KR101966806B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 챔버와; 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스공급 유닛과; 가스를 플라즈마 상태로 여기하는 플라즈마 소스; 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 간섭 측정(interferometry)에 의해 기판의 영역 별로 국부적인 처리율을 측정하는 복수의 간섭 측정 모듈을 포함하는 측정 유닛; 및 복수의 간섭 측정 모듈에 의해 기판의 영역 별로 측정된 처리율을 기반으로 처리 공간 내의 가스 분포를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로, 습식 식각과 건식 식각이 사용된다.
이 중 건식 식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부 공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다. 또한, 마스크 기판을 세정 등 처리하는 데에도 플라즈마가 사용될 수 있다. 플라즈마는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다.
본 발명은 기판의 식각율 등의 처리율의 균일도를 확보할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 간섭 측정 기반으로 기판의 처리율을 영역별로 측정하여 기판 처리율의 균일도를 실시간으로 파악하고, 기판의 처리율을 영역별로 제어할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스공급 유닛과; 상기 가스를 플라즈마 상태로 여기하는 플라즈마 소스; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 간섭 측정(interferometry)에 의해 상기 기판의 영역 별로 국부적인 처리율을 측정하는 복수의 간섭 측정 모듈을 포함하는 측정 유닛; 및 상기 복수의 간섭 측정 모듈에 의해 상기 기판의 영역 별로 측정된 처리율을 기반으로 상기 처리 공간 내의 가스 분포를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
상기 지지 유닛은 상기 기판을 지지하는 지지판을 포함하고, 상기 복수의 간섭 측정 모듈 중 적어도 하나는 상기 지지판의 하부에 배치될 수 있다.
상기 지지판은 빛을 투과시키는 재질로 제공될 수 있다.
상기 지지판은 상기 지지판의 하부에 배치되는 상기 간섭 측정 모듈로 광을 전달하기 위한 홀을 가질 수 있다.
상기 챔버는 상기 처리 공간의 상면을 덮어 밀폐시키는 커버를 포함하고, 상기 복수의 간섭 측정 모듈 중 적어도 하나는 상기 커버의 상부에 배치될 수 있다.
상기 커버는, 빛을 투과시키는 재질로 제공되거나, 상기 커버의 상부에 배치되는 간섭 측정 모듈로 광을 전달하기 위한 홀을 가질 수 있다.
상기 복수의 간섭 측정 모듈은, 상기 기판의 중앙부의 처리율을 측정하는 중앙 간섭 측정 모듈; 및 상기 기판의 에지부를 따라 배치되고, 상기 기판의 에지부의 처리율을 측정하는 복수의 에지 간섭 측정 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 중앙 간섭 측정 모듈 및 상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈에 의해 측정된 처리율을 기반으로, 상기 기판의 반경 방향 및 둘레 방향으로 상기 기판의 처리율 분포를 측정하고, 상기 기판의 처리율 분포에 따라 상기 처리 공간 내의 가스 분포를 제어할 수 있다.
상기 가스공급 유닛은, 상기 처리 공간의 중앙부로 가스를 공급하는 중앙 가스공급 노즐; 및 상기 챔버의 둘레 방향을 따라 설치되고, 상기 기판의 에지부로 가스를 공급하는 복수의 에지 가스공급 노즐을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 중앙 간섭 측정 모듈에 의해 측정된 처리율을 기반으로 상기 중앙 가스공급 노즐의 가스 공급량을 제어하고, 상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈 각각에 의해 측정된 상기 기판의 에지부의 처리율 분포를 기반으로 상기 복수의 에지 가스공급 노즐 각각의 가스 공급량을 제어할 수 있다.
상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈은 상기 복수의 에지 가스공급 노즐과 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
상기 지지 유닛은 상기 기판을 지지하는 지지판을 포함하고, 상기 챔버는 상기 처리 공간의 상면을 덮어 밀폐시키는 커버를 포함하고, 상기 중앙 간섭 측정 모듈은 상기 지지판의 하부에 배치되고, 상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈은 상기 커버의 상부에 배치될 수 있다.
상기 기판은 사각 형상의 마스크 기판이고, 상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈은 상기 기판의 4 모서리에 대응하는 영역에 설치되는 4개의 에지 간섭 측정 모듈을 포함할 수 있다.
상기 복수의 에지 가스공급 노즐은 상기 기판의 4 모서리에 대응하는 영역에 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 간섭 측정 모듈을 이용하여 간섭 측정(interferometry)에 의해 상기 기판의 영역 별로 국부적인 처리율을 측정하는 단계; 및 상기 복수의 간섭 측정 모듈에 의해 상기 기판의 영역 별로 측정된 처리율을 기반으로 상기 처리 공간 내의 가스 분포를 제어하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.
상기 기판의 영역 별로 국부적인 처리율을 측정하는 단계는 상기 기판의 중앙부 및 에지부의 처리율을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가스 분포를 제어하는 단계는, 상기 기판의 중앙부 및 에지부의 처리율을 기반으로 상기 기판의 반경 방향 및 둘레 방향으로 상기 기판의 처리율 분포를 측정하고, 상기 기판의 처리율 분포에 따라 상기 처리 공간 내의 가스 분포를 제어할 수 있다.
상기 가스 분포를 제어하는 단계는, 상기 기판의 중앙부의 처리율을 기반으로 상기 가스공급 유닛의 중앙 가스공급 노즐의 가스 공급량을 제어하고, 상기 기판의 에지부의 처리율 분포를 기반으로 상기 가스공급 유닛의 에지 가스공급 노즐의 가스 공급량을 제어할 수 있다.
상기 기판은 마스크 기판이고, 상기 처리율은 상기 마스크 기판의 식각율일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판의 식각율 등의 처리율의 균일도를 확보할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 간섭 측정 기반으로 기판의 영역별 처리율을 측정하여 기판 처리율의 균일도를 실시간으로 파악하고, 기판의 처리율을 영역별로 제어할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 측정 유닛의 레이아웃을 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 제어부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 측정 유닛의 레이아웃을 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 제어부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
이하에서 유도결합형 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라스마를 생성하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치를 예로 들어 본 발명의 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용량결합형 플라스마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식 또는 리모트 플라스마 방식 등 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 플라스마를 이용하여 기판(S)을 처리한다. 기판 처리 장치는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스공급 유닛(300), 플라스마 소스(400), 배기 유닛(500) 및 측정 유닛(600)을 포함한다.
챔버(100)는 내부에 기판(S)을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함할 수 있다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 예를 들어 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다.
하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성될 수 있다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징(110)의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다.
커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 제공되며, 하우징(110) 내측면을 보호한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 예를 들어 알루미늄 재질로 제공될 수 있다.
라이너(130)의 상단에는 보조 링(131)이 형성된다. 보조 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 보조 링(131)은 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다.
예를 들면, 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.
지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판(S)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다. 지지 유닛(200)은 지지판(220), 지지링(211) 및 하부 커버(212)를 포함할 수 있다.
지지판(220)은 지지 유닛(200)의 상단부에 위치한다. 지지판(220)은 기판(S)과 대응되는 형상으로 제공되어, 기판(S)이 지지 유닛(200)에 위치되면 기판(S)의 저면과 마주보게 제공된다. 예를 들어, 기판(S)은 사각형 형상의 마스크 기판(S)으로 제공될 수 있다. 마스크 기판(S)은 석영 재질을 포함하도록 제공될 수 있다.
지지판(220)은 기판(S)에 대응되게 사각형 형상으로 제공될 수 있다. 지지판(220)은 광 투과성 소재로 제공될 수 있다. 예를 들어 지지판(220)은 석영 재질로 제공될 수 있다. 지지판(220)의 상면에는 지지부(221)가 돌출 형성된다. 지지부(221)는 기판(S)의 저면을 지지한다. 따라서, 기판(S)의 저면과 지지판(220)의 상면 사이에는 설정 간격이 형성될 수 있다. 지지부(221)는 지지판(220)의 외측 영역을 따라 링 형상으로 제공될 수 있다.
지지링(211)은 지지 유닛(200)의 외측 영역에 위치된다. 지지링(211)은 지지판(220)의 외측에 위치할 수 있다. 지지링(211)의 내측면은 기판(S)의 외측 둘레에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 지지링(211)의 상면은 지지판(220)의 상면보다 설정 높이만큼 높게 제공될 수 있다. 따라서, 지지판(220)은 내측 공간에 기판(S)을 수용할 수 있다.
하부 커버(212)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(212)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(212)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(212)의 상부는 지지판(220)에 의해 덮어진다. 하부 커버(212)의 내부 공간에는 반송되는 기판(S)을 외부의 반송 부재로부터 전달받아 지지판(220)으로 안착시키는 리프트 핀(도시 생략) 등이 위치할 수 있다.
하부 커버(212)는 연결 부재(273)를 가질 수 있다. 연결 부재(273)는 하부 커버(212)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(212)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다.
가스공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공정 가스를 공급한다. 가스공급 유닛(300)은 중앙 가스공급 노즐(310), 복수의 에지 가스공급 노즐(312), 중앙 가스공급 라인(320), 에지 가스공급 라인(330) 그리고 가스 저장부(340)를 포함한다.
중앙 가스공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 중앙 가스공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 커버(120)의 하부에 위치하며, 챔버(100) 내부의 처리 공간의 중앙부로 공정 가스를 공급한다. 중앙 가스공급 라인(320)은 중앙 가스공급 노즐(310)과 가스 저장부(340)를 연결한다. 중앙 가스공급 라인(320)은 가스 저장부(340)에 저장된 공정 가스를 중앙 가스공급 노즐(310)에 공급한다. 중앙 가스공급 라인(320)에는 제1 밸브(321)가 설치된다. 제1 밸브(321)는 중앙 가스공급 라인(320)을 개폐하며, 중앙 가스공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.
복수의 에지 가스공급 노즐(312)은 챔버(110)의 둘레 방향을 따라 설치될 수 있다. 에지 가스공급 노즐(312)은 하우징(110)과 라이너(130)를 관통하도록 삽입 되어 설치될 수 있다. 일 실시예로, 에지 가스공급 노즐(312)은 Inner Poppet Injector 등으로 이루어져 챔버(110)에 설치될 수 있다. 에지 가스공급 노즐(312)의 단부면에는 분사구가 형성된다. 에지 가스공급 노즐(312)의 분사구는 라이너(130)의 내측에 위치하며, 챔버(100) 내부의 처리 공간의 에지부로 공정 가스를 공급하여 기판(S)의 에지부를 향해 가스를 공급한다. 일 실시예에서, 복수의 에지 가스공급 노즐(312)은 기판(S)의 4 모서리에 대응하는 영역에 설치될 수 있다.
에지 가스공급 라인(330)은 복수의 에지 가스공급 노즐(312)과 가스 저장부(340)를 연결한다. 에지 가스공급 라인(330)은 가스 저장부(340)에 저장된 공정 가스를 복수의 에지 가스공급 노즐(312)에 공급한다. 에지 가스공급 라인(330)에는 복수 개의 제2 밸브(331)가 설치된다. 제2 밸브(331)는 에지 가스공급 라인(330)을 개폐하며, 에지 가스공급 라인(330)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다. 각 에지 가스공급 노즐(312)을 통해 기판(S)의 에지부로 공급되는 공정 가스의 유량은 제2 밸브(331)에 의해 조절될 수 있다.
플라스마 소스(400)는 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 공급된 공정 가스로부터 플라스마를 생성한다. 플라스마 소스(400)는 챔버(100)의 처리 공간의 외부에 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 플라스마 소스(400)로는 유도결합형 플라스마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다.
플라스마 소스(400)는 안테나 실(410), 안테나(420), 그리고 플라스마 전원(430)을 포함할 수 있다. 안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공될 수 있다. 안테나(420)는 안테나 실(410)의 내부에 배치된다. 안테나(420)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공되고, 플라스마 전원(430)과 연결된다. 안테나(420)는 플라스마 전원(430)으로부터 전력을 인가받는다. 플라스마 전원(430)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 안테나(420)는 챔버(100)의 처리 공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정 가스는 전자기장에 의해 플라스마 상태로 여기된다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 복수의 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함할 수 있다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정 가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정 가스의 흐름이 제어될 수 있다.
측정 유닛(600)은 복수의 간섭 측정 모듈(610, 620)을 포함한다. 각 간섭 측정 모듈(610, 620)은 간섭 측정(interferometry)에 의해 기판(S)의 영역 별로 국부적인 처리율을 측정한다. 실시예에서, 기판(S)의 처리율은 기판(S)의 식각율(etch rate)일 수 있다.
복수의 간섭 측정 모듈(610, 620)은 지지판(220)의 하부에 배치된다. 복수의 간섭 측정 모듈(610, 620)은 기판(S)이 식각될 부분에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 각 간섭 측정 모듈(610, 620)은 IEP(Interferometry End Point detection) 모듈로 제공될 수 있다. IEP 모듈은 뷰 포트(View Port)로 전달되는 광을 콜리메이터(Collimator)로 집광하여 광섬유 케이블(Fiber Optic Cable)을 통해 분석 장치로 전송하도록 구성될 수 있다.
기판(S)의 처리율을 측정하기 위한 광이 복수의 간섭 측정 모듈(610, 620)로 전달될 수 있도록, 지지판(220)은 빛을 투과시키는 재질로 제공되거나, 간섭 측정 모듈(610, 620)로 광을 전달하기 위한 홀이 상하 방향으로 관통될 수 있다. 기판(S)이 투명 또는 반투명한 마스크 기판인 경우, 빛이 기판(S)과 지지판(220)을 투과하여 각 간섭 측정 모듈(610, 620)로 전달될 수 있다. 기판(S)의 식각율에 따라 빛의 간섭 정도가 변화하므로, 복수 개의 간섭 측정 모듈(610, 620)에 의해 기판(S)의 영역별 식각율을 국부적으로 측정할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 측정 유닛의 레이아웃을 보여주는 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 복수 개의 간섭 측정 모듈(610, 620)은 중앙 간섭 측정 모듈(610)과, 복수의 에지 간섭 측정 모듈(620)을 포함할 수 있다.
중앙 간섭 측정 모듈(610)은 기판(S)의 중앙부의 처리율을 측정한다. 복수 개의 에지 간섭 측정 모듈(620)은 기판(S)의 에지부를 따라 일정 간격으로 배치될 수 있다. 복수 개의 에지 간섭 측정 모듈(620)은 기판(S)의 에지부의 처리율을 측정한다. 일 실시예에서, 복수 개의 에지 간섭 측정 모듈(620)은 기판(S)의 4 모서리에 대응하는 영역에 설치되는 4개의 에지 간섭 측정 모듈(620)을 포함할 수 있다. 도 2의 실시예에는 중앙 간섭 측정 모듈(610)을 중심으로 기판(S)의 에지부를 따라 90° 간격으로 네 개의 에지 간섭 측정 모듈(620)이 설치되어 있으나, 에지 간섭 측정 모듈(620)의 개수와 배치 간격 등은 다양하게 변경될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 제어부의 구성도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 제어부(700)는 중앙 간섭 측정 모듈(610)과, 복수의 에지 간섭 측정 모듈(620)에 의해 기판(S)의 영역 별로 측정된 처리율을 기반으로, 가스공급 유닛(300)을 제어하여 챔버(110) 내부의 처리 공간 내의 공정 가스 분포를 제어한다.
제어부(700)는 중앙 간섭 측정 모듈(610) 및 복수의 에지 간섭 측정 모듈(620)에 의해 측정된 처리율을 기반으로, 기판(S)의 반경 방향 및 둘레 방향으로 기판의 처리율 분포를 측정하고, 측정된 기판(S)의 처리율 분포에 따라 챔버(110)의 처리 공간 내의 공정 가스 분포를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(700)는 중앙 간섭 측정 모듈(610)에 의해 측정된 기판의 중앙부의 처리율을 기반으로 중앙 가스공급 노즐(310)의 가스 공급량(유량)을 제어하고, 복수의 에지 간섭 측정 모듈(620) 각각에 의해 측정된 기판(S)의 에지부 처리율 분포를 기반으로 복수의 에지 가스공급 노즐(312) 각각의 가스 공급량을 제어할 수 있다.
일 실시예로, 제어부(700)는 기판(S)의 처리율(예를 들어, 식각율)이 낮은 영역으로 공급되는 공정 가스의 유량이 증가되도록 가스공급 유닛(300)을 제어하고, 기판(S)의 처리율이 과도한 영역에 대하여는 공정 가스의 유량이 감소되도록 가스공급 유닛(300)을 제어할 수 있다.
보다 효율적이고 정확한 공정 가스 제어를 위하여, 복수의 에지 간섭 측정 모듈(620)은 복수의 에지 가스공급 노즐(312)과 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 일 실시예로, 에지 간섭 측정 모듈(620)은 에지 가스공급 노즐(312)과 같은 개수로 제공되어, 에지 가스공급 노즐(312)과 일대일 대응되는 위치에 배치될 수 있으나, 에지 간섭 측정 모듈(620)은 에지 가스공급 노즐(312)의 개수와 동일한 것으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판의 영역별 식각량 및 식각 균일도를 간섭 측정 기반으로 실시간 측정하고, 비대칭 식각 영역에 대해 공정 가스의 유량을 조절함으로써, 식각 균일성을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 4의 실시예를 설명함에 있어서 앞서 설명한 실시예와 동일하거나 상응하는 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 4의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판(S)으로부터의 광이 복수의 간섭 측정 모듈(610, 620)로 전달될 수 있도록, 간섭 측정 모듈(610, 620)과 대응되는 위치에 복수 개의 홀(222, 224)이 지지판(220)을 관통하여 형성된 점에서 도 1의 실시예와 차이가 있다.
복수 개의 홀(222, 224)은 복수 개의 간섭 측정 모듈(610, 620)과 동일한 배열로 지지판(220)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 지지판(220)의 중앙부에 형성된 중앙부 홀(222)을 통해 중앙 간섭 측정 모듈(610)로 빛이 제공되고, 지지판(220)의 에지부에 형성된 에지부 홀(224)들을 통해 에지 간섭 측정 모듈(620)들로 빛이 제공될 수 있다. 도 4의 실시예의 경우, 지지판(220)이 빛을 투과시키는 재질로 제공되지 않아도 무방하며, 예를 들어 알루미늄 등의 물질로 제공될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 5의 실시예를 설명함에 있어서 앞서 설명한 실시예들과 동일하거나 상응하는 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 5의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 복수의 간섭 측정 모듈(610, 620)이 커버(120)의 상부에 배치되는 점에서 앞서 설명한 실시예들과 차이가 있다.
기판(S)으로부터의 광이 커버(120) 상부에 배치된 복수의 간섭 측정 모듈(610, 620)로 투과될 수 있도록, 커버(120)는 빛을 투과시키는 재질(예를 들어, 석영)로 제공되거나, 다수의 홀이 상하 방향으로 관통될 수 있다. 커버(120)에 다수의 홀이 형성되는 경우, 홀들은 복수 개의 간섭 측정 모듈(610, 620)과 동일한 배열로 커버(120)에 형성될 수 있다. 이에 따라, 커버(120)의 중앙부에 형성된 홀을 통해 중앙 간섭 측정 모듈(610)로 빛이 제공될 수 있으며, 커버(120)의 에지부에 형성된 에지부 홀들을 통해 에지 간섭 측정 모듈(620)들로 빛이 제공될 수 있다.
일 실시예로, 중앙 가스공급 노즐(310)은 원통 형상의 분사구를 통해 챔버(110) 내의 중앙부에 공정 가스를 공급하도록 구성되고, 중앙 간섭 측정 모듈(610)은 중앙 가스공급 노즐(310)의 중심부에 배치될 수 있다. 이 경우, 중앙 가스공급 노즐(310)의 중앙부 홀을 통해 중앙 간섭 측정 모듈(610)로 빛이 전달될 수 있다. 다른 예로, 중앙 간섭 측정 모듈(610)은 중앙 가스공급 노즐(310)과 간섭되지 않는 측방 위치에 배치될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 6의 실시예를 설명함에 있어서 앞서 설명한 실시예들과 동일하거나 상응하는 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도 6의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 중앙 간섭 측정 모듈(610)은 지지판(220)의 하부에 배치되고, 복수의 에지 간섭 측정 모듈(620)은 커버(120)의 상부에 배치되는 점에서, 앞서 설명한 실시예들과 차이가 있다.
기판(S)으로부터의 광이 지지판(220) 하부에 배치된 중앙 간섭 측정 모듈(610)로 전달될 수 있도록, 지지판(220)은 빛을 투과시키는 재질로 제공되거나, 다수의 홀이 상하 방향으로 관통될 수 있다. 또한, 기판(S)으로부터의 광이 커버(120) 상부에 배치된 복수의 에지 간섭 측정 모듈(620)로 전달될 수 있도록, 커버(120) 역시 빛을 투과시키는 재질로 제공되거나, 다수의 홀이 상하 방향으로 관통될 수 있다. 이에 따라, 지지판(220)의 중앙부를 통해 중앙 간섭 측정 모듈(610)로 빛이 제공될 수 있으며, 커버(120)의 에지부를 통해 에지 간섭 측정 모듈(620)들로 빛이 제공될 수 있다. 도 6의 실시예에 의하면, 중앙 간섭 측정 모듈(610)과 중앙 가스공급 노즐(310)이 간섭되는 것을 방지할 수 있으며, 중앙 간섭 측정 모듈(610)과 중앙 가스공급 노즐(310)을 기판(S)의 정중앙부 위치에 배치할 수 있어, 기판(S)의 중앙부 식각율을 정확하게 측정함과 동시에, 기판(S)의 중앙부 공정 가스를 효율적으로 제어할 수 있다.
도시되지 않았으나, 중앙 간섭 측정 모듈(610)을 커버(120)의 중앙부 상부에 배치하고, 에지 간섭 측정 모듈(620)을 지지판(220)의 에지부 하부에 배치하는 것도 가능하다. 또한, 지지판(220)이나 커버(120)를 전체적으로 광 투과성 재질로 하지 않고, 간섭 측정 모듈(610)이 설치된 영역들만 부분적으로 광 투과성 재질로 하는 것도 가능하다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
S: 기판 100: 챔버
120: 커버 200: 지지 유닛
220: 지지판 222, 224: 홀
300: 가스공급 유닛 310: 중앙 가스공급 노즐
312: 에지 가스공급 노즐 320: 중앙 가스공급 라인
330: 에지 가스공급 라인 400: 플라즈마 소스
500: 배기 유닛 600: 측정 유닛
610: 중앙 간섭 측정 모듈 620: 에지 간섭 측정 모듈
700: 제어부
120: 커버 200: 지지 유닛
220: 지지판 222, 224: 홀
300: 가스공급 유닛 310: 중앙 가스공급 노즐
312: 에지 가스공급 노즐 320: 중앙 가스공급 라인
330: 에지 가스공급 라인 400: 플라즈마 소스
500: 배기 유닛 600: 측정 유닛
610: 중앙 간섭 측정 모듈 620: 에지 간섭 측정 모듈
700: 제어부
Claims (15)
- 내부에 처리 공간을 가지는 챔버와;
상기 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스공급 유닛과;
상기 가스를 플라즈마 상태로 여기하는 플라즈마 소스;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
간섭 측정(interferometry)에 의해 상기 기판의 영역 별로 국부적인 처리율을 측정하는 복수의 간섭 측정 모듈을 포함하는 측정 유닛; 및
상기 복수의 간섭 측정 모듈에 의해 상기 기판의 영역 별로 측정된 처리율을 기반으로 상기 처리 공간 내의 가스 분포를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 복수의 간섭 측정 모듈은,
상기 기판의 중앙부의 처리율을 측정하는 중앙 간섭 측정 모듈; 및
상기 기판의 에지부를 따라 배치되고, 상기 기판의 에지부의 처리율을 측정하는 복수의 에지 간섭 측정 모듈을 포함하고,
상기 제어부는, 상기 중앙 간섭 측정 모듈 및 상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈에 의해 측정된 처리율을 기반으로, 상기 기판의 반경 방향 및 둘레 방향으로 상기 기판의 처리율 분포를 측정하고, 상기 기판의 처리율 분포에 따라 상기 처리 공간 내의 가스 분포를 제어하고,
상기 가스공급 유닛은,
상기 처리 공간의 중앙부로 가스를 공급하는 중앙 가스공급 노즐; 및
상기 챔버의 측면에 둘레 방향을 따라 설치되고, 상기 기판의 에지부로 가스를 공급하는 복수의 에지 가스공급 노즐을 포함하고,
상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈은 상기 복수의 에지 가스공급 노즐과 대응되는 위치에 배치되고,
상기 제어부는,
상기 중앙 간섭 측정 모듈에 의해 측정된 처리율을 기반으로 상기 중앙 가스공급 노즐의 가스 공급량을 제어하고;
상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈 각각에 의해 측정된 기판의 에지부의 처리율 분포를 기반으로 상기 복수의 에지 가스공급 노즐 각각의 가스 공급량을 제어하는 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 지지 유닛은 상기 기판을 지지하는 지지판을 포함하고,
상기 복수의 간섭 측정 모듈 중 적어도 하나는 상기 지지판의 하부에 배치되고,
상기 지지판은 빛을 투과시키는 재질로 제공되는 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 지지 유닛은 상기 기판을 지지하는 지지판을 포함하고,
상기 복수의 간섭 측정 모듈 중 적어도 하나는 상기 지지판의 하부에 배치되고,
상기 지지판은 상기 지지판의 하부에 배치되는 상기 간섭 측정 모듈로 광을 전달하기 위한 홀을 가지는 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 챔버는 상기 처리 공간의 상면을 덮어 밀폐시키는 커버를 포함하고,
상기 복수의 간섭 측정 모듈 중 적어도 하나는 상기 커버의 상부에 배치되고,
상기 커버는, 빛을 투과시키는 재질로 제공되거나, 상기 커버의 상부에 배치되는 간섭 측정 모듈로 광을 전달하기 위한 홀을 가지는 기판 처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 지지 유닛은 상기 기판을 지지하는 지지판을 포함하고,
상기 챔버는 상기 처리 공간의 상면을 덮어 밀폐시키는 커버를 포함하고,
상기 중앙 간섭 측정 모듈은 상기 지지판의 하부에 배치되고,
상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈은 상기 커버의 상부에 배치되고,
상기 지지판 및 상기 커버는, 빛을 투과시키는 재질로 제공되거나, 상기 중앙 간섭 측정 모듈 또는 상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈로 광을 전달하기 위한 홀을 가지는 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 사각 형상의 마스크 기판이고, 상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈은 상기 기판의 4 모서리에 대응하는 영역에 설치되는 4개의 에지 간섭 측정 모듈을 포함하는 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 에지 가스공급 노즐은 상기 기판의 4 모서리에 대응하는 영역에 설치되는 기판 처리 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법으로서,
상기 복수의 간섭 측정 모듈을 이용하여 간섭 측정(interferometry)에 의해 상기 기판의 영역 별로 국부적인 처리율을 측정하는 단계; 및
상기 복수의 간섭 측정 모듈에 의해 상기 기판의 영역 별로 측정된 처리율을 기반으로 상기 처리 공간 내의 가스 분포를 제어하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 간섭 측정 모듈은, 상기 기판의 중앙부의 처리율을 측정하는 중앙 간섭 측정 모듈; 및 상기 기판의 에지부를 따라 배치되고, 상기 기판의 에지부의 처리율을 측정하는 복수의 에지 간섭 측정 모듈을 포함하고,
상기 가스 분포를 제어하는 단계는, 상기 중앙 간섭 측정 모듈 및 상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈에 의해 측정된 처리율을 기반으로, 상기 기판의 반경 방향 및 둘레 방향으로 상기 기판의 처리율 분포를 측정하고, 상기 기판의 처리율 분포에 따라 상기 가스공급 유닛에 의해 가스를 공급하여 상기 처리 공간 내의 가스 분포를 제어하고,
상기 가스공급 유닛은, 상기 처리 공간의 중앙부로 가스를 공급하는 중앙 가스공급 노즐; 및 상기 챔버의 측면에 둘레 방향을 따라 설치되고, 상기 기판의 에지부로 가스를 공급하는 복수의 에지 가스공급 노즐을 포함하고,
상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈은 상기 복수의 에지 가스공급 노즐과 대응되는 위치에 배치되고,
상기 가스 분포를 제어하는 단계는, 상기 중앙 간섭 측정 모듈에 의해 측정된 처리율을 기반으로 상기 중앙 가스공급 노즐의 가스 공급량을 제어하고, 상기 복수의 에지 간섭 측정 모듈 각각에 의해 측정된 기판의 에지부의 처리율 분포를 기반으로 상기 복수의 에지 가스공급 노즐 각각의 가스 공급량을 제어하는 기판 처리 방법. - 삭제
- 삭제
- 제 12 항에 있어서,
상기 기판은 마스크 기판이고, 상기 처리율은 상기 마스크 기판의 식각율인 기판 처리 방법.
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