KR102013668B1 - 기판 처리 장치 및 검사 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버, 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 지지 유닛, 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 공정 가스가 흐르는 관통홀이 형성되는 상부 전극, 공정 가스를 처리 공간으로 분사하는 홀이 형성되는 샤워 헤드를 포함하는 플라즈마 생성 유닛 및 상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이에 광섬유를 개재하여 상기 샤워 헤드와 상부 전극의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛을 포함한다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치 및 검사 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 샤워 헤드와 상부 전극 간 체결 상태를 검사하는 검사 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 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 습식식각과 건식식각이 사용된다.
이 중 건식 식각을 위해 플라즈마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라즈마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다.
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. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정을 위해 공정 챔버로 공정 가스를 공급한다.
종래에는 샤워 헤드와 상부 전극의 조립 오차를 외관 조립과 매뉴얼 측정에 의하여 모니터링하여 샤워 헤드의 체결 상태를 정확히 측정하기 어려웠고, 샤워 헤드가 플라즈마에 노출되어 시간이 지남에 따라 식각이 진행되는데, 종래에는 임의로 일정 시간이 지나면 샤워 헤드를 교체하여 샤워 헤드의 교체 시기를 정확히 판단하기 어려운 문제가 있었다. 즉, 샤워 헤드의 식각이 충분히 진행되지 않은 경우에도 샤워 헤드를 교체하게 되어 샤워 헤드를 낭비하거나 샤워 헤드의 교체 시기가 지난 이후 샤워 헤드를 교체하여 공정 효율이 떨어질 수 있는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 샤워 헤드와 상부 전극 사이에 광섬유를 배치하여 샤워 헤드와 상부 전극의 체결 상태를 검사할 수 있는 기판 처리 장치 및 검사 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 상기 공정 가스가 흐르는 관통홀이 형성되는 상부 전극, 상기 공정 가스를 상기 처리 공간으로 분사하는 홀이 형성되는 샤워 헤드를 포함하는 플라즈마 생성 유닛 및 상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이에 광섬유를 개재하여 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛을 포함한다.
여기서, 상기 검사 유닛은, 상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이에 배치되는 광섬유, 상기 광섬유에 광을 조사하는 광원 및 상기 광섬유는 통과한 상기 광을 감지하여 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극의 체결 상태를 모니터링하는 측정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 측정부는, 상기 감지된 광의 위상 변화를 산출하고, 상기 광의 위상 변화에 근거하여 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극 간의 체결 상태를 판단할 수 있다.
또한, 상기 광섬유는 상기 샤워 헤드의 상부에 형성되는 하부 홈과 상기 상부 전극의 하부에 형성되는 상부 홈의 사이에 개재될 수 있다.
또한, 상기 광섬유는, 상기 샤워 헤드의 상면에 나선 형상으로 형성되는 하부 홈에 배치될 수 있다.
또한, 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극이 밀착하였을 때, 상기 상부 홈의 최고점과 상기 하부 홈의 최저점 사이의 간격은 상기 광섬유의 직경보다 작게 마련될 수 있다.
여기서, 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극이 체결되면서 부분적으로 상기 광섬유에 압력을 제공하여 상기 광섬유가 일부 변형될 수 있다.
또한, 상기 상부 홈과 상기 하부 홈의 단면은 폭 방향으로 연장되는 타원의 일부 형상으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 하부 홈의 깊이는 상기 상부 홈의 깊이보다 더 크게 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 샤워 헤드와 상부 전극 간의 체결 상태를 검사하는 검사 방법은, 샤워 헤드에 형성된 홀을 통해 가스를 공급하여 기판을 처리하는 장치에서 상기 샤워 헤드와 그 상부에 제공된 상부 전극 간의 체결 상태를 검사하되, 상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이에 광섬유를 배치하고, 상기 광섬유에 조사되는 광을 감지하여 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극의 체결 상태를 모니터링한다.
여기서, 상기 모니터링은, 상기 감지된 광의 위상 변화를 산출하고, 산출된 상기 광의 위상 변화에 근거하여 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극 간의 체결 상태를 판단할 수 있다.
여기서, 상기 모니터링은, 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극을 체결하고 공정을 처리하기 전에 수행될 수 있다.
또한, 상기 모니터링은, 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극을 체결하고 상기 가스를 상기 기판에 공급하여 기판을 처리하는 도중에 수행될 수 있다.
여기서, 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극 간의 체결 상태에 이상이 있는 경우, 상기 가스의 공급을 중단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 상기 공정 가스를 이용하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 유닛, 상기 지지 유닛의 둘레를 감싸는 절연 링 및 상기 플라즈마를 기판에 집중시키는 포커스 링을 포함하는 링 어셈블리 및 상기 절연 링과 상기 포커스 링 사이에 광섬유를 개재하여 상기 절연 링과 상기 포커스 링의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛을 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 검사 방법은, 절연 링 및 포커스 링을 포함하는 링 어셈블리에 의해 기판의 가장자리 영역을 지지하는 기판 처리 장치에서 상기 절연 링과 그 상부에 제공된 상기 포커스 링 간의 체결 상태를 검사하되, 상기 절연 링과 상기 포커스 링 사이에 광섬유를 배치하고, 상기 광섬유에 조사되는 광을 감지하여 상기 절연 링과 상기 포커스 링의 체결 상태를 모니터링한다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상부 전극과 샤워 헤드 사이에 광섬유를 배치하고 광섬유를 통과한 광을 감지하여 용이하고 정확하게 샤워 헤드와 상부 전극 간의 체결 상태를 모니터링할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광섬유의 배치 위치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광섬유가 상부 전극에 배치되는 형태를 나타내는 도면이다.
도 4는 광섬유가 배치되는 홈의 형상을 달리하는 제1 변형 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에서 광섬유가 변형되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 광섬유가 배치되는 홈의 형상을 달리하는 제2 변형 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광섬유를 통과한 광을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광섬유의 배치 위치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광섬유가 상부 전극에 배치되는 형태를 나타내는 도면이다.
도 4는 광섬유가 배치되는 홈의 형상을 달리하는 제1 변형 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에서 광섬유가 변형되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 광섬유가 배치되는 홈의 형상을 달리하는 제2 변형 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광섬유를 통과한 광을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시 예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명의 실시 예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 세정하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 상부에 놓여진 기판을 가열하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 지지 유닛으로 정전 척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)를 나타내는 단면도이다. 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 본 발명의 실시 예에서는 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 식각하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 특징은 이에 한정되지 않으며 플라즈마를 이용하여 기판(W)을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 라이너 유닛(130), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 생성 유닛(400), 그리고 검사 유닛(600)을 포함한다.
공정 챔버(100)는 내부에 공정 수행을 위한 공간을 가진다. 공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(103)이 형성된다. 배기홀(103)은 펌프(122)가 장착된 배기 라인(121)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(121)을 통해 배기홀(103)로 배기된다. 따라서, 공정 챔버(100)의 외부로 배출될 수 있다. 또한, 배기 과정에 의해 공정 챔버(100)의 내부공간은 소정 압력으로 감압된다. 일 예로, 배기홀(103)은 후술하는 라이너 유닛(130)의 관통홀(158)과 직접 통하는 위치에 제공될 수 있다.
공정 챔버(100)의 측벽에는 개구(104)가 형성된다. 개구(104)는 공정 챔버(100) 내부로 기판이 출입하는 통로로 기능한다. 개구(104)는 도어 어셈블리(미도시됨)에 의해 개폐된다. 일 예에 의하면, 도어 어셈블리(미도시됨)는 외측 도어, 내측 도어, 그리고 연결판을 가진다. 외측 도어는 공정 챔버의 외벽에 제공된다. 내측 도어는 공정 챔버의 내벽에 제공된다. 외측 도어와 내측 도어는 연결판에 의해 서로 고정 결합된다. 연결판은 개구를 통해 공정 챔버의 내측에서 외측까지 연장되게 제공된다. 도어 구동기은 외측 도어를 상하 방향으로 이동시킨다. 도어 구동기는 유공압 실린더나 모터를 포함할 수 있다.
공정 챔버(100)의 내부 중 아래 영역에는 지지 유닛(200)이 위치한다. 지지 유닛(200)은 정전기력에 의해 기판(W)을 지지한다. 이와 달리 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.
지지 유닛(200)은 지지판(210), 링 어셈블리(260), 그리고 가스 공급 라인부(270)를 가진다. 지지판(210)에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(210)은 베이스(220)와 정전 척(240)을 가진다. 정전 척(240)은 정전기력에 의해 기판(W)을 그 상면에 지지한다. 정전 척(240)은 베이스(220) 상에 고정결합된다.
링 어셈블리(260)는 링 형상으로 제공된다. 링 어셈블리(260)는 지지판(210)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 일 예로, 링 어셈블리(260)는 정전 척(240)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 링 어셈블리(260)는 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 일 예에 의하면, 링 어셈블리(260)는 포커스 링(262)과 절연 링(264)을 가진다. 포커스 링(262)은 정전 척(240)을 감싸도록 제공되며 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 절연 링(264)는 포커스 링(262)을 감싸도록 제공된다. 선택적으로 링 어셈블리(260)는 플라즈마에 의해 정전 척(240)의 측면이 손상되는 것을 방지하도록 포커스 링(262)의 둘레에 밀착되게 제공되는 에지 링(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상술한 바와 달리 링 어셈블리(260)의 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
가스 공급 라인부(270)는 가스 공급원(272)과 가스 공급 라인(274)을 포함한다. 가스 공급 라인(274)은 링 어셈블리(260)와 지지판(210) 사이에 제공된다. 가스 공급 라인(274)은 링 어셈블리(260)의 상면 또는 지지판(210)의 가장자리 영역에 잔류하는 이물질을 제거하도록 가스를 공급한다. 일 예로, 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다. 선택적으로, 다른 가스 또는 세정제를 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(274)은 지지판(210) 내부에서 포커스 링(262)과 정전 척(240) 사이로 연결되도록 형성될 수 있다. 이와 달리, 가스 공급 라인(274)은 포커스 링(262) 내부에서 제공되어, 포커스 링(262)과 정전 척(240) 사이로 연결되도록 절곡되는 구조일 수 있다.
일 예에 의하면, 정전 척(240)은 세라믹 재질로 제공되고, 포커스 링(262)은 실리콘 재질로 제공되고, 절연 링(264)은 쿼츠 재질로 제공될 수 있다. 정전 척(240) 또는 베이스(220) 내에는 공정 진행 중 기판(W)을 공정 온도로 유지하도록 하는 가열 부재(282) 및 냉각 부재(284)가 제공될 수 있다. 가열 부재(282)는 열선으로 제공될 수 있다. 냉각 부재(284)는 냉매가 흐르는 냉각 라인으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 가열 부재(282)는 정전 척(240)에 제공되고, 냉각 부재(284)는 베이스(220)에 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100) 내부로 공정가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 저장부(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 분배기()를 가진다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)와 가스 유입 포트(미도시됨)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)에 저장된 공정 가스를 가스 유입 포트(미도시됨)에 공급한다. 일 예로, 가스 유입 포트는 상부 전극(420)의 상부에 형성될 수 있다. 선택적으로, 가스 공급 라인(320)은 상부 전극(420)의 상부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(320)에는 그 통로를 개폐하거나, 그 통로를 흐르는 유체의 유량을 조절하는 밸브(322)가 설치될 수 있다.
가스 공급 라인(320)은 중앙 가스 공급 라인(322) 및 가장자리 가스 공급 라인(324)을 가질 수 있다. 중앙 가스 공급 라인(322)은 상부 전극(420)의 중앙 영역으로 공정 가스를 공급한다. 가장자리 가스 공급 라인(324)은 상부 전극(420)의 가장자리 영역으로 공정 가스를 공급한다. 분배기(330)는 중앙 가스 공급 라인(322) 및 가장자리 가스 공급 라인(324)로 공급되는 공정 가스의 양을 분배할 수 있다.
플라즈마 생성 유닛(400)은 방전 공간에 머무르는 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 방전 공간은 공정 챔버(100) 내에서 지지 유닛(200)의 상부 영역에 해당된다. 플라즈마 생성 유닛(400)은 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스를 가질 수 있다.
플라즈마 생성 유닛(400)은 상부 전극부(420), 하부 전극(440), 그리고 고주파 전원(460)을 가진다. 상부 전극부(420)과 하부 전극(440)은 서로 상하 방향으로 대향되게 제공된다. 상부 전극부(420)는 샤워 헤드(422) 및 상부 전극(424)을 가진다. 샤워 헤드(422)는 정전 척(240)과 대향되게 위치되고, 정전 척(240)보다 큰 직경으로 제공될 수 있다. 샤워 헤드(422)는 홀(422a) 및 체결 부재(422b)를 가진다. 공정 가스는 홀들(422a)을 통해 분사된다. 체결 부재(422b)는 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424)을 결합시킨다. 체결 부재(422b)는 복수 개 제공될 수 있다. 체결 부재(422b)는 볼트로 제공될 수 있다. 선택적으로, 체결 부재(422b)는 다른 종류의 체결 부재로 제공될 수 있다. 상부 전극(424)은 샤워 헤드(422)의 상부에 제공된다. 상부 전극(424)은 샤워 헤드(422)와 대향되게 제공되고, 샤워 헤드(422)와 결합된다. 상부 전극(424)은 샤워 헤드(422)와 전기적으로 연결되도록 샤워 헤드(422)에 접촉되게 제공될 수 있다. 상부 전극(424)의 내부에는 공정 가스가 흐르는 관통홀(424a,424b)이 형성된다. 다시 도 1을 참조하면, 관통홀(424a,424b)은 중앙 가스 공급 라인(322)과 연통되는 중앙 관통홀(424a) 및 가장자리 가스 공급 라인(324)과 연통되는 가장자리 관통홀(424b)을 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 샤워 헤드(422)는 실리콘으로 제공될 수 있다. 선택적으로 샤워 헤드(422)는 금속 재질로 제공될 수 있다.
하부 전극(440)은 정전 척(240) 내에 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 상부 전극부(420)는 접지(429)되고, 하부 전극(440)에는 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다. 선택적으로 상부 전극부(420)에 고주파 전원(460)이 연결되고 하부 전극(440)이 접지될 수 있다. 또한, 선택적으로 상부 전극부(420) 및 하부 전극(440) 모두에 고주파 전원(460)이 연결될 수 있다. 일 예에 의하면, 고주파 전원(460)은 상부 전극부(420) 또는 하부 전극(440)에 연속적으로 전력을 인가하거나 펄스로 전력을 인가할 수 있다.
검사 유닛(600)은 광섬유(610), 광원(620) 및 측정부(630)를 포함한다. 검사 유닛(600)은 광을 이용하여 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424) 간의 체결 상태를 검사할 수 있다. 구체적으로, 광섬유(610)가 상부 전극(424)과 샤워 헤드(422) 사이에 배치될 수 있으며, 측정부(630)는 광원(620)으로부터 조사된 광이 광섬유(610)를 통과하면, 광섬유(610)를 통과한 광을 감지하여 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424)의 체결 상태를 모니터링할 수 있다.
검사 유닛(600)은 감지된 광의 위상 변화를 산출하고, 광의 위상 변화에 근거하여 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424) 간의 체결 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 검사 유닛(600)은 감지된 광의 위상 변화가 기설정된 값을 초과하는 경우 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424) 간의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 검사 유닛(600)에서 광원(620)은 공정 챔버(100)의 일측에 설치되고, 측정부(630)는 광원(620)의 반대편에 설치되어, 광원(620)으로부터 조사되어 광섬유(610)를 통과한 광을 수광할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 광원(620) 및 측정부(630)의 위치는 광섬유(610)로 광을 조사하고, 광섬유(610)를 통과한 광을 수광할 수 있는 다양한 위치에 설치될 수 있다. 또한, 광섬유(610)는 샤워 헤드(422)의 상면에 나선 형상으로 제공될 수 있다.
다른 예로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광섬유(610)는 포커스 링(262)과 절연 링(264) 사이에 배치되어, 검사 유닛(600)이 포커스 링(262)과 절연 링(264) 간의 체결 상태를 검사할 수 있다. 구체적으로, 광섬유(610)가 포커스 링(262)과 절연 링(264) 사이에 배치되고, 광원(620)으로부터 조사된 광이 광섬유(610)를 통과하면, 측정부(630)는 광섬유(610)를 통과한 광을 감지하여 포커스 링(262)과 절연 링(264)의 체결 상태를 모니터링할 수 있다.
또 다른 예로, 광섬유(610)는 절연 링(264)의 하부에 배치되어, 검사 유닛(600)이 절연 링(264)의 조립 평행도를 검사할 수도 있다. 즉, 광섬유(610)는 샤워 헤드(422) 외에 포커스 링(262), 절연 링(264) 등에 배치되어, 포커스 링(262)과 절연 링(264) 간의 체결 상태를 검사하거나 절연 링(264)의 조립 평행도에 문제가 있는지 여부를 검사할 수 있으며, 그 외에도 광섬유(610)는 기판 처리 장치(10) 내의 다양한 부품에 배치되어, 체결 상태의 이상 여부 등을 모니터링할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 검사 유닛(600)은 광섬유(610)를 샤워 헤드(422), 포커스 링(262) 등에 배치하고, 광섬유(610)를 통과한 광을 감지하여, 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424)의 체결 상태, 포커스 링(262)과 절연 링(264)의 체결 상태 등을 정확하게 검사할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광섬유의 배치 위치를 나타내는 도면이다.
일 예로, 광섬유(610)는 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상부 전극(424)의 하부에 복수의 홈(424a)이 형성될 수 있고, 샤워 헤드(422) 상부에 복수의 홈(422a)이 형성될 수 있다. 그리고 복수의 홈(422a, 424a) 사이에는 광섬유(610)가 배치될 수 있다. 샤워 헤드(422)에 형성되는 복수의 홈(422a)은 샤워 헤드(422)의 복수의 홀들 사이에 형성될 수 있다.
샤워 헤드(422)에 형성되는 홈(422a)은 도 3과 같이, 샤워 헤드(422)의 상부에서 볼 때 나선 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 샤워 헤드(422)의 상부에서 볼 때 나선 형상의 홈이 형성되며, 광섬유(610)가 샤워 헤드(422)에 형성되는 홈(422a)에 나선 형상으로 배치될 수 있다. 이에 따라, 광섬유(610)를 통과한 광을 감지하여 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424)의 체결 상태에 이상이 있는 위치를 정확히 판단할 수 있다. 또는, 도면에 도시된 것과 달리 샤워 헤드(422)에 형성되는 홈(422a)은 링 형상으로 마련되고, 광섬유(610)가 링 형상으로 배치될 수도 있다.
다른 예로, 광섬유(610)는 포커스 링(262)과 절연 링(264) 사이에 배치될 수 있다. 절연 링(264)의 상부에 복수의 홈(264a)이 형성되고, 포커스 링(262)의 하부에 복수의 홈(262a)이 형성되어, 복수의 홈(262a, 264a) 사이에는 광섬유(610)가 배치될 수 있다. 또한, 절연 링(264)에 형성되는 복수의 홈(264a)은 일정거리만큼 이격될 수 있으며, 상부에서 볼 때 나선 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 광섬유(610)가 포커스 링(262)과 절연 링(264) 사이에 나선 형상으로 배치되어, 포커스 링(262)과 절연 링(264)의 체결 상태에 이상이 있는 위치를 정확히 판단할 수 있다.
이하에서는 샤워 헤드(422)와 절연 링(264)을 하부 플레이트(720)로, 상부 전극(424)과 포커스 링(262)을 상부 플레이트(710)로 지칭하기로 한다. 그리고 상부 플레이트(710)에 형성되는 홈을 상부 홈(710a)으로, 하부 플레이트에 형성되는 홈을 하부 홈(720a)으로 지칭하기로 한다.
상부 홈(710a)과 하부 홈(720a)은 모두 단면이 반원과 유사한 형상으로 마련될 수 있다. 그리고 상부 플레이트(710)와 하부 플레이트(720)가 서로 맞닿는 경우에 상부 홈(710a)의 최고점과 하부 홈(720a)의 최저점 사이의 간격은 광섬유(610)의 직경보다 다소 작게 마련될 수 있다. 이는 상부 플레이트(710)와 하부 플레이트(720)가 서로 이격되는 상태로 결합되는 경우 상부 홈(710a) 또는 하부 홈(720a)과 광섬유(610) 사이에 간격이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
상부 플레이트(710)와 하부 플레이트(720)가 서로 접촉하거나 근접하도록 결합되는 경우 상부 홈(710a)의 최고점과 하부 홈(720a)의 최저점 사이의 간격은 광섬유(610)의 직경보다 작게 되고, 광섬유(610)는 상하 방향으로 힘을 받아서 변형이 발생한다. 이처럼 상부 플레이트(710)와 하부 플레이트(720)의 체결 상태가 균일하지 못하고, 상부 플레이트(710)와 하부 플레이트(720) 사이의 이격 거리가 서로 달라지는 경우 광섬유(610)를 따라 진행하는 광의 위상이 변하게 된다. 이러한 광의 위상 변화를 통해 상부 플레이트(710)와 하부 플레이트(720)의 체결 상태의 이상 여부를 검사할 수 있다.
도 4는 광섬유가 배치되는 홈의 형상을 달리하는 제1 변형 실시 예를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에서 광섬유가 변형되는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4와 도 5를 참고하면, 상부 홈(710a)과 하부 홈(720a)의 단면은 폭 방향으로 연장되는 타원 형상의 일부 형상으로 마련될 수 있다. 따라서, 단면이 원형으로 마련되는 광섬유(610)의 측면에 이격 공간이 발생하게 된다. 이는 상부 플레이트(710)와 하부 플레이트(720)가 결합하면서 광섬유(610)가 상하 방향으로 압력을 받아 변형되는 것을 허용하기 위함이다.
도 5를 참고하면, 상부 플레이트(710)와 하부 플레이트(720)가 서로 접촉하거나 근접하도록 결합되면 광섬유(610)의 단면이 타원 형상으로 변형될 수 있다.
도 6은 광섬유가 배치되는 홈의 형상을 달리하는 제2 변형 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 6을 참고하면, 하부 홈(720a)의 깊이는 상부 홈(710a)의 깊이보다 크게 마련될 수 있다. 그리고 하부 홈(720a)의 입구부는 단면이 원형으로 마련되는 광섬유(610)가 삽입되기 용이하도록 광섬유(610)의 직경과 같거나 그보다 넓게 마련될 수 있다. 이처럼 하부 홈(720a)의 깊이를 상부 홈(710a)의 깊이보다 더 크게 하는 것은 상부 플레이트(710)와 하부 플레이트(720)가 결합하는 때에 측방으로 작용하는 힘에 의해 광섬유(610)가 이탈하는 것을 방지하기 위함이다. 한편, 도면과 달리 상부 홈(710a)은 삭제될 수도 있다.
다음으로 검사 유닛(600)을 이용하여 샤워 헤드(422)와 상부 전극(422)의 체결 상태를 검사하는 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광섬유를 통과한 광을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
예를 들어, 도 7을 참고하면, 상부 전극(424)의 7시 방향에서 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424)의 체결 상태에 이상이 있는 경우, 검사 유닛(600)에서 검출되는 광의 위상 변화가 7시 방향 및 7시 방향의 반대편인 2시 방향에서 발생할 수 있다. 즉, 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424)의 체결 상태에 문제가 발생하면, 체결 상태에 문제가 발생한 위치를 통과하는 광의 위상에 변화가 생기며, 체결 상태에 문제가 발생한 반대편에서도 체결 상태의 비대칭으로 인하여 해당 위치를 통과하는 광의 위상에 변화가 생기므로, 검사 유닛(600)은 광의 위상 변화에 기초하여 샤워 헤드(422)와 상부 전극(424) 간의 체결 상태에 이상이 있는 위치를 판단할 수 있다.
도 8는 본 발명의 일 실시 에에 따른 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
우선, 상부 전극과 샤워 헤드 사이에 배치되는 광섬유에 광을 조사한다(S510).
이어서, 광섬유에 조사된 광이 광섬유를 통과하면, 광섬유를 통과한 광을 감지하여 샤워 헤드와 상부 전극의 체결 상태를 모니터링한다(S520). 구체적으로, 광섬유를 통과한 광의 위상 변화를 산출하고, 광의 위상 변화에 근거하여 샤워 헤드와 상부 전극 간의 체결 상태를 판단할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 상부 전극과 샤워 헤드 사이에 광섬유를 배치하고 광섬유를 통과한 광을 감지하여 용이하고 정확하게 샤워 헤드와 상부 전극 간의 체결 상태를 모니터링할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 검사 방법을 순차적으로 수행하는 프로그램이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 컴퓨터에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
이상에서는, 상기 실시 예에서는 플라스마를 이용하여 식각 공정을 수행하는 것으로 설명하였으나, 기판 처리 공정은 이에 한정되지 않으며, 플라스마를 이용하는 다양한 기판 처리 공정, 예컨대 증착 공정, 애싱 공정, 그리고 세정 공정 등에도 적용될 수 있다. 또한, 본 실시 예에서는 플라즈마 생성 유닛이, 용량 결합형 플라즈마(capacitive coupled plasma) 소스로 제공되는 구조로 설명하였다. 그러나, 이와 달리, 플라즈마 생성 유닛은 유도 결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma)으로 제공될 수 있다. 유도 결합형 플라즈마는 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 기판 처리 장치는 추가적으로 플라즈마 경계 제한 유닛을 포함할 수 있다. 플라즈마 경계 제한 유닛은, 일 예로, 링 형상으로 제공될 수 있으며, 방전 공간을 감싸도록 제공되어 플라즈마가 그 외측으로 빠져나가는 것을 억제할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 공정 챔버 200: 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 400: 플라즈마 생성 유닛
422: 샤워 헤드 424: 상부 전극
610: 광섬유 620: 광원
630: 측정부
300: 가스 공급 유닛 400: 플라즈마 생성 유닛
422: 샤워 헤드 424: 상부 전극
610: 광섬유 620: 광원
630: 측정부
Claims (16)
- 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 지지 유닛;
상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
상기 공정 가스가 흐르는 관통홀이 형성되는 상부 전극 및 상기 상부 전극의 하부에 제공되며, 상기 공정 가스를 상기 처리 공간으로 분사하는 홀이 형성되는 샤워 헤드를 포함하는 플라즈마 생성 유닛; 및
상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛;을 포함하되,
상기 검사 유닛은,
상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이에 배치되는 광섬유;
상기 광섬유에 광을 조사하는 광원; 및
상기 광섬유를 통과한 광의 위상 변화를 감지하고, 상기 광의 위상 변화가 기설정된 범위를 초과하는 경우 상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단하는 측정부;를 포함하는 기판 처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 광섬유는 상기 샤워 헤드의 상부에 형성되는 하부 홈과 상기 상부 전극의 하부에 형성되는 상부 홈의 사이에 개재되는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 광섬유는,
상기 샤워 헤드의 상면에 나선 형상으로 형성되는 하부 홈에 배치되는 기판 처리 장치. - 제4항에 있어서,
상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극이 밀착하였을 때, 상기 상부 홈의 최고점과 상기 하부 홈의 최저점 사이의 간격은 상기 광섬유의 직경보다 작게 마련되는 기판 처리 장치. - 제6항에 있어서,
상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극이 체결되면서 부분적으로 상기 광섬유에 압력을 제공하여 상기 광섬유가 일부 변형되는 기판 처리 장치. - 제6항에 있어서,
상기 상부 홈과 상기 하부 홈의 단면은 폭 방향으로 연장되는 타원의 일부 형상으로 마련되는 기판 처리 장치. - 제6항에 있어서,
상기 하부 홈의 깊이는 상기 상부 홈의 깊이보다 더 크게 마련되는 기판 처리 장치. - 샤워 헤드에 형성된 홀을 통해 가스를 공급하여 기판을 처리하는 장치에서 상기 샤워 헤드와 그 상부에 제공된 상부 전극 간의 체결 상태를 검사하되,
상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이에 광섬유를 배치하고,
상기 광섬유에 조사되는 광의 위상 변화를 감지하고, 상기 광의 위상 변화가 기설정된 범위를 초과하는 경우 상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단하는 검사 방법. - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 판단은, 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극을 체결하고 공정을 처리하기 전에 수행되는 검사 방법. - 제10항에 있어서,
상기 판단은, 상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극을 체결하고 상기 가스를 상기 기판에 공급하여 기판을 처리하는 도중에 수행되는 검사 방법. - 제13항에 있어서,
상기 샤워 헤드와 상기 상부 전극 간의 체결 상태에 이상이 있는 경우, 상기 가스의 공급을 중단하는 검사 방법. - 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버;
상기 공정 챔버 내부에 위치하며, 기판을 지지하는 지지 유닛;
상기 공정 챔버 내부로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
상기 공정 가스를 이용하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 유닛;
상기 지지 유닛의 둘레를 감싸는 절연 링 및 상기 플라즈마를 기판에 집중시키는 포커스 링을 포함하는 링 어셈블리; 및
상기 절연 링과 상기 포커스 링의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛;을 포함하되,
상기 검사 유닛은,
상기 절연 링과 상기 포커스 링 사이에 배치되는 광섬유;
상기 광섬유에 광을 조사하는 광원; 및
상기 광섬유를 통과한 광의 위상 변화를 감지하고, 상기 광의 위상 변화가 기설정된 범위를 초과하는 경우 상기 절연 링과 상기 포커스 링의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단하는 측정부;를 포함하는 기판 처리 장치. - 절연 링 및 포커스 링을 포함하는 링 어셈블리에 의해 기판의 가장자리 영역을 지지하는 기판 처리 장치에서 상기 절연 링과 그 상부에 제공된 상기 포커스 링 간의 체결 상태를 검사하되,
상기 절연 링과 상기 포커스 링 사이에 광섬유를 배치하고,
상기 광섬유에 조사되는 광의 위상 변화를 감지하고, 상기 광의 위상 변화가 기설정된 범위를 초과하는 경우 상기 절연 링과 상기 포커스 링의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단하는 검사 방법.
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