KR101312507B1 - 블랙박스가 구비된 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 특정한 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 특정한 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 플라즈마 처리장치의 운전에 관한 모든 데이타를 실시간으로 저장하는 장비용 블랙박스가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.
플라즈마, 플라즈마 처리장치, 저장 로그, 블랙박스

Description

블랙박스가 구비된 플라즈마 처리장치{Plasma treating apparatus having black box}
도 1은 종래의 플라즈마 처리장치의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어용 컴퓨터와 장비용 블랙박스를 도시하는 개념도이다.
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 처리장치의 오작동이나 또는 플라즈마 처리된 기판에 발생된 불량의 원인을 신속하고 정확하게 파악하고 이를 시정할 수 있는 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
반도체 장치, 액정표시 장치 등의 제조 프로세스에는, 플라즈마를 사용하여 기판의 표면을 처리하는 플라즈마 처리장치가 많이 사용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리장치로는, 기판에 에칭을 실시하는 플라즈마 에칭 장치나, 화학적 기상 성장(Chemical Vapor Deposition : CVD)을 실시하는 플라즈마 CVD 장치 등을 예로 들 수 있다.
이러한 플라즈마 처리장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상하에 서로 평행하게 대향하는 2개의 전극(10, 20)을 구비한다. 2개의 전극 중 하부 전극(20)상에는 기판(S)이 탑재된다. 따라서 이 하부 전극(20)을 기판 탑재대라고도 한다.
또한 이러한 플라즈마 처리장치(1)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 처리장치 내부로 기판을 반입하거나 반출하는 과정을 돕기 위하여 내부 승강핀(30)과 외부 승강바(40)가 마련된다. 이때 내부 승강핀(30)은 하부 전극(20)의 가장자리부를 관통하여 형성되며, 하부 전극(20)에 형성된 관통공(22)을 통과하며 상하로 구동된다.
그리고 외부 승강바(도면에 미도시)는 하부 전극(20)의 외측에 별도로 마련된다. 즉, 하부 전극(20)의 측벽과 플라즈마 처리장치의 측벽 사이에 형성되는 공간에 마련되며 상하로 구동할 수 있는 구조로 마련된다. 경우에 따라서는 이 외부 승강바가 설치되지 않을 수도 있다.
다음으로 상부 전극(10)은 하부 전극(20)과 대향하는 위치에 마련된다. 이 상부 전극은 전극으로서의 역할 뿐만아니라, 양 전극 사이에 공정가스를 공급하는 공정가스 공급부의 역할도 수행한다. 따라서 이 상부 전극(10) 하부에는 도 1에 도시된 바와 같이, 샤워헤드(shower head, 12)가 결합되어 마련된다. 여기에서 샤워헤드(12)에는 미세한 직경을 가지는 다수개의 공정가스 확산공(14)이 형성된다. 따라서 이 샤워헤드(12)를 통해서 공정가스가 양 전극(10, 20) 사이의 공간으로 균일하게 공급된다. 전극 사이에 공급된 처리가스는 전극으로의 고주파 전력의 인가에 의해 플라즈마로 되고, 이 플라즈마에 의해 기판의 표면이 처리된다.
그리고 이 플라즈마 처리장치(1)에는 그 내부의 가스를 배기시키기 위한 배기부(40)가 마련된다. 이 배기부(40)는 플라즈마 처리장치(1) 외부에 마련되는 펌프(도면에 미도시)에 의하여 플라즈마 처리장치(1) 내부의 기체를 흡입하여 제거하고, 플라즈마 처리장치 내부를 진공 상태로 유지한다. 일반적으로 이 배기부(40)는 하부 전극(20)과 챔버(C) 측벽 사이의 공간에 배치되며, 특히 하부 전극(20)의 모서리 측에 배치된다.
이러한 플라즈마 처리장치의 제어 및 운전은 매우 복잡하고 정밀하게 이루어진다. 따라서 각 구성요소별로 많은 전자 제어부가 구비되고 이러한 전자 제어부들은 하나의 컴퓨터에 의하여 작동된다.
한편, 상기와 같이 작동되는 플라즈마 처리장치에 오작동이 있을 수 있다. 이러한 오작동의 예로는 이송챔버에 내장된 로봇의 오작동, 기판을 고정시키는 정전척의 DC 파워값의 오류, 알에프 제네레이터의 온/오프 불량, 챔버 또는 가스 라인의 리크(leak) 발생으로 인한 진공도 오류 등의 특정파트의 이상이나, 또는 플라즈마 처리장치의 작동을 제어하는 제어용 컴퓨터와의 통신 두절, 에칭율을 감지하는 검출기(EPD; End Point Detector)와의 통신 두절, 특정 파트와의 통신 두절 등의 통신 이상 등이 있을 수 있으며, 경우에 따라서는 장비 운영자의 조작 미숙이 있을 수 있다.
이러한 플라즈마 처리장치의 오작동은 상기 기판의 불량과 직결되고, 더욱이, 이러한 오작동의 반복으로 인해 고가인 플라즈마 처리장치의 고장을 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 플라즈마 처리장치의 오작동이나 또는 플라즈마 처리된 기판에 발생된 불량의 원인을 신속하고 정확하게 파악하고 이를 시정할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 특정한 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 플라즈마 처리장치의 운전에 관한 모든 데이타를 실시간으로 저장하는 장비용 블랙박스가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치를 제공한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치에는, 이 플라즈마 처리장치의 운전에 관한 모든 데이타를 실시간으로 저장하는 장비용 블랙박스가 구비된다. 물론 이 장비용 블랙박스 이외에도 다른 구성요소가 구비되지만, 이들의 구조 및 작용은 전술한 종래의 그것과 동일하므로 반복하여 설명하지 않는다.
상기 장비용 블랙박스(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리장치의 모든 동작을 제어하는 제어용 컴퓨터(110) 내에 설치되는 것이 바람직하다. 이 제어용 컴퓨터(110)는 플라즈마 처리장치의 세부 구성요소들을 작동시키고, 정지시키며 각 구성요소의 운전상태에 대한 정보가 실시간으로 체크되기 때문에, 이 제어용 컴퓨터 내에 상기 장비용 블랙박스(120)를 장착하는 것이 플라즈마 처리장치의 모든 구성요소들에서 발생하는 데이타를 용이하게 입력할 수 있기 때문이다. 이때 상기 장비용 블랙박스(120)는, 이 제어용 컴퓨터(110)에 장탈착가능하게 구비되어야 한다. 특정한 경우에는 이 장비용 블랙박스를 제어용 컴퓨터로부터 분리시켜야 할 필요가 있기 때문이다.
한편 상기 장비용 블랙박스(120)는 플래쉬 메모리(flash memory)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 장비용 블랙박스는, 이상 상황에 의하여 플라즈마 처리장치의 전원이 차단되더라도 저장되어 있는 데이타를 그대로 유지할 수 있어야 한다. 따라서 전원이 차단되더라도, 저장된 정보가 사라지지 않은 채 유지되는 플래쉬 메모리를 사용하는 것이다. 또한 플래쉬 메모리를 사용하는 경우에는, 소비전력이 적고, 데이타 입출력이 자유로우며, 엑세스(access)시간이 100us ~ 10ns 정도이므로 데이타 제정 처리 속도가 매우 빠른 장점도 있다.
한편 본 실시예에 따른 플라즈마 처리장치에는, 상기 장비용 블랙박스에 저장된 데이타를 바탕으로 실제 상황을 재구성할 수 있는 재현부가 더 마련되는 것이 바람직하다. 특정한 상황에서 플라즈마 처리장치의 작동이 중단된 경우에, 상기 장 비용 블랙박스 내에 저장되어 있는 플라즈마 처리장치의 운전에 관한 정보는 매우 유용하다. 특히, 저장되어 있는 운전 정보를 이용하여 작동 중단 당시의 상황을 정확하게 재현하면, 고장의 원인을 신속하고 정확하게 파악할 수 있는 것이다. 따라서 상기 재현부가, 상기 장비용 블랙박스에 의하여 확보된 플라즈마 처리장치의 운전에 관한 모든 데이타를 근거로 하여, 플라즈마 처리장치의 실제상황을 재현하는 것이다.
그러므로 상기 재현부는, 작동 중단시의 정확한 상황을 눈으로 확인할 수 있도록 시뮬레이션 프로그램(simulation program)을 구비하는 것이 더욱 바람직하다.
이하에서는 본 발명에 의한 플라즈마 처리장치의 작용을 설명하는데, 여기서는 플라즈마를 이용하여 기판을 에칭하는 에칭장치를 예로 든다.
먼저, 플라즈마 처리장치는 이송챔버에 내장된 로봇을 이용하여, 이송챔버에 있는 기판을 공정챔버로 반입한다.
다음으로, 핀모터를 이용해서 스테이지에 상기 기판을 안전하게 안착시킨 다음, 진공펌프를 이용해서 챔버 내부를 고진공 분위기로 조성한다.
챔버 내부가 적정 진공도로 형성되면, 에칭율을 높이기 위해 상기 기판을 적정위치로 하기 위하여 상기 스테이지를 이동하고, 정전척에 고정시키고, 적정압력에 도달할 때까지 공정가스를 투입한다.
다음으로, 상기 스테이지와 공정가스 플로우양을 고정시키고 알에프 제네레이터(RF Generator)를 이용해 전극에 RF를 인가한다. 이에 의해 플라즈마가 생성되 어 상기 기판을 에칭하면서 패턴을 형성하는 것이다.
한편, 본 발명에 의한 플라즈마 처리장치의 작동에 관한 모든 데이타는 장비용 블랙박스에 실시간으로 저장된다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 블랙박스에는 로봇의 작동, 기판을 고정시키는 정전척의 DC 파워값, 알에프 제네레이터의 온/오프, 챔버의 진공도 등의 특정파트 운전조건, 또는 플라즈마 처리장치의 작동을 제어하는 제어용 컴퓨터와의 통신 상태, 에칭율을 감지하는 검출기(EPD; End Point Detector)와의 통신 상태, 특정 파트와의 통신 상태 등의 통신 상태 등 뿐만 아니라 장비 운영자의 조작내용까지 모든 데이타가 실시간으로 저장된다.
만약, 양산 진행 중에 플라즈마 처리장치가 작동 중단되거나, 장치의 셋업(set up) 중에 작동중단되는 경우에, 시뮬레이션 프로그램이 구비된 재현부에 의해 상기 장비용 블랙박스에 저장된 데이타를 바탕으로 실제 상황을 재현함으로써 플라즈마 처리장치의 이상작동의 원인을 파악할 수 있고, 이에 의해 적절한 시정조치를 할 수 있는 것이다. 따라서 고가의 플라즈마 처리장치의 오작동이 발견된 후, 동일한 오작동의 반복을 피할 수 있게 된다.
또한 플라즈마 처리가 완료된 기판에 불량이 발생한 경우에도 마찬가지로 재현부에 의해 블랙박스에 저장된 테이타를 바탕으로 실제 상황을 재현하여 기판의 불량의 원인을 해결할 수 있는 것이다. 따라서 불량 기판의 반복생산을 피할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 양산 진행 중에 플라즈마 처리장치가 작동 중단되거나, 장치의 셋업(set up) 중에 작동중단되는 경우에, 장비용 블랙박스에 저장되어 있는 데이타를 이용하여 사고의 원인을 신속하고 정확하게 파악하고, 이를 시정할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라 플라즈마 처리가 완료된 기판에 불량이 발생한 경우에도 상기 블랙박스에 저장된 데이타를 이용하여 불량의 원인을 신속하고 정확하게 파악하여 해결할 수 있는 효과도 있다.
또한 장비의 운전 및 제어에 대한 기본 데이타가 필요한 경우에도 이 장비용 블랙박스에 저장되어 있는 데이타를 이용하여 쉽게 기본 데이타를 만들 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 진공 상태의 챔버 내부에 플라즈마를 발생시켜 기판에 특정한 처리를 실시하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    상기 플라즈마 처리장치의 작동에 관한 모든 데이타를 실시간으로 저장하되,
    상기 저장된 데이타를 바탕으로 상기 플라즈마 처리장치의 작동 중단 시, 정확한 상황을 눈으로 확인하도록 하는 시뮬레이션 프로그램을 구비하여, 실제 상황을 재구성할 수 있는 재현부를 포함하는 장비용 블랙박스가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장비용 블랙박스에는 상기 챔버 내부의 압력, 공정가스 플로우, 전극에 인가되는 알에프(RF)값, 정전척의 DC 파워값, 가스의 리크상태 및 에칭율 중 적어도 어느 하나 이상이 저장되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 장비용 블랙박스는 플래쉬 메모리(flash memory)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 장비용 블랙박스는 상기 플라즈마 처리장치의 작동을 제어하는 제어용 컴퓨터 내에 장탈착 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
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