KR101904405B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 인터락 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 양태는 기판 처리 장치를 개시하고 있다. 상기 장치는 기판이 처리되는 챔버, 상기 챔버로 가스를 공급하는 가스 공급부, 상기 챔버로 공급되는 가스의 양을 측정하는 측정부, 상기 측정되는 가스의 양을 기반으로 각 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드를 분석하는 트렌드 분석부, 이전 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드와 현재 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드를 비교하는 비교부 및 상기 비교 결과에 따라 경보(alert) 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함한다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치의 인터락(interlock) 방법에 관한 것이다.
평판표시소자 제조 장치는 공정 영역이 형성된 챔버 내부에 인입된 기판에 대해 플라즈마 등을 이용하여 식각 등의 처리를 실시하는 제조 설비이다.
평판표시소자(FPD; Flat Display Panel)는 액정 표시소자(LCD; Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(PDP; Plasma Display Panel), 유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Diodes) 등을 통칭하는 것으로서, 평판표시소자 제조 장치는 기판의 표면 처리 등을 위하여 진공처리용 장치를 이용하는데, 일반적으로 로드락 챔버, 이송 챔버 및 공정 챔버 등으로 구성되어 있다.
한편, 공정 챔버 내부에서 기판을 공정 처리, 특히 식각 등의 공정 처리를 실시 할 때는 고온의 플라즈마 등에 따라 기판이 공정 온도 이상으로 상승되는 것을 저지하기 위해서 기판의 일측면에 가스를 공급한다. 챔버의 외부로부터 공급 유로를 통해 가스가 공급된다.
그런데, 상기와 같은 기판의 식각 공정 중에 기판이 하부 전극의 스테이지(state) 상에 적절하게 놓여지지 않는 경우, 기판으로의 가스 가스 공급이 원활히 이루어지지 않는다. 이로 인해, 기판의 에지(edge) 부분에 전도성 물질이 잔존하는 경우, 기판의 에지에 축적된 전하(charge)가 전도성 물질을 매개체로 하여 급격하게 전달됨으로써 아킹(arcing)이 발생될 수 있고, 이를 통해 기판 파손뿐만 아니라 자칫 공정 라인 전체에 파손을 발생시키는 문제점이 존재한다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 챔버로 공급되는 가스의 안정화 시간에 대한 이전 기판들과 관련된 데이터들을 분석하여 현재 기판에 대한 공정의 이상 발생 여부를 판단함으로써 즉각적으로 경보 신호를 제공할 수 있는 기판 처리 장치 및 인터락 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태에 따른 기판 처리 장치는 기판이 처리되는 챔버, 상기 챔버로 가스를 공급하는 가스 공급부, 상기 챔버로 공급되는 가스의 양을 측정하는 측정부, 상기 측정되는 가스의 양을 기반으로 각 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드(trend)를 분석하는 트랜드 분석부, 상기 이전 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드와 상기 현재 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드를 비교하는 비교부 및 상기 비교 결과에 따라 경보(alert) 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함할 수 있다.
상기 트랜드 분석부는 상기 이전 기판의 공정에서 공급되는 가스의 변화에 대해 기설정된 측정 구간에서의 가스 변화 트렌드를 분석하여 제 1 안정화 시간을 산출하고, 상기 현재 기판의 공정에서 공급되는 상기 측정 구간에서의 가스 변화 트렌드를 분석하여 제 2 안정화 시간을 산출하며, 상기 비교부는 상기 제 1 안정화 시간과 상기 제 2 안정화 시간을 비교할 수 있다.
또한, 상기 측정 구간은 안정화 시작점으로 설정되는 제 1 값 및 안정화 종료점으로 설정되는 제 2 값 사이의 구간일 수 있다.
더욱이, 상기 제 1 안정화 시간은 소정 기간 동안 처리된 이전 기판들에 대한 공정에서의 공급 가스의 양이 상기 제 1 값으로부터 상기 제 2 값까지 도달하는데 걸리는 안정화 시간 값들의 평균으로 산출될 수 있다.
또한, 상기 비교부는 상기 제 1 안정화 시간의 오프셋 범위와 상기 제 2 안정화 시간을 비교할 수 있다.
또한, 상기 신호 생성부는, 상기 제 2 안정화 시간이 상기 제 1 안정화 시간의 오프셋 범위를 벗어나는 경우, 상기 경보 신호를 생성할 수 있다.
더욱이, 상기 제 1 값은 5 내지 7 sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)사이의 값이고, 상기 제 2 값은 2 내지 4 sccm 사이의 값일 수 있다.
추가적으로, 상기 트랜드 분석부는, 상기 챔버의 정전척(ESC: Electric Static Chuck) 교체 전후의 기간에 대해 가스 변화 트렌드를 분석하여 정전척 교체 전후의 제 1 안정화 시간을 별도로 산출할 수 있다.
더욱이, 상기 기판 처리 장치는 상기 경보 신호를 기반으로 상기 기판 처리 장치의 동작 또는 가스의 공급을 중단시킬 수 있다.
또한, 상기 기판 처리 장치는 건식 식각(dry etching) 장치일 수 있다.
더욱이, 상기 챔버로 공급되는 가스의 양은 가스 개폐유닛을 통해 측정될 수 있다.
또한, 상기 챔버로 공급되는 가스는 헬륨 가스를 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양태에 따른 기판 처리 장치의 인터락 방법은 챔버로 공급되는 가스의 양을 측정하는 단계, 상기 측정되는 가스의 양을 기반으로 각 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드(trend)를 분석하는 단계, 이전 기판의 가스 변화 트랜드와 현재 기판의 가스 변화 트랜드를 비교하는 단계 및 상기 비교 결과에 따라 경보(alert) 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 식각 공정 중 기판의 스테이지 상의 비정상적인 위치에 있는 것을 신속하게 검출하여 아킹에 따른 기판 파손 및 기타 장비 파손 등의 피해를 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 안정화 시간 비교를 통한 이상 검출 방식을 설명하기 위한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 트랜드 분석부의 동작을 구체적으로 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 비교부의 동작을 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 안정화 시간 비교를 통한 이상 검출 방식을 설명하기 위한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 트랜드 분석부의 동작을 구체적으로 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 비교부의 동작을 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1)는 챔버(10), 상부 전극유닛(100), 하부 전극유닛(200), 가스 챔버(400) 및 개폐유닛(600)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리장치(1)는 베이스(20), 게이트(30), 리프트 핀(40), 전력 공급부(50), 가스 공급부(500), 및 제어부(700)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치(1)는 건식 식각(dry etching) 장치일 수 있다.
기판(S)은 글래스(glass) 또는 웨이퍼(wafer)를 포함할 수 있다.
챔버(10)는 기판(S)이 공정 처리되는 공정 영역을 형성한다. 챔버(10)에는 상부 전극유닛(100)과 하부 전극유닛(200)이 수용된다. 챔버(10)는 미도시된 배기펌프의 작동에 의해 진공 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
베이스(20)는 설치면에 대해 챔버(10)를 지지한다. 베이스(20)에는 리프트 핀(40), 리프팅부(630) 등이 왕복 이동되는 이동로도 형성된다. 게이트(30)는 챔버(10)의 일측에 배치되어 기판(S)이 챔버(10) 내외부로 인입 및 인출되도록 챔버(10)의 출입구를 개폐한다.
리프트 핀(40)은 챔버(10) 내부에 인입된 기판(S)을 지지하여 하부 전극유닛(200)에 안착시키거나 공정 처리가 완료된 기판(S)을 챔버(10) 외부로 인출시키도록 승강 운동한다. 여기서, 리프트 핀(40)은 기판(S)을 승강시키도록 하부 전극유닛(200)의 테두리, 상세하게 댐부(233)에 형성된 관통홀을 통해 승강 이동된다. 전력 공급부(50)는 하부 전극유닛(200)에 연결되어 RF 전원을 제공한다.
상부 전극유닛(100)은 챔버(10) 내부의 상부에 배치된다. 상부 전극유닛(100)은 챔버(10) 내부에 플라즈마를 형성하도록 하부 전극유닛(200)에 대향 배치된 상부전극(110)과 챔버(10) 내부의 공정 영역에 공정가스를 분사하는 샤워헤드(130)를 포함한다.
하부 전극유닛(200)은 상부 전극유닛(100)에 대해 대향 배치되고 기판(S)이 안착되며, 하부 전극유닛(200)에는 기판(S)을 냉각하는 가스의 공급 유로(250)가 형성되어 있다. 하부 전극유닛(200)은 하부전극(210), 정전척(ESC; Electro Static Chuck)(230), 공급 유로(250) 및 회수 유로를 포함한다. 하부전극(210)은 공정 처리될 기판(S)을 지지하며, 전력 공급부(50)와 연결되어 전력 공급부(50)로부터 인가된 RF 전원에 따라 상부전극(110)과의 사이에 플라즈마를 형성한다. 하부전극(210)은 베이스 플레이트, 베이스 플레이트의 상부에 적층된 절연부재, 절연부재의 상부에 적층된 냉각판 및 냉각판의 상부에 적층된 하부 전극부로 구성된다. 냉각판에는 하부전극(210)의 온도가 특정 온도 이상으로 상승되는 것을 저지하도록 냉매의 순환로가 형성된다.
정전척(230)은 하부전극(210)의 상부에 적층되어 기판(S)을 척킹 또는 디척킹 한다. 정전척(230)은 기판(S)의 공정 처리 시 집적도와 신뢰도를 향상시키 위해서 보다 정밀하게 기판(S)을 척킹한다. 정전척(230)은 기판(S) 등과 같은 흡착물들을 고정 지지하기 위해 전위차에 따른 유전분극 현상과 정전기력 원리를 이용함으로써 압력의 영향을 받지 않고 기판(S)의 미세 가공이 가능한 장점이 있으므로, 플라즈마를 이용한 기판 처리장치(1)에 많이 사용된다. 이러한 정전척(230)에는 외부로부터 직류 전압을 인가하는 직류전압봉이 연결되어 전기장을 형성함으로써, 하부전극(210)에 기판(S)을 보다 긴밀하게 척킹하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 정전척(230)은 엠보싱, 댐부(dam part), 관통홀, 연장보강부 및 가스 유도유로를 포함할 수 있다. 엠보싱은 판면에 일정 간격을 두고 복수 개로 형성된다. 엠보싱은 기판(S)의 척킹 시, 기판(S)과의 접촉 면적을 감소시켜 하부전극의 수명, 특히 정전척(230)의 수명을 연장할 수 있도록 매개 역할을 한다. 엠보싱은 판면에 대해 일정 간격을 두고 복수 개로 배치되어 기판(S)의 하부에서 가스의 유동로를 형성한다. 기판(S)의 하부에 공급된 가스는 엠보싱들의 사이로 유동되어 균일하게 분포됨으로써 기판(S)의 처리 공정 시 기판(S)에 적정한 온도와 압력을 일정하게 유지시킨다.
댐부는 엠보싱과 동일 높이 또는 보다 높게 형성된다. 댐부는 외곽 둘레를 따라 형성되어 엠보싱들 사이로 유동되는 가스가 챔버(10)의 내부로 유출되는 것을 저지한다. 여기서, 하부 전극유닛(200)의 상부면 둘레에 형성되는 댐부에는 일정 간격으로 리프트 핀(40)이 관통되기 위한 관통홀이 형성된다. 관통홀은 리프트 핀(40)의 개수에 대응되어 형성된다.
연장보강부는 댐부로부터 연장 형성된다. 상세하게 설명하면, 리프트 핀(40)이 관통되는 관통홀의 직경은 댐부의 폭 대비 유사하거나 또는 상대적으로 크기 때문에 관통홀이 형성되는 댐부의 영역에는 라운드 형상의 연장보강부가 형성된다. 연장보강부가 형성된 이유는 댐부의 폭을 크게 하여 댐부의 전체 단면적이 증가될 경우, 상대적으로 가스의 유로 공간이 감소하게 됨으로써 기판(S)의 외곽 영역에 포토레지스트 버닝(Photoresist Burning: PR Burning) 현상이 발생되는 문제점이 있으므로, 이러한 문제점을 예방하기 위하여 댐부의 전체적인 폭을 작게 하여 댐부의 전체 단면적은 감소시키고 관통홀 영역을 보강하기 위함이다.
가스 유도유로는 연장보강부에 가스가 유도되도록 마련된다. 본 발명의 가스 유도유로는 연장보강부에 슬릿(slit) 형상을 가지고 복수 개로 형성된다. 실질적으로 연장보강부는 댐부의 전체 단면적을 감소시키기는 했으나, 연장보강부의 면적만큼 기판(S)에 포토레지스트 버닝이 발생될 수 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 가스 유도유로는 연장보강부에 형성되어 가스를 연장보강부로 유도한다. 본 발명의 실시 예에서 가스 유도유로는 관통홀로부터 방사상으로 형성되고, 직선의 형상을 가지고 있다. 그러나, 가스 유도유로는 체류하는 가스의 체류 시간 및 체류량을 증가시킬 수 있도록 직선 형상 이외에도 지그재그 형상과 같이 다양하게 설계 변경될 수 있다.
공급 유로는 하부 전극유닛(200)을 관통하여 복수 개로 형성된다. 공급 유로(250)는 기판 처리장치(1)의 설치면에 대해 가로 방향으로 하부 전극유닛(200)에 관통 형성된다. 상세하게 공급 유로는 기판 처리장치(1)의 설치면에 대해 수직으로 하부 전극유닛(200)에 관통 형성된다. 공급 유로의 일측은 기판(S)의 하부면에 가스를 공급하도록 개방되어 있고, 타측은 가스 챔버(400)에 연통된다. 공급 유로는 기판(S)의 하부면에 가스가 균일하게 공급되도록 판면에 대해 일정 간격을 두고 복수 개로 형성된다. 회수 유로는 기판(S)의 하부면에 분포된 가스를 챔버(10) 외부로 배출하도록 마련된다. 회수 유로는 기판(S)을 냉각하고 온도가 상승한 가스를 미도시된 가스 회수장치로 회수시킨다.
가스 챔버(400)는 챔버(10)에 대해 독립적인 공간으로 형성되고 공급 유로와 연통되며, 외부로부터 공급된 가스를 수용하여 공급 유로로 가스를 공급시킨다. 가스 챔버(400)는 챔버(10)의 외부에 배치된 가스 공급부(500)와 연결되어 가스 제공부(500)로부터 제공된 가스를 수용한다. 가스 챔버(400)에 수용되는 가스는 헬륨 가스를 포함한다. 가스인 헬륨가스는 기설정된 압력에 도달할 때까지 가스 챔버(400)에 공급된다. 가스 챔버(400)에 공급되는 가스에 의해 가스 챔버(400) 내부가 기설정된 압력에 도달하면 가스 챔버(400)와 가스 공급부(500)의 공급로는 차단된다. 가스 챔버(400)에 수용된 가스는 개폐유닛(600)의 작동에 따라 공급 유로로 공급된다. 이렇게 가스 챔버(400)에 일정 압력으로 가스가 수용된 후, 개폐유닛(600)에 의해 공급 유로로 공급되면 기판(S)의 하부면에 균일한 유속과 유량으로 가스가 공급될 수 있다.
개폐유닛(600)은 가스 챔버(400)에 배치되어 가스 챔버(400)에 수용된 가스가 선택적으로 공급 유로로 공급되도록 공급 유로를 개폐한다. 특히, 개폐유닛(600)은 가스 챔버(400)에 수용된 가스가 균일하게 공급되도록 복수 개의 공급 유로를 동시에 개방할 수 있다. 본 발명의 개폐유닛(600)은 밸브(610), 리프팅부(630) 및 실링부재(650)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 개폐유닛(600)은 UPC(Unicpex Series)를 포함할 수 있다. 개폐유닛(600)은 공급되는 가스의 유량 및/또는 압력에 따라 주입되는 유량을 조절할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 가스는 기설정된 일정 압력까지 수용되므로, 기판(S)이 정상적으로 하부전극(210) 상에 위치하게 되면, 가스의 누출 없이 기판(S)의 하부가 가스로 채워지게 된다. 이 경우, 개폐유닛(600)은 가스의 기판(S) 하부의 압력에 따라 시간이 갈수록 공급양을 감소시킬 수 있다. 다만, 기판(S)이 정상적으로 하부전극(210) 상에 위치되지 않는 경우, 기판(S)과 댐부 사이의 간극으로 인해, 가스가 빠져나가게 되고, 기판(S)의 하부에 가스가 채워지지 않기 때문에, 개폐유닛(600)은 더 많은 가스를 공급해야 한다. 이러한 매카니즘이 있기 때문에, 가스의 유입양을 통해 기판의 정상 안착 여부를 판단할 수 있다.
위와 같은 방식으로 조절되는 공급 가스 유량 관련 정보는 제어부(700)에 제공될 수 있다. 이를 통해 제어부(700)는 현재 기판에 대한 공정 과정, 즉, 기판이 장상 상태로 하부전극(210) 상에 위치하고 있는지를 판단할 수 있다. 제어부 (700)가 이상 상태라고 판단한 경우, 경보 신호를 제공하여 밸브(610)를 폐쇄하는 동작을 취할 수 있다.
밸브(610)는 가스 챔버(400)에 배치되어 공급 유로를 개방하는 개방위치와 공급 유로를 폐쇄하는 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동한다.
리프팅부(630)는 밸브(610)에 연결되어 밸브(610)를 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동시킨다. 리프팅부(630)는 공지된 액추에이터 등으로 구성되어 밸브(610)를 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 왕복 이동되도록 승강된다.
실링부재(650)는 리프팅부(630)에 배치되어 리프팅부(630)의 승강 이동 시 가스 챔버(400)에 수용된 가스가 누출되는 것을 저지한다. 실링부재(650)는 O-ring으로 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 공급부(500)에 연결된 개폐유닛(600)은 가스 챔버(400)에 수용되는 가스의 유량을 조절할 수 있고, 측정되는 유량 정보를 제어부(700)로 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시에에 따르면, 개폐유닛(600) 이외에 별도의 감지 센서(미도시)를 가스 챔버(400) 내부에 배치하여 가스 챔버(400)에 수용되는 가스의 압력 또는 유량을 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제어부(700)는 기판 처리 장치(1)의 챔버(10)로 공급되는 가스의 양 및/또는 압력을 측정하고, 소정 기간 동안 이전에 처리된 기판들에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드(trend)(시간에 따른 유량의 변화)를 분석하여 정상 상태에서의 가스의 안정화 시간을 산출한다. 여기서 정상 상태란 기판이 정전척(230)의 댐부 상에 수평적으로, 기울어지지 않고 안착되어 있는 상태를 의미할 수 있다. 즉, 기판의 기울여짐에 따라 기판과 정전척(230) 사이의 가스가 누출되지 않는 상태를 나타낼 수 있다. 제어부(700)는 정상 상태에서의 가스의 안정화 시간 산출 후, 현재 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드를 분석하여 현재 공급되고 있는 가스의 안정화 시간을 산출하며, 기존에 산출한 정상 상태에서의 안정화 시간과 비교한다. 그리고는, 비교 결과에 따라 경보(alert) 신호를 생성하여 가스 공급부(500) 또는, 개폐유닛(600)에 제공하여 가스의 유입을 중단시킬 수 있다. 또는 기판 처리 장치(1)의 전력 제공부(50)에 제공하여, 기판 처리 장치(1)에 공급되는 전원을 끊을 수 있다. 또는 제어부(700)가 직접 기판 처리 장치(1) 동작을 제어하여 진행 중인 동작을 중단시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 안정화 시간 비교를 통한 이상 검출 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치의 사용자는 키보드, 마우스 또는 터치 패드 등과 같은 사용자 인터페이스를 통해 측정구간을 설정할 수 있다. 측정구간이란 안정화가 시작된다고 판단되는 제 1 값(상위 지점)부터 안정화가 종료된다가 판단되는 제 2 값(하위 지점) 사이의 구간이다. 본 발명의 실시예에서는 제 1 값은 6 sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)이고, 제 2 값은 3.5 sccm으로 설정한다. 바람직하게는, 제 1 값은 5 내지 7 sccm이고, 제 2 값은 2 내지 4 sccm일 수 있다.
이렇게 설정된 측정 구간에 대해 소정 기간 동안 이전 기판의 안정화 시간을 측정하여 측정된 결과를 가지고 변화 트렌드를 분석함으로써 제 1 안정화 시간을 산출할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제 1 안정화 시간은 소정 기간 동안 처리된 복수 개의 이전 기판들에 대한 안정화 시간 값들의 평균으로 산출될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 안정화 시간의 측정은 특정 기판에 대해 최초 주입되는 가스의 양의 시간에 따른 변화량으로 산출될 수 있다. 도 2의 그래프에서 가로축인 시간(count)의 값은 1의 값이 0.1초를 나타낸다.
또한, 같은 방식으로 현재 기판에 대한 안정화 시간을 측정하여 변화 트렌드를 분석함으로써 현재 기판의 가스의 제 2 안정화 시간을 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 제 1 안정화 시간과 제 2 안정화 시간을 가지고 서로 비교하여 제 1 안정화 시간의 오프셋(offset) 범위 내에 제 2 안정화 시간이 포함되는지 아니면 오프셋의 범위를 벗어나는지 판단하여, 오프셋의 범위를 벗어나는 상태인 경우, 누출 경보 신호를 생성할 수 있다. 오프셋은 최초 디폴트(default) 값으로 정해진 값일 수 있고, 사용자 인터페이스를 통해 변경 가능한 값일 수 있다. 오프셋은 누적된 가스 변화 트렌드 분석 결과에 기반하여 최대 허용가능한 가스 변화량으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기판의 종류에 따라 서로 다른 트렌드 분석 결과 값이 산출될 수 있으므로, 기판의 종류가 바뀌는 경우, 다시 소정 기간 동안의 가스의 양 측정 결과를 기반으로 제 1 안정화 시간을 재산출한 후 위의 프로세스(process)를 진행하는 것이 바람직할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제어부를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(700)는 측정부(710), 트랜드 분석부(720), 비교부(730) 및 신호생성부(740)를 포함할 수 있다. 상기 구성요소들은 하나의 프로세서로 구현될 수 있고, 또는 각 구성요소가 서로 다른 프로세서로써 구현가능하며, 프로세서는 각 구성요소의 기능을 수행하기 위한 명령어들을 실행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 측정부(710)는 기판 처리 장치에서 챔버로 공급되는 가스의 양을 측정한다. 측정부(710)는 개폐유닛에서 제공하는 공급 가스의 양 정보를 기반으로 측정할 수 있다. 또는, 경우에 따라 챔버 내부에 별도 설치된 감지 센서를 기반으로 가스의 양 정보를 획득할 수 있다.
트랜드 분석부(720)는 미리 설정된 소정 기간 동안 이전 기판들에 대한 공정에서의 측정 구간의 공급 가스 변화량을 빅데이터(big data) 분석하여 제 1 안정화 시간을 산출한다. 그리고는, 현재 기판에 대한 공정에서의 측정 구간에서의 가스 변화량을 기반으로 현재 기판에 대한 제 2 안정화 시간을 산출한다. 제 1 및 제 2 안정화 시간의 산출 과정을 도 4를 통해 보다 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 트랜드 분석부의 동작을 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 트랜드 분석부는 측정부로부터 시간에 따른 가스의 유량 측정값을 획득한다(S410). 그리고는, 소정 기간 동안의 이전 기판들에 대한 공정에서 획득한 측정값을 수집한다(S420). 소정 기간 값은 디폴트로 미리 설정된 값일 수 있고, 추후 사용자 인터페이스를 통해 사용자가 임의로 변경가능한 값일 수 있다. 기판 교체 시마다 안정화 시간을 위한 로우 데이터 값이 달라지므로, 제 1 안정화 시간의 측정 주기는 기판 교체 주기일 수 있다. 이 역시 사용자 인터페이스를 통해 변경가능하다.
또한, 기판의 종류에 따라 서로 다른 안정화 특정을 갖기 때문에 수집되는 측정 데이터는 시간에 따른 가스 변화량, 측정 대상 기판의 종류, 측정 날짜, 측정 상황 데이터(예컨대, 정전척(ESC) 교체와 같은 기판 처리 장치 내부 구성요소의 변화) 등의 정보를 포함할 수 있다. 또한, 가스의 종류 정보도 포함될 수 있다. 수집되는 측정 데이터는 기판 처리 장치의 스토리지(미도시)에 저장될 수 있다.
그리고는, 트랜드 분석부는 수집된 측정 데이터를 기반으로 각 기판에 대한 공정에서의 측정 구간의 가스 변화 트렌드를 분석한다(S430). 그리고는, 분석된 데이터를 기반으로 제 1 안정화 시간을 산출할 수 있다(S440). 이 과정에서, 트랜드 분석부는 제 1 안정화 시간과 더불어 측정 구간에서 가스가 변화는 포물선의 형태 및/또는 포물선의 기울기 등을 함께 산출할 수 있다. 경우에 따라 제 1 안정화 시간 이외의 이전 기판과 관련된 팩터들도 현재 기판에 대한 공정에서의 공급 가스의 시간에 따른 변화에 기반한 포물선의 형태 및/또는 포물선의 기울기와 비교하여 이상 동작 여부를 감지할 수 있다. 특히, 앞서 설명한 바와 같이, 기판의 종류, 측정 상황 등에 따라 안정화 시간을 같으나 포물선의 형태 및/또는 포물선의 기울기 등이 달라질 수 있으므로, 이러한 서로 다른 상황에 대한 정보 및 그에 따른 안정화 시간 산출이 사용자의 통제 하에 적절히 이루어질 수 있다.
제 1 안정화 시간 산출 후, 트랜드 분석부는 현재 기판에 대한 공정에서 챔버로 공급되는 가스 변화 트렌드를 위와 같은 방식으로 분석하여 제 2 안정화 시간을 산출할 수 있다(S450).
다시 도 3으로 돌아가서, 비교부(730)는 트랜드 분석부(720)에서 산출한 제 1 및 제 2 안정화 시간 값을 기반으로 비교를 수행하여 비교 결과를 도출할 수 있다.
신호 발생부(740)는 비교부(730)에서의 비교 결과를 기반으로 제 1 안정화 시간의 오프셋 범위 내에 제 2 안정화 시간이 포함되는지 여부에 따라 누출 경보 신호의 생성 여부를 결정할 수 있다. 이때 생성되는 누출 경보 신호는
비교부(730)와 신호 발생부(740)의 동작은 도 5를 통해 보다 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 비교부 및 신호 발생부의 동작을 구체적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 비교부는 트랜드 분석부로부터 제 1 안정화 시간 및 제 2 안정화 시간 값을 획득한다(S510). 그리고는, 제 1 안정화 시간과 제 2 안정화 시간에 오프셋 값을 더한 값과의 크기 비교를 수행한다(S520). 비교 결과, 제 1 안정화 시간 값이 제 2 안정화 시간 값에 오프셋 값을 더한 값보다 크면, 신호 발생부는 현재 상태를 정상 상태로 간주하고 누출 경보 신호 생성 없이 동작을 완료한다. 다만, 단계(S520)에서, 제 2 안정화 시간과 오프셋 값의 합이 제 1 안정화 시간 값보다 크면, 현재 기판의 가스의 주입 상태가 정상 상태가 아니라고 판단하여 누출 경보 신호를 생성할 수 있다(S530). 생성된 누출 경보 신호에 따라 기판 처리 장치는 동작을 멈추거나 장치에 주입되는 가스의 공급이 중단될 수 있다. 경우에 따라서는, 전력 공급부에 영향을 주어 전원 공급을 차단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 아킹(arcing)이 발생하는 경우의 가스의 측정 데이터를 분석하여 아킹 발생시의 안정화 시간, 포물선의 형태 및/또는 포물선의 기울기를 산출한다. 그리고는, 아킹 발생시의 안정화 시간, 포물선의 형태 및/또는 포물선의 기울기를 현재 기판의 안정화 시간, 포물선의 형태 및/또는 포물선의 기울기와 비교하여 기판의 위치 상의 이상유무를 판단할 수 있다. 즉, 아킹 발생 시의 로그 데이터를 분석하여 아킹 발생 전조 현상을 규격화하고 해당 규격과 현재 기판의 가스 유입 상황을 비교하여 아킹을 미리 예방할 수 있다. 예컨대, 정상 상태에서의 안정화 시간이 91 내지 93 count인 반면, 아킹 상태에서는 123 count의 안정화 시간을 가질 수 있고, 정상 상태 안정화 시간 이외에 아킹 상태 안정화 시간을 이용하여 아킹 발생 전조 현상을 확인할 수 있다. 전조 현상 발생을 감지하는 경우, 누출 경보 신호를 생성할 수 있다.
또한, 아킹 발생에 따라 정전척을 교체하는 경우, 아킹 발생 전, 아킹 발생 상황, 정전척 교체 직후 상황에 따라 가스 변화 트렌드가 상이할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 위 상황은 다음과 같이 분류할 수 있다. 예컨대, (1) 정전척 교체 수일 전(즉, 아킹 발생 수일 전), (2) 아킹 발생시, (3) 정전척 교체 후 더미(dummy) 진행시, (4) 정전척 교체 후 양상 시험시로 분류할 수 있다. 상황에 따른 가스 안정화 시간의 변화를 살펴볼 때, 정전척 교체 전후 가스 안정화 시간이 정상상태보다 증가하는 경향을 보인다.
따라서, 위와 같은 다소 특수한 상황에서의 로우 데이터(raw data)를 추가적으로 확보하는 것이 바람직하고, 특히, 정전척 교체 전후의 데이터를 별도 분석 적용하는 것이 바람직할 수 있다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 챔버 100: 상부 전극유닛
200: 하부 전극유닛 210: 하부전극
230: 정전척 250: 공급유로
400: 가스 챔버 500: 가스 공급부
600: 개폐유닛 610: 밸브
630: 리프팅부 650: 실링부재
700: 제어부
200: 하부 전극유닛 210: 하부전극
230: 정전척 250: 공급유로
400: 가스 챔버 500: 가스 공급부
600: 개폐유닛 610: 밸브
630: 리프팅부 650: 실링부재
700: 제어부
Claims (13)
- 기판이 처리되는 챔버;
상기 챔버로 가스를 공급하는 가스 공급부;
상기 챔버로 공급되는 가스의 양을 측정하는 측정부;
상기 측정되는 가스의 양을 기반으로 각 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드를 분석하는 트렌드 분석부;
이전 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드와 현재 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드를 비교하는 비교부; 및
상기 비교 결과에 따라 경보(alert) 신호를 생성하는 신호 생성부를 포함하되,
상기 트렌드 분석부는 상기 이전 기판의 공정에서 챔버로 공급되는 가스에 대해 기설정된 측정 구간에서의 가스 변화 트렌드를 분석하여 제 1 안정화 시간을 산출하고, 상기 현재 기판의 공정에서 공급되는 상기 측정 구간에서의 가스 변화 트렌드를 분석하여 제 2 안정화 시간을 산출하며,
상기 비교부는 상기 제 1 안정화 시간과 상기 제 2 안정화 시간을 비교하며,
상기 제 1 및 제 2 안정화 시간은 상기 기판이 정전척의 댐부 상에 수평적으로 기울어지지 않고 안착되어 있는 정상상태와 연관되어 있고,
상기 제 1 안정화 시간은, 아킹(arcing) 발생과 관련하여, 정상상태가 아닌 아킹 발생 시의 로그데이터를 분석하여 아킹 발생 전조 현상을 규격화함으로써 별도로 산출되며,
상기 신호 생성부는 상기 아킹발생 전조현상과 관련하여 별도로 산출된 제 1 안정화 시간을 이용하여 경보 신호를 생성하는 기판 처리 장치. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 측정 구간은 안정화 시작점으로 설정되는 제 1 값 및 안정화 종료점으로 설정되는 제 2 값 사이의 구간인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 안정화 시간은 소정 기간 동안 처리된 이전 기판들에 대한 공정에서의 공급 가스의 양이 상기 제 1 값으로부터 상기 제 2 값까지 도달하는데 걸리는 안정화 시간 값들의 평균으로 산출되는 기판 처리 장치. - 제 3 항에 있어서, 상기 비교부는
상기 제 1 안정화 시간의 오프셋 범위와 상기 제 2 안정화 시간을 비교하는 기판 처리 장치. - 제 5 항에 있어서, 상기 신호 생성부는,
상기 제 2 안정화 시간이 상기 제 1 안정화 시간의 오프셋 범위를 벗어나는 경우, 상기 경보 신호를 생성하는 기판 처리 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 값은 5 내지 7 sccm(Standard Cubic Centimeter per Minute)사이의 값이고, 상기 제 2 값은 2 내지 4 sccm 사이의 값인 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 트렌드 분석부는,
상기 챔버의 정전척(ESC: Electric Static Chuck) 교체 전후의 기간에 대해 가스 변화 트렌드를 분석하여 정전척 교체 전후의 제 1 안정화 시간을 별도로 산출하는 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 경보 신호를 기반으로 상기 기판 처리 장치의 동작 또는 상기 챔버로의 가스 공급을 중단시키는 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판 처리 장치는 건식 식각(dry etching) 장치인 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 챔버로 공급되는 가스의 양은 가스 개폐유닛을 통해 측정되는 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 챔버로 공급되는 가스는 헬륨 가스를 포함하는 기판 처리 장치. - 챔버로 공급되는 가스의 양을 측정하는 단계;
상기 측정되는 가스의 양을 기반으로 각 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드를 분석하는 단계;
이전 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트랜드와 현재 기판에 대한 공정에서의 가스 변화 트렌드를 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 따라 경보(alert) 신호를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 가스 변화 트렌드를 분석하는 단계는 상기 이전 기판의 공정에서 챔버로 공급되는 가스에 대해 기설정된 측정 구간에서의 가스 변화 트렌드를 분석하여 제 1 안정화 시간을 산출하고, 상기 현재 기판의 공정에서 공급되는 상기 측정 구간에서의 가스 변화 트렌드를 분석하여 제 2 안정화 시간을 산출하는 단계를 포함하며,
상기 가스 변환 트렌드를 비교하는 단계는 상기 제 1 안정화 시간과 상기 제 2 안정화 시간을 비교하고,
상기 제 1 및 제 2 안정화 시간은 상기 기판이 정전척의 댐부 상에 수평적으로 기울어지지 않고 안착되어 있는 정상상태와 연관되어 있고,
상기 제 1 안정화 시간은, 아킹 발생과 관련하여, 정상상태가 아닌 아킹(arcing) 발생 시의 로그데이터를 분석하여 아킹 발생 전조 현상을 규격화함으로써 별도로 산출되고,
상기 아킹발생 전조현상과 관련하여 별도로 산출된 제 1 안정화 시간을 이용하여 경보 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 인터락 방법.
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| JP2006511959A (ja) * | 2002-12-20 | 2006-04-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 消耗品の寿命を判断する方法及び装置 |
| JP2008205313A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ処理装置およびデチャック異常検出方法 |
-
2016
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