましく採用することができる。
【００２６】
前記アダプター１３６は、前記セラミックヒーター１３２とウィンドウヒーター１３４上に配置される第１パートと、前記第１パートから延びる第２パートとを含む。前記第１パートは直四角形断面を有する円形リングの形状を有し、第２パートはシリンダーの形状を有する。前記第１パートは前記セラミックヒーター１３２の内径と同じ内径を有し、前記第２パートには前記第１パートの内径と同じ内径を有するホールが中心軸に沿って形成されている。
【００２７】
前記分析ユニット１２０は、アダプター１３６及びセラミックヒーター１３２を通じて前記ウィンドウ１１０の第２面１１４の中心部位と連結される。前記分析ユニット１２０は光学プローブ１２２（ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｂｅ）、光ケーブル１２４（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃａｂｌｅ）及び光学放出分光計１２６（ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を含む。前記光学プローブ１２２はアダプター１３６及びセラミックヒーター１３２を通じて前記ウィンドウ１１０の第２面１１４の中央部位と連結され、前記光ケーブル２１４は前記光学プローブ１２２と光学放出分光計１２６との間を連結する。前記光学放出分光計１２６は、工程チャンバー４０のビューポート５８、ウィンドウ１１０、光学プローブ１２２及び光ケーブル１２４を通じて伝送される光を分析して前記加工工程の終点を検出する。
【００２８】
前記第２温度調節ユニット１４０は、冷媒循環チャンネル１４２と冷媒循環配管１４４及び循環ユニット１４６を含む。前記冷媒循環チャンネル１４２は前記工程チャンバー４０のビューポート５８を囲むように形成され、前記ビューポート５８の内側面６０の温度を調節するための冷媒は前記冷媒循環チャンネル１４２を通じて循環する。前記冷媒循環配管１４４は、冷媒循環ユニット１４２の入口１４２ａ（ｉｎｌｅｔ）と出口１４２ｂ（ｏｕｔｌｅｔ）に連結され、前記循環ユニット１４６は、前記冷媒循環チャンネル１４２及び冷媒循環配管１４４を通じて冷媒を循環させるために冷媒循環配管１４４の中に設置される。循環ユニット１４６としては望ましくは前記冷媒の流量を調節することができるポンプを用いることができる。図２で、点線で示した矢印は冷媒の循環方向を示す。
【００２９】
前記冷媒としては、窒素ガス、ヘリウムガス、冷却水などを用いることができ、前記冷媒循環配管１４４を通じて流れる冷媒から熱を放出するための熱交換器１４８を前記冷媒循環配管１４４の中に更に設置することができる。
前記第２温度調節ユニット１４０は、前記冷媒を用いて工程チャンバー４０のビューポート５８の内側面６０の温度を前記第１温度より低い第２温度に維持する。前記第１温度と第２温度との差は約１０℃以上であることが望ましい。
【００３０】
前記工程チャンバー４０内部に形成されたプラズマ２０から発生した光は前記ビューポート５８、ウィンドウ１１０、光学プローブ１２２、光ケーブル１２４を通じて前記光学放出分光計１２６に伝送される。前記プラズマ２０から発生する光の強さは前記加工工程が進行されることによって変化する。前記光学放出分光計１２６は前記光が有する複数の波長と対応するスペクトラムを測定し、前記スペクトラムの変化によって前記加工工程の終点を検出する。
【００３１】
一方、前記加工工程が進行する間に、前記半導体基板３０上に形成されている膜と前記プラズマ２０との間の反応によって反応副産物が発生される。前記反応副産物は前記ウィンドウ１１０の第１面１１２に蒸着され、薄いレジデュ膜を形成し、特に、ＣＦｘ系列の反応副産物で構成されたレジデュ膜は、前記プラズマ２０から発生する光が有する波長のうち、４００ｎｍ以下の紫外線領域の波長の強さを減少させる。
【００３２】
前記反応副産物が前記ウィンドウ１１０の第１面１１２に蒸着される現象は、熱泳動（ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）の観点から説明することができる。前記熱泳動は、温度勾配による粒子の拡散を意味し、特に０．１から１μｍ程度の粒子の挙動に影響を与える重要な要因となる。
【００３３】
一般的に、物体周囲の媒質（ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ  ｍｅｄｉｕｍ）内の温度勾配は、前記媒質の内部の粒子を高温の領域から低温の領域に移動させ、高温の物体の周囲には塵粒子がない清浄空間（ｄｕｓｔ  ｆｒｅｅ  ｓｐａｃｅ）が形成される。前記清浄空間は物体の温度が高いほど、そして圧力が低いほど広くなり、周囲気体の分子質量が増加するほど減少する。これとは対照的に、低温の物体の周囲には清浄空間がないので、粒子が低温の物体の表面に蒸着される。
【００３４】
前述したような観点から見ると、前記工程チャンバー４０の内部中心部位の温度は工程チャンバー４０の内側面の温度より高く、前記工程チャンバー４０の内側面の温度はウィンドウ１１０の温度と同じであるか高い。前記ウィンドウ１１０の温度は第１温度調節ユニット１３０及び第２温度調節ユニット１４０によって工程チャンバー４０のビューポート５８の内側面６０の温度とビューポート５８の内部領域７０より高く維持され、前記ビューポート５８の内側面６０の温度は前記ビューポート５８の内部領域７０より低く維持される。
【００３５】
前記のような温度差によって前記ウィンドウ１１０の第１面１１２と隣接する清浄空間が工程チャンバー４０の内部に向かって拡張されるので、前記プラズマ２０に含まれた反応副産物は前記ウィンドウ１１０の第１面１１２よりはビューポート５８の内側面６０に蒸着される。これによって前記加工工程を安定的にモニタリングすることができ、前記加工工程の終点検出の誤謬の発生を減少することができる。
【００３６】
前記終点検出装置１００は、前記ウィンドウ１１０の温度を測定するための温度センサー１５０と、前記ウィンドウ１１０の温度を第１温度で一定に維持するために前記温度センサー１５０から出力された温度信号によって前記セラミックヒーター１３２の動作を制御するための制御部１６０とを更に含む。
【００３７】
前記温度センサー１５０としては、熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）又はサーミスター（ｔｈｅｒｍｉｓｔｅｒ）を望ましく用いることができる。図示していないが、前記制御部１６０は前記温度信号による制御信号を発生させる制御回路と、前記制御信号によってセラミックヒーター１３２に印加される動作パワー（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｐｏｗｅｒ）を調節する電源供給器とを含むことができる。
【００３８】
図示したように、前記温度センサー１５０は、ウィンドウ１１０の温度を測定するが、前記セラミックヒーター１３２の温度を測定することもできる。即ち、前記制御部１６０はセラミックヒーター１３２の温度を参照して前記ウィンドウ１１０の温度を制御することもできる。
【００３９】
図示していないが、前記終点検出装置１００は、前記ビューポート５８の内側面６０の温度を第２温度で一定に維持するために、前記冷媒の温度を測定するための第２温度センサーを更に含むことができ、前記制御部１６０は前記第２温度センサーから出力された第２温度信号によって前記循環ユニット１４６の動作を制御することができる。また、選択的に、前記第２温度センサーは前記ビューポート５８の内側面６０の温度を直接的に測定するために前記ビューポート５８の内側面６０と隣接するように前記工程チャンバー４０の第２側壁５２の内部に設置することもできる。
【００４０】
前記制御部１６０は、前記温度センサー１５０によって測定されたウィンドウ１１０の温度と、前記第２温度センサーによって測定されたビューポート５８の内側面６０の温度とを比較し、比較結果によって前記セラミックヒーター１３２及び前記循環ユニット１４６の動作を制御することで、前記ウィンドウ１１０が前記ビューポート５８の内側面６０の温度より高い温度をいつも一定に維持するようにすることができる。
【００４１】
また、前記終点検出装置１００は、前記冷媒循環チャンネル１４２と前記工程チャンバー４０の第２側壁５２の内側面６４との間に介在する断熱部材１７０を更に含むことができる。前記断熱部材１７０は円形リングの形状を有し、前記ビューポート５８を囲むように配置され、前記冷媒循環チャンネル１４２と前記第２側壁５２の内側面６４との間を熱的に隔離させる機能を遂行する。即ち、前記断熱部材１７０は前記冷媒循環チャンネル１４２を流れる冷媒が前記加工工程に影響を与えることを防止するために用いられる。
【００４２】
図３は、本発明の他の実施例による終点検出装置を示す拡大断面図である。
図３を参照すると、前記他の実施例による終点検出装置２００はプラズマを用いて半導体基板に対して加工工程を遂行するための装置（図１参照）と結合される。前記加工装置は、前記加工工程を遂行するための工程チャンバーと半導体基板を支持するためのチャックと、前記工程チャンバーの内部で前記プラズマを形成するための上部電極などを含む。
【００４３】
前記終点検出装置２００は工程チャンバーの側壁５２と連結され、前記プラズマから発生した光を透過させるために前記工程チャンバーの側壁５２に形成されたビューポート５８をカバーするように前記工程チャンバーの側壁５２の外側面６２上に配置されるウィンドウ２１０と、前記ウィンドウ２１０を透過した光を分析するための分析ユニット２２０と、前記ウィンドウ２１０の温度を第１温度に加熱するための第１温度調節ユニット２３０と、前記ビューポート５８の内側面６０の温度を前記第１温度より低い第２温度に維持するための第２温度調節部２４０とを含む。
【００４４】
前記ウィンドウ２１０は、ディスク形状を有し、前記工程チャンバーの側壁５２の外側面６２と接する第１面２１２と、前記外側面６２から離隔された第２面２１４とを有する。前記第１温度調節ユニット２３０は前記ウィンドウ２１０を加熱するために前記ウィンドウ２１０の第２面２１４に接するように配置されるセラミックヒーター２３２を含み、前記分析ユニット２２０は前記セラミックヒーター２３２を通じて前記ウィンドウ２１０の第２面２１４の中央部位に連結される光学プローブ２２２と、前記光を分析するための光学放出分光計２２６と、前記光学プローブ２２２及び前記光学放出分光計２２６を連結するための光ケーブル２２４とを含む。
【００４５】
前記第２温度調節部２４０は、前記工程チャンバーのビューポート５８を囲むように工程チャンバーの側壁５２の内部に形成され、前記工程チャンバーの外部と連通する冷却チャンネル２４２を含む。前記冷却チャンネル２４２は前記工程チャンバーの外部の空気を用いて前記ビューポート５８の内側面６０の温度を前記第１温度より低い第２温度に維持するのに用いられる。
【００４６】
前記冷却チャンネル２４２の内側面には、前記ビューポート５８の内側面６０から熱を放出するための複数の冷却ピン２４４が形成されれている。図示したように、前記冷却ピン２４４は、前記ビューポート５８の内側面６０と隣接するように形成されることが望ましい。
【００４７】
前記冷却チャンネル２４２は、前記工程チャンバーのビューポート５８を囲むように形成された環形リング領域２４６に流入させるための流入口２４８と前記環形リング領域２４６に流入した外部空気を排出するための排気口２５０とを含む。また、前記第２温度調節部２４０は、前記流入口２４８と隣接して配置され、前記外部空気を前記環形リング領域２４６に供給するためのファンユニット２５２（ｆａｎ  ｕｎｉｔ）を更に含むことができる。図面を参照して説明したように、前記ファンユニット２５２は、前記流入口２４８と隣接して配置されているが、前記ファンユニット２５２は前記環形リング領域２４６に流入した外部空気を排出するために前記排気口２５０と隣接して配置することができる。
【００４８】
前記のような第２温度調節部２４０の構成は、多様に変更することができる。例えば、前記冷却チャンネル２４２は、外部空気を環形リング領域２４６に流入させ、前記環形リング領域２４６から排出するための複数の開口（図示せず）を含むこともできる。
【００４９】
前記ウィンドウ２１０とセラミックヒーター２３２は、ウィンドウホルダ２３４とアダプター２３６及び複数の締結部材２３８によって前記工程チャンバーの側壁５２に固定され、制御部２６０は温度センサー２６２によって測定されたウィンドウ２１０の温度によってセラミックヒーター２３２の動作を制御することで前記ウィンドウ２１０の温度を第１温度に維持することができる。また、前記終点検出装置２００は第２温度調節部２４０と工程チャンバーの側壁５２の内側面６４との間で熱伝達を遮断するための断熱部材２７０を更に含むことができる。
【００５０】
一方、図示していないが、前記終点検出装置２００は前記ビューポート５８の内側面６０の温度を測定するための第２温度センサーを更に含むことができ、制御部２６０は前記温度センサー２６２から測定されたウィンドウ２１０の温度と前記第２温度センサーから測定されたビューポート５８の内側面６０の温度とを比較し、その差異値によってセラミックヒーター２３２の動作を制御することもできる。
【００５１】
従って、前記ビューポート５８の内側面６０の温度は前記第２温度調節部２４０によって前記ウィンドウ２１０の温度より低く維持することができ、前記半導体基板を加工する途中に発生する副産物は、前記ウィンドウ２１０の第１面２１２よりは前記ビューポート５８の内側面６０に蒸着される。
【００５２】
前述したように、前記プラズマから発生した光は前記ウィンドウ２１０を通じて前記光学放出分光計２２６に光の強さの減少なしに伝送することができ、これによって安定的な工程モニタリングと終点検出を遂行することができる。
【００５３】
前述したような構成要素に対した追加的な詳細説明は、図１及び図２を参照して前述した本発明の一実施例による終点検出装置１００の構成要素と類似であるので重複した説明は省略する。
【００５４】
図４は本発明のまた他の実施例による終点検出装置を示す拡大断面図である。
図４を参照すると、前記また他の実施例による終点検出装置３００は、プラズマを用いて半導体基板に対して所定の加工工程を遂行するための加工装置（図１参照）に結合される。前記加工装置は前記加工工程を遂行するための工程チャンバーと、半導体基板を支持するためのチャックと、前記工程チャンバーの内部で前記プラズマを形成するための上部電極などを含む。
【００５５】
前記終点検出装置３００は、前記工程チャンバーの側壁５２に形成されたビューポート５８を延ばすためのビューポート延長器３０２と、前記加工工程を遂行する間に、前記プラズマから発生した光を透過させるためのウィンドウ３１０と、前記加工工程をモニタリングし、前記加工工程の終点を検出するために前記ウィンドウ３１０を透過した光を分析する分析ユニット３２０と、前記ウィンドウ３１０と連結され、前記ウィンドウ３１０の温度を第１温度に維持するための第１温度調節ユニット３３０と、前記ビューポート延長器３０２のホール３０４の内側面３０４ａの温度を前記第１温度より低い第２温度に維持するための第２温度調節ユニット３４０とを含む。
【００５６】
前記ビューポート延長器３０２は、円形チューブの形状を有し、前記工程チャンバーのビューポート５８と同軸線上に前記工程チャンバーの側壁５２の外側面６２上に配置される。ここで、前記ビューポート延長器３０２のホール３０４は前記工程チャンバーのビューポート５８と同軸線上に形成されることが望ましい。
【００５７】
前記ビューポート延長器３０２の固定端３０２ａは、前記工程チャンバーのビューポート５８に挿入され、ビューポート延長器３０２の固定端３０２ａと隣接した部位には前記工程チャンバーの側壁５２の外側面６４と接する第１フランジ３０６が形成されており、ビューポート延長器３０２の自由端３０２ｂには前記ウィンドウ３１０と接する第２フランジ３０８が形成されている。
【００５８】
前記ウィンドウ３１０は、ディスクの形状を有し、石英のように光透過性物質からなることが望ましい。前記ウィンドウ３１０は、前記ビューポート延長器３０２の第２フランジ３０８と接する第１面３１２と前記フランジ３０８と離隔されるように配置される第２面３１４とを有し、前記ビューポート延長器３０２のホール３０４をカバーするように前記第２フランジ３０８上に配置される。
【００５９】
前記第１温度調節ユニット３３０は、円形リング形状を有し、前記ウィンドウ３１０の第２面３１４と接するように配置されるセラミックヒーター３３２を含む。前記セラミックヒーター３３２は、制御部３６０と連結され、前記制御部３６０は前記ウィンドウ３１０の温度を測定するための温度センサー３６２と連結される。前記制御部３６０は、前記温度センサー３６２から出力された温度信号に基づいて前記ウィンドウ３１０の温度を前記第１温度に維持するために前記セラミックヒーター３３２の動作を制御する。
【００６０】
前記分析ユニット３２０は、前記ウィンドウ３１０の第２面３１４の中央部位と連結される光学プローブ３２２と、前記光学プローブ３２２から延びる光ケーブル３２４と、前記光ケーブル３２４と連結される光学放出分光計３２６とを含む。前記プラズマから放出された光は工程チャンバーのビューポート５８、ビューポート延長器３０２のホール３０４、ウインドウ３１０、光学プローブ３２２及び光ケーブル３２４を通じて前記光学放出分光計３２６に伝送される。前記光学放出分光計３２６は前記光を分析することで、前記加工工程を安定的にモニタリングし、前記加工工程の終点を検出する。
【００６１】
一方、前記ビューポート延長器３０２は、第１フランジ３０６を通じて工程チャンバーの側壁５２に締結される複数の第１締結部材３３８ａによって工程チャンバーの側壁５２に固定され、前記ウィンドウ３１０及びセラミックヒーター３３２はアダプター３３６及びウィンドウホルダー３３４を通じてビューポート延長器３０２の第２フランジ３０８に締結される複数の第２締結部材３３８ｂによってビューポート延長器３０２と結合される。
【００６２】
前記第２温度調節ユニット３４０は、前記ビューポート延長器３０２にワインディングされる冷却コイル３４２を含む。前記冷却コイル３４２の内部には冷媒が循環する流路が冷却コイル３４２の中心軸に沿って形成されており、前記冷却コイル３４２は冷媒循環配管３４４と連結されている。前記冷媒循環配管３４４のうちには前記冷媒を循環させるための循環ユニット３４６と、前記冷媒循環配管３４４を通じて循環される冷媒から熱を放出させるための熱交換器３４８とが設置されている。前記冷媒としては、窒素ガス、ヘリウムガス、冷却水などを望ましく用いることができる。
【００６３】
一方、図示していないが、前記終点検出装置３００は前記冷媒循環配管３４４を流れる冷媒の温度を測定するための第２温度センサーを更に含むことができ、前記制御部３６０は第２温度センサーによって測定された冷媒の温度に基づいて前記冷媒の流量を調節するために前記循環ユニット３４６の動作を制御することができる。また、前記第２温度センサーは、前記ビューポート延長器３０２の内側面３０４ａの温度を直接的に測定するために前記ビューポート延長器３０２の内側面３０４ａと隣接するようにビューポート延長器３０２に装着することができる。
【００６４】
前述したように、ビューポート延長器３０２の内側面３０４ａの温度は前記ウィンドウ３１０の第１温度より低い第２温度に維持されるので、前記プラズマに含まれた反応副産物は前記ウィンドウ３１０の第１面３１２よりはビューポート延長器３０２の内側面３０４ａに蒸着される。従って、安定的な工程のモニタリング及び終点検出が保障される。
【００６５】
図５は、本発明のまた他の実施例による終点検出装置を示す拡大断面図である。
図５を参照すると、前記また他の実施例による終点検出装置４００は、プラズマを用いて半導体基板に対して所定の加工工程を遂行するための加工装置（図１参照）に結合される。前記加工装置は、工程チャンバーとチャックと上部電極などを含む。
【００６６】
前記終点検出装置４００は、前記工程チャンバーの側壁５２に形成されたビューポート５８を延長させるためのビューポート延長器４０２と、前記加工工程を遂行する間、前記プラズマから発生した光を透過させるためのウィンドウ４１０と、前記加工工程をモニタリングし、前記加工工程の終点を検出するために前記ウィンドウ４１０を透過した光を分析する分析ユニット４２０と、前記ウィンドウ４１０と前記ウィンドウ４１０の温度を第１温度に維持するための第１温度調節ユニット４３０と、前記ビューポート延長器４０２のホール４０４の内側面４０４ａの温度を前記第１温度より低い第２温度に維持するための第２温度調節部４４０を含む。
【００６７】
前記ビューポート４０２は、円形チューブの形状を有し、前記工程チャンバーのビューポート５８と同軸線上に前記工程チャンバーの側壁５２の外側面６２上に配置される。ここで、前記ビューポート延長器４０２のホール４０４は前記工程チャンバーのビューポート５８と同軸線上に形成されることが望ましい。
【００６８】
前記ビューポート延長器４０２の固定端４０２ａは、前記工程チャンバーのビューポート５８に挿入され、ビューポート延長器４０２の固定端４０２ａと隣接した部位には前記工程チャンバーの側壁５２の外側面６２と接する第１フランジ４０６が形成されており、ビューポート延長器４０２の自由端４０２ｂには前記ウィンドウ４１０と接する第２フランジ４０８が形成されている。
【００６９】
前記ウィンドウ４１０はディスクの形状を有し、前記第２フランジ４０８と接する第１面４１２と前記第２フランジ４０８から離隔された第２面４１４とを有する。
【００７０】
前記第２温度調節部４４０は、前記ビューポート延長器４０２の外側面に形成された複数の冷却ピン４４２を含む。前記冷却ピン４４２は前記第１フランジ４０６と第２フランジ４０８との間に形成され、各々円形リングの形状を有する。しかし、前記冷却ピン４４２の形状は本発明の範囲を限定せず、多様に変更することができる。例えば、前記冷却ピンは各々シリンダーの形状、半球形状、ビューポート延長器の長手方向に延びたバー形状などを有することができる。
【００７１】
前記第１温度調節ユニット４３０は、セラミックヒーター４３２を含む。前記ビューポート延長器４０２は第１フランジ４０６を通じて工程チャンバーの側壁５２に締結される複数の第１締結部材４３８ａによって工程チャンバーの側壁５２に固定される。前記ウィンドウ４１０はビューポート延長器４０２の第２フランジ４０８と接するように配置され、前記ウィンドウ４１０及びセラミックヒーター４３２は、ウィンドウホルダー４３４とアダプター４３６と複数の第２締結部材４３８ｂによって前記第２フランジ４０８にマウンティングされる。
【００７２】
制御部４６０は、温度センサー４６２によって測定されたウィンドウ４１０の温度によってセラミックヒーター４３２の動作を制御する。図示していないが、前記終点検出装置４００は、ビューポート延長器４０２の内側面４０４ａの温度を測定するための第２温度センサーを更に含むことができ、前記制御部４６０は測定されたウィンドウ４１０の温度とビューポート延長器４０２の内側面４０４ａの温度とを比較し、比較結果によってウィンドウ４１０の温度がビューポート延長器４０２の内側面４０４ａの温度より高く維持されるようにセラミックヒーター４３２の動作を制御することができる。
【００７３】
また、図示してはいないが、前記終点検出装置４００は、前記冷却ピン４４２の表面に空気を供給するためのファンユニットを更に含むことができる。
【００７４】
前記分析ユニット４２０は、前記ウィンドウ４１０の第２面４１４の中央部位と連結される光学プローブ４２２と、前記光学プローブ４２２から延びる光ケーブル４２４と、前記光ケーブル４２４と連結される光学放出分光計４２６とを含む。前記プラズマから放出された光は工程チャンバーのビューポート５８、ビューポート延長器４０２のホール４０４、ウィンドウ４１０、光学プローブ４２２及び光ケーブル４２４を通じて前記光学放出分光計４２６に伝送される。前記光学放出分光計４２６は前記光を分析することで、前記加工工程を安定的にモニタリングし、前記加工工程の終点を検出する。
【００７５】
前述したように、ビューポート延長器４０２の内側面４０４ａの温度は冷却ピン４４２によってウィンドウ４１０の第１温度より低い第２温度に維持されるので、前記プラズマに含まれた反応副産物は前記ウィンドウ４１０の第１面４１２よりはビューポート延長器４０２の内側面４０４ａに蒸着される。従って、安定的な工程モニタリング及び終点検出が保障される。
【００７６】
前記構成要素に対した追加的な詳細な説明は図４を参照して説明した終点検出装置３００の構成要素と類似であるので、その重複した説明は省略する。
（産業上の利用可能性）
【００７７】
前記のような本発明によると、前記終点検出装置はプラズマから発生した光を透過させるウィンドウの温度をビューポートの内側面又はビューポート延長器の内側面の温度より高く維持することで、ウィンドウの表面に反応副産物が蒸着されることを防止する。従って、安定的な工程モニタリング及び終点検出を行うことができ、前記プラズマによる過度エッチングを防止することができる。
【００７８】
以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明の実施例を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施例による終点検出装置を示す概略的な断面図である。
【図２】本発明の一実施例による終点検出装置を終点検出装置を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の他の実施例による終点検出装置を示す拡大断面図である。
【図４】本発明のまた他の実施例による終点検出装置を示す拡大断面図である。
【図５】本発明のまた他の実施例による終点検出装置を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  加工装置、２０  プラズマ、３０  半導体基板、４０  工程チャンバー、４２  チャック、４４  上部電極、４６  第１側壁、４８  ガス供給配管、５０  真空システム、５２  第２側壁、５４  パワーソース、５６  バイアスパワーソース、５８  ビューポート、６０  内側面、６２  外側面、７０  内部領域、１００、２００、３００、４００  終点検出装置、１１０、２１０、３１０、４１０  ウィンドウ、１１２、２１２、３１２、４１２  第１面、１１４、２１４、３１４、４１４  第２面、１２０、２２０、３２０、４２０  分析ユニット、１２２、２２２、３２２、４２２  光学プローブ、１２４、２２４、３２４、４２４  光ケーブル、１２６、２２６、３２６、４２６  光学放出分光計、１３０、２３０、３３０、４３０  第１温度調節ユニット、１３２、２３２、３３２、４３２  セラミックヒーター、１３４、２３４、３３４、４３４  ウィンドウホルダー、１３６、２３６、３３６、４３６  アダプター、１３８、２３８  締結部材、１４０、２４０、３４０、４４０  第２温度調節ユニット、１４２  冷媒循環チャンネル、１４４、３４４  冷却循環配管、１４６、３４６  循環ユニット、１４８、３４８  熱交換機、１５０、２６２、３６２、４６２  温度センサー、１６０、２６０、３６０、４６０  制御部
１７０、２７０  端熱部材、２４２  冷却チャンネル、２４４、４４２  冷却ピン、２４６  環形リング領域、２４８  流入口、２５０  排気口、２５２  ファンユニット、３０２、４０２  ビューポート延長器、３０６、４０６  第１フランジ、３０８、４０８  第２フランジ、３４２  冷却コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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