KR102232784B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는, 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 가지는 공정 챔버, 처리 공간 내에서 기판을 지지하도록 제공된 기판 지지 유닛 및 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 모니터링하는 검출 유닛;을 포함하되, 검출 유닛은, 처리 공간에서 생성되는 광을 수신하여 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 검출하는 검출 부재, 공정 챔버와 검출 부재 사이에 제공되고 공정 챔버에서의 광을 검출 부재로 전달하는 광로를 가지는 연결 부재 및 광로 상에 설치되어 광이 검출 부재에 입사되는 입사 광량을 조절하는 조절 부재를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 공정 챔버 내 기판의 처리 상태를 모니터링하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
플라즈마를 이용한 반도체 제조 장치는 플라즈마를 발생시키는 전극의 구성에 따라 마주보는 평행판 사이에 RF 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 CCP(capacitively coupled plasma) 방식, 반응관 외부의 코일에 RF 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시키는 ICP(inductively coupled plasma) 방식, RF 전력과 자기장을 결합시켜 플라즈마를 발생시키는 MERIE(magnetically enhanced reactive ion etching) 방식, 마이크로파와 자기장을 결합시켜 플라즈마를 발생시키는 ECR(electron cyclotron resonance) 방식 등이 있다.
밀폐된 공간을 제공하는 공정 챔버에 가스를 공급하여, 공정 챔버 내부의 전극에 RF 전력을 인가하여 전기장을 형성하면, 가스는 전기장에 의해 활성화되면서 플라즈마 상태로 변환되고, 플라즈마 상태의 이온은 전극에 위치하는 웨이퍼 상의 박막과 반응하여 이 웨이퍼 상의 박막을 원하는 소정의 형상으로 식각시킬 수 있다.
이 때, 플라즈마를 이용하거나, 준대기압상태에서 플라즈마없이 공정을 진행하는 반도체 제조장치에 있어서, 공정이 원하는대로 진행되도록 하기 위해서는 실시간으로 공정을 모니터링하고 제어하는 것이 필요한데, 이는 플라즈마를 사용하거나 또는 플라즈마를 사용하지 않는 식각, CVD 공정에서 많은 반응부산물이 생성되며, 상기 생성되는 반응부산물들은 사용되는 반응가스나 포토레지스트 등과 반응하여 고분자물질(polymer)을 생성시키게 되고, 이러한 고분자물질이 기판 표면이나 공정 챔버의 내벽에도 부착되기 때문에 공정 파라미터의 변동 및 파티클 발생을 초래하고, 이에 따라 반도체 제조공정 수행 중 기판의 디펙트 요인이 되어 수율 저하를 초래할 수 있기 때문이다.
따라서, 이와 같은 디펙트 요인을 감소시키도록 반도체 제조장치에서는 챔버 내부를 관찰하기 위한 뷰포트(View port)를 통해 플라즈마와 기판 표면막질의 반응으로부터 발생되는 특정 파장의 광을 광 센서를 통하여 모니터링 한다. 건식스트립 제조 장비에선 주로 광을 감지하여 공정의 종료 지점을 파악하는 EPD(End Point Detection)와 광 스팩트럼을 통해 반응에 기여하는 가스를 파악할 수 있는 OES(Optical Emission Spectroscopy) 등을 활용한다.
다만, 종래의 광 센서는 출력 범위를 초과하는 높은 광량이 입사되는 경우 포화된 데이터 값을 출력하므로, 이 경우 공정 처리의 모니터링이 불가능한 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 공정 처리 상태를 모니터링하기 위한 검출 유닛에 입사되는 광의 입사 광량을 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서, 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 가지는 공정 챔버, 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하도록 제공된 기판 지지 유닛 및 상기 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 모니터링하는 검출 유닛을 포함하되, 상기 검출 유닛은, 상기 처리 공간에서 생성되는 광을 수신하여 상기 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 검출하는 검출 부재, 상기 공정 챔버와 상기 검출 부재 사이에 제공되고 상기 공정 챔버에서의 광을 상기 검출 부재로 전달하는 광로를 가지는 연결 부재 및 상기 광로 상에 설치되어 상기 광이 상기 검출 부재에 입사되는 입사 광량을 조절하는 조절 부재를 포함한다.
여기서, 상기 조절 부재는, 렌즈 및 상기 광로의 길이 방향으로 상기 렌즈를 이동시키는 구동 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 렌즈는, 오목 렌즈일 수 있다.
여기서, 상기 조절 부재는, 상기 구동 부재를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는, 상기 입사 광량이 기설정된 값보다 큰 경우 상기 오목 렌즈를 상기 검출 부재로부터 멀어지는 방향으로 이동되도록 상기 구동 부재를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 구동 부재는, 상기 광로에 삽입되고 내측면에 나사산이 형성된 바디, 외측면에 상기 바디의 나사산과 결합되는 나사산이 형성된 프레임 및 상기 프레임을 상기 바디의 회전 방향에 대해 고정시키고 상기 바디의 회전에 의해 상기 프레임이 상기 광로의 길이 방향으로 이동하도록 상기 프레임에 결합되는 지지 부재를 포함하고, 상기 렌즈는, 상기 프레임에 고정 설치될 수 있다.
여기서, 상기 구동 부재는, 상기 바디를 회전시키는 회전 부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 회전 부재는, 외측면에 상기 바디의 회전량을 측정하기 위한 측정부가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 측정부는, 복수의 마크가 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 조절 부재는, 상기 광로 상에 제공된 홀의 크기가 그 중심축을 중심으로 변경 가능하게 제공되는 조리개를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 조절 부재는, 상기 조리개를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는, 상기 입사 광량이 기설정된 값보다 큰 경우 상기 홀의 크기가 그 중심축을 중심으로 작아지도록 상기 조리개를 제어할 수 있다.
여기서, 상기 조리개는, 외측면에 상기 바디의 회전량을 측정하기 위한 측정부가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 측정부는, 복수의 마크가 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 검출 유닛은, 상기 광에서 특정 파장을 통과시키는 필터, 상기 광을 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드 및 상기 전기 신호를 증폭하는 증폭기(AMP) 회로를 더 포함하고, 상기 조절 부재는, 상기 필터와 상기 공정 챔버 사이에 제공될 수 있다.
또한, 상기 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛 및 상기 가스를 여기시켜 상기 처리 공간 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 검출 부재는, 종점 검출 장치(EPD: End Point Detector)일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서, 상기 조절 부재를 이용하여 상기 검출 부재에 입사되는 광의 입사 광량을 조절하는 단계, 상기 기판을 공정 처리하는 단계 및 상기 광을 이용하여 상기 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 검출하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 공정 처리하는 단계는, 상기 기판을 플라즈마 처리할 수 있다.
여기서, 상기 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 검출하는 단계는, 상기 광을 이용하여 상기 플라즈마 처리의 종점을 검출하고, 상기 종점을 이용하여 기판의 처리 상태를 검출할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 공정 처리 상태를 모니터링하기 위한 검출 유닛에 입사되는 광의 입사 광량을 조절하여 다양한 출력의 광량이 발생하는 여러 공정에서 하나의 검출 유닛으로 기판의 처리 상태를 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 렌즈 및 구동 부재의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조리개의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 검출 유닛의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 실시 예에서 기판(W)은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 기판(W)은 유리 기판 등과 같이 다른 종류의 기판일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 기판 처리 장치는 플라즈마 또는 가스를 이용하여 애싱, 증착 또는 식각 등의 공정을 수행하는 장치일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1)에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1)를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참고하면, 기판 처리 장치(1)는 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400), 배플(500) 그리고 검출 유닛(600)을 포함할 수 있다.
공정 챔버(100)는 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 가진다. 일 실시 예에 따르면, 공정 챔버(100)는 처리실(120)과 플라즈마 발생실(140)을 제공할 수 있다. 처리실(120)은 플라즈마에 의해 기판(10)이 처리되는 공간을 제공한다. 플라즈마 발생실(140)은 가스 공급 유닛(300)이 공급한 가스로부터 플라즈마가 발생되는 공간을 제공한다.
처리실(120)은 내부에 상부가 개방된 공간을 가진다. 처리실(120)은 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 처리실(120)의 측벽에는 기판 유입구(미도시)가 형성된다. 기판(10)은 기판 유입구를 통하여 처리실(120) 내부로 출입한다. 기판 유입구(미도시)는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 처리실(120)의 바닥면에는 배기 홀(122)이 형성된다. 배기 홀(122)에는 배기 라인(124)이 연결된다. 배기 라인(124)에는 펌프(126)가 설치된다. 펌프(126)는 처리실(120) 내 압력을 공정 압력으로 조절한다. 처리실(120) 내 잔류 가스 및 반응 부산물은 배기 라인(124)을 통해 처리실(120) 외부로 배출된다.
처리실(120)의 일측벽에는 윈도우(128)가 제공된다. 윈도우(128)의 외측에는 검출 유닛(600)의 검출기(610)가 설치된다. 윈도우(128)는 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 상태 및 플라즈마 공정 진행시 발생되는 방사광을 검출할 수 있도록 투명한 석영 소재로 이루어질 수 있다.
플라즈마 발생실(140)은 처리실(120)의 외부에 위치한다. 일 예에 의하면, 플라즈마 발생실(140)은 처리실(120)의 상부에 위치되며 처리실(120)에 결합된다. 플라즈마 발생실(140)은 방전실(142)과 확산실(144)을 가진다. 방전실(142)과 확산실(144)은 상하 방향으로 순차적으로 제공된다. 방전실(142)은 중공의 원통 형상을 가진다. 상부에서 바라볼 때 방전실(142) 내 공간은 처리실(120) 내 공간 보다 좁게 제공된다. 방전실(142) 내에서 가스로부터 플라즈마가 발생된다. 확산실(144) 내 공간은 아래로 갈수록 점진적으로 넓어지는 부분을 가진다. 확산실(144)의 하단은 처리실(120)의 상단과 결합되며, 이들 사이에는 외부와의 밀폐를 위해 실링 부재(미도시)가 제공된다.
공정 챔버(100)는 도전성 재질로 제공된다. 공정 챔버(100)는 접지라인(123)을 통해 접지될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 공정 챔버(100)의 처리 공간 내에서 기판(10)을 지지한다. 일 실시 예에 따르면, 기판 지지 유닛은 정전척(electrode chuck)이 사용될 수 있다. 기판 지지 유닛(200)은 척(220)과 지지축(240) 그리고 리프트 핀 어셈블리(260)를 포함할 수 있다.
척(220)은 처리실(120)내에 위치되며 원판 형상으로 제공된다. 척(220)은 지지축(240)에 의해 지지된다. 척(220)의 내부에는 전극(electrode, 미도시)이 구비된다. 전극은 외부에서 인가된 전원(sources of electricity , 미도시)에 의해 정전기력을 발생시켜 기판(W)을 척(220)에 흡착시킨다. 선택적으로, 척(220)의 내부에는 히터(heater, 미도시) 및 쿨링(cooling)부재(미도시)가 제공될 수 있다. 히터는 열을 발생하여, 공정처리에 제공되는 기판(W)을 소정온도까지 가열한다. 그리고, 쿨링부재는 공정처리가 완료된 기판(W)을 소정온도로 강제냉각시킨다.
척(220)에는 상하로 관통하는 핀 홀(219)들이 형성된다. 핀 홀(219)들은 적어도 세 개 이상 형성된다. 각각의 핀 홀(219)들에는 리프트 핀 어셈블리(260)의 리프트 핀(262)이 제공된다. 리프트핀(262)은 핀 홀(219)을 따라 상하방향으로 이동하여 척(220)의 상면으로 기판(W)을 로딩시키거나, 상면으로부터 기판(W)을 언로딩시킨다.
예컨대, 기판(W)은 척(220)에 지지된 상태(핀 다운 공정;pin down process)(도 4 참조) 및 리프트 핀 어셈블리(260)의 리프트핀(262)들에 의해 척(220)으로부터 들어올린 상태(핀 업 공정; pin up process)(도 5 참조)에서 플라즈마 처리될 수 있다.
참고로, 리프트 핀 어셈블리(260)는 외부에서 공정 챔버(100) 내로 반송된 로봇(도시되지 않음)으로부터 기판(W)을 인수받아 이를 척(220) 상으로 로딩하거나, 공정이 완료된 기판(W)을 척(220)으로부터 언로딩하고 이를 로봇으로 인계한다. 리프트 핀 어셈블리(260)는 리프트 핀(262)들, 지지부재(264), 그리고 실린더 유닛(266)을 포함할 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 배플(500)의 상부로 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 방전실(142)의 상부에 제공될 수 있다. 가스 공급 유닛(300)은 하나 또는 복수개가 제공될 수 있다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급라인(320), 가스 저장부(340) 그리고 가스 포트(360)를 가진다.
가스 공급라인(320)은 가스 포트(360)에 연결된다. 가스 포트(360)는 방전실(142)의 상부에 결합된다. 가스 포트(360)를 통해 공급된 가스는 방전실(142)로 유입되고, 방전실(142)에서 플라즈마로 여기된다.
플라즈마 소스(400)는 방전실(142)에서 가스 공급 유닛(300)에 의해 공급된 가스로부터 플라즈마를 발생시킨다. 일 예에 의하면, 플라즈마 소스(400)는 유도 결합형 플라즈마 소스일 수 있다. 플라즈마 소스(400)는 안테나(420)와 전원(440)을 가진다.
안테나(420)는 방전실(142)의 외부에 제공되며 방전실(142)의 측면을 복수 회 감싸도록 제공된다. 안테나(420)의 일단은 전원(440)에 연결되고, 타단은 접지된다.
전원(440)은 안테나(420)에 전력을 인가한다. 일 예에 의하면, 전원(440)은 안테나(420)에 고주파 전력을 인가할 수 있다.
배플(500)은 기판 지지 유닛(2000)의 상부에 위치한다. 예를 들면, 배플(500)은 확산실(144)의 하단에 제공된다. 플라즈마는 분사 홀(530)들을 통해 확산실(144)에서 처리실(120)내로 공급된다. 배플(500)은 확산실(144) 하단의 내측 직경보다 큰 직경으로 제공된다. 배플(500)은 접지된다. 일 예에 의하면, 배플(500)은 챔버(100)에 접촉되도록 제공되어, 챔버(100)를 통해 접지될 수 있다. 선택적으로, 배플(500)은 별도의 접지 라인에 직접 연결될 수 있다. 배플(500)은 원판형으로 제공될 수 있다.
배플(500)에는 그 상단부터 하단까지 연장되는 복수개의 분사 홀(530)이 형성된다. 분사 홀(530)들은 배플(500)의 각 영역에 대체로 동일한 밀도로, 그리고 동일한 직경으로 형성될 수 있다. 선택적으로 분사 홀(530)들은 배플(500)의 영역에 따라 상이한 직경으로 형성될 수 있다.
검출 유닛(600)은 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 모니터링할 수 있다. 일 예로, 검출 유닛(600)은 검출 부재(610), 연결 부재(620) 및 조절 부재(630)를 포함할 수 있다. 검출 유닛(600)은 기판 처리 공정의 종료 시점을 검출하는 종점 검출 장치(EPD: End Point Detector)일 수 있다.
검출 부재(610)는 선택적으로, 공정 챔버(100)의 처리 공간 내의 측정이 요구되는 상태를 측정하는 다양한 종류의 센서가 제공될 수 있다. 일 예로, 검출 부재(610)는 공정 챔버(100)의 측벽에 형성된 윈도우(128)를 통해 처리 공간 내에서 공정 처리시 방출되는 방사광을 측정하는 광센서일 수 있다. 다만, 검출 부재(610)는 이에 한정되는 것은 아니며, 검출 부재(610)는 기판 지지 유닛(200) 상에 놓인 기판(W)으로부터 발생되는 적외선(IR)을 측정하여 기판의 온도를 측정하는 센서, 공정 챔버(100)의 처리 공간 내의 가스로부터 발생되는 적외선(IR)을 측정하여 기판의 온도를 측정하는 센서, 공정 챔버(100) 내부에서 발생되는 아킹(Arcing)을 감지하는 센서, 플라즈마의 밝기를 측정하는 센서 등이 될 수 있다.
연결 부재(620)는 공정 챔버(100)와 검출 부재(610) 사이에 제공되고 공정 챔버(100)에서의 광을 검출 부재(610)로 전달하는 광로를 가질 수 있다.
조절 부재(630)는 광로 상에 설치되어 광이 검출 부재(610)에 입사되는 입사 광량을 조절한다. 이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 조절 부재(630)가 광의 입사 광량을 조절하는 방법을 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 조절 부재(630)는 렌즈(631), 구동 부재(632) 및 제어기(639)를 포함할 수 있다. 렌즈(631)는 오목 렌즈일 수 있다. 구동 부재(632)는 광로의 길이 방향으로 렌즈(631)를 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 구동 부재(632)의 회전에 의해 렌즈(631)는 광로의 길이 방향으로 검출 부재(610)에 가까워지거나 또는 멀어지도록 이동할 수 있다. 제어기(639)는 구동 부재(632)를 제어할 수 있으며, 특히, 광이 검출 부재(610)에 입사되는 입사 광량이 기설정된 값보다 큰 경우 렌즈(631)를 검출 부재(610)로부터 멀어지는 방향으로 이동되도록 구동 부재(632)를 제어할 수 있다.
도 3을 참조하면, 구동 부재(632)는 바디(633), 회전 부재(634), 프레임(635) 및 지지 부재(636)를 포함할 수 있다. 바디(633)는 광로에 삽입되며 내측면에 나사산일 형성될 수 있다. 회전 부재(634)는 바디(633)의 외측면에 제공되어 바디(633)를 회전시킬 수 있다. 프레임(635)은 외측면에 바디(633)의 나사산과 결합되는 나사산이 형성될 수 있다. 지지 부재(636)는 프레임(635)을 바디(633)의 회전 방향에 대해 고정시키고 바디(633)의 회전에 의해 프레임(635)이 광로의 길이 방향으로 이동하도록 프레임(635)에 결합될 수 있다. 즉, 프레임(635)은 지지 부재(636)에 결합되어 바디(633)의 회전에 의해 같이 회전하지 않으며, 프레임(635) 외측면의 나사산과 바디(633) 내측면의 나사산에 의해 프레임(635)은 바디(633)의 회전에 따라 광로의 길이 방향으로 이동한다. 또한, 렌즈(631)는 프레임(635)에 고정 설치될 수 있다. 이에 따라, 렌즈(631)는 바디(633)의 회전에 의해 프레임(635)과 같이 광로의 길이 방향으로 이동할 수 있다. 회전 부재(634)의 외측면에는 바디(633)의 회전량을 측정하기 위한 측정부(637)가 제공될 수 있다. 측정부(637)는 복수의 마크가 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 바디(633)의 회전량을 측정함으로써, 바디(633)의 회전량에 따른 렌즈(631)의 이동량을 측정할 수 있다. 즉, 측정부(637)에 이해 바디(633)의 회전량을 조절하여 렌즈(631)의 이동을 제어할 수 있고, 렌즈(631)의 이동에 의해 검출 부재(610)에 입사되는 광의 입사 광량을 조절할 수 있다. 따라서, 다양한 출력의 광량이 발생하는 여러 공정에서 검출 유닛에 입사되는 광의 입사 광량을 조절하여 하나의 검출 유닛으로 기판의 처리 상태를 검출할 수 있다.
도 4를 참조하면, 조절 부재(630)는 조리개(638) 및 제어기(639)를 포함할 수 있다. 조리개(638)는 광로 상에 제공된 홀의 크기가 그 중심축을 중심으로 변경 가능하게 제공될 수 있다. 제어기(639)는 구동 부재(632)를 제어할 수 있으며, 특히, 광이 검출 부재(610)에 입사되는 입사 광량이 기설정된 값보다 큰 경우 광로 상에 제공된 홀의 크기가 그 중심축을 중심으로 작아지도록 조리개(638)를 제어할 수 있다. 조리개(638)의 외측면에는 조리개(638)의 회전량을 측정하기 위한 측정부(637)가 제공될 수 있다. 측정부(637)는 복수의 마크가 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 조리개(638)의 회전량을 측정하여 검출 부재(610)에 입사되는 광의 입사 광량을 조절할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 검출 유닛(600)은 필터(640), 포토 다이오드(650) 및 증폭기(AMP) 회로(660)를 더 포함할 수 있다. 필터(640)는 연결 부재(620)의 광로를 통하여 전달되는 광에서 특정 파장을 통과시킬 수 있다. 포토 다이오드(650)는 광을 전기 신호로 변환하여 증폭기 회로(660)로 제공할 수 있다. 증폭기 회로(660)는 전기 신호를 증폭하여 검출 부재(610)로 제공할 수 있다. 연결 부재(620)에 필터(640), 포토 다이오드(650), 증폭기 회로(660) 및 검출 부재(610)가 순차적으로 연결될 수 있으며, 조절 부재(630)의 렌즈(631) 또는 조리개(638)는 연결 부재(620)의 광로 상에서 필터(640)와 공정 챔버(100) 사이에 제공될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은, 우선 조절 부재를 이용하여 검출 부재에 입사되는 광의 입사 광량을 조절한다(S710). 여기서, 조절 부재는 렌즈 또는 조리개로 제공될 수 있으며, 렌즈를 광이 이동하는 광로의 길이 방향으로 이동시키거나 조리개의 홀의 크기를 변경하여 검출 부재에 입사되는 광의 입사 광량을 조절할 수 있다.
이어서, 기판을 공정 처리한 후(S720), 광을 이용하여 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 검출할 수 있다(S730). 여기서, S720 단계는, 기판을 플라즈마 처리하는 것일 수 있고, S730 단계는, 광을 이용하여 플라즈마 처리의 종점을 검출하고, 종점을 이용하여 기판의 처리 상태를 검출하는 것일 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 공정 처리 상태를 모니터링하기 위한 검출 유닛에 입사되는 광의 입사 광량을 조절하여 다양한 출력의 광량이 발생하는 여러 공정에서 하나의 검출 유닛으로 기판의 처리 상태를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 고주파 전력을 이용하여 처리실 외부에서 플라즈마를 발생시키고 발생된 플라즈마를 처리실 내부로 공급하여 처리 대상물을 처리하는 기판 처리 장치를 이용하여 설명하였다. 그러나 이와 달리, 본 발명의 실시 예는 기판 처리 시 공정 챔버의 처리 공간 내의 상태를 감지하는 것이 요구되는 다양한 방식의 기판 처리 장치에 적용이 가능하다. 예를 들면, 본 발명의 실시 예는 마이크로파를 이용하여 플라즈마를 발생시키는 기판 처리 장치, 처리실 내부에서 플라즈마의 발생 및 처리 대상물의 처리가 실시되는 유도 결합 플라즈마 소스 방식(ICP)을 이용한 기판 처리 장치 및 용량 결합 플라즈마 소스 방식(CCP)을 이용한 기판 처리 장치에도 적용 가능하다. 또한, 가스를 플라즈마로 여기하지 않고, 가스 자체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에도 적용 가능하다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
1: 기판 처리 장치 100: 공정 챔버
200: 기판 지지 유닛 300: 가스 공급 유닛
400: 플라스마 소스 600: 검출 유닛
610: 검출 부재 620: 연결 부재
630: 조절 부재 631: 렌즈
632: 구동 부재 638: 조리개

Claims (18)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    내부에 기판이 처리되고 상부가 개방된 처리 공간을 가지고 측벽에 윈도우가 제공되는 처리실, 그리고 상기 처리 공간으로 전달되는 플라즈마가 발생되는 공간을 제공하는 플라즈마 발생실을 포함하는 공정 챔버;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하도록 제공된 기판 지지 유닛; 및
    상기 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 모니터링하고, 상기 윈도우의 외측에 설치되는 검출 유닛;을 포함하되,
    상기 검출 유닛은,
    상기 처리 공간에서 생성되는 광을 수신하여 상기 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 검출하는 검출 부재;
    상기 공정 챔버와 상기 검출 부재 사이에 제공되고 상기 공정 챔버에서의 광을 상기 검출 부재로 전달하는 광로를 가지는 연결 부재; 및
    상기 광로 상에 설치되어 상기 광이 상기 검출 부재에 입사되는 입사 광량을 조절하는 조절 부재;를 포함하고,
    상기 조절 부재는,
    렌즈; 및
    상기 광로의 길이 방향으로 상기 렌즈를 이동시키는 구동 부재;를 포함하고,
    상기 구동 부재는,
    상기 광로에 삽입되고 내측면에 나사산이 형성된 바디;
    외측면에 상기 바디의 나사산과 결합되는 나사산이 형성된 프레임; 및
    상기 프레임을 상기 바디의 회전 방향에 대해 고정시키고 상기 바디의 회전에 의해 상기 프레임이 상기 광로의 길이 방향으로 이동하도록 상기 프레임에 결합되는 지지 부재;를 포함하고,
    상기 렌즈는, 상기 프레임에 고정 설치되는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈는, 오목 렌즈인 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 조절 부재는,
    상기 구동 부재를 제어하는 제어기;를 더 포함하되,
    상기 제어기는, 상기 입사 광량이 기설정된 값보다 큰 경우 상기 오목 렌즈를 상기 검출 부재로부터 멀어지는 방향으로 이동되도록 상기 구동 부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 부재는,
    상기 바디를 회전시키는 회전 부재;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회전 부재는, 외측면에 상기 바디의 회전량을 측정하기 위한 측정부가 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정부는, 복수의 마크가 일정 거리 이격되어 형성되는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조절 부재는,
    상기 광로 상에 제공된 홀의 크기가 그 중심축을 중심으로 변경 가능하게 제공되는 조리개를 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조절 부재는,
    상기 조리개를 제어하는 제어기;를 더 포함하되,
    상기 제어기는, 상기 입사 광량이 기설정된 값보다 큰 경우 상기 홀의 크기가 그 중심축을 중심으로 작아지도록 상기 조리개를 제어하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 조리개는, 외측면에 상기 조리개의 회전량을 측정하기 위한 측정부가 제공되는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측정부는, 복수의 마크가 일정 거리 이격되어 형성되는 기판 처리 장치.
  13. 제1항, 제3항 내지 제4항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 유닛은,
    상기 광에서 특정 파장을 통과시키는 필터;
    상기 광을 전기 신호로 변환하는 포토 다이오드; 및
    상기 전기 신호를 증폭하는 증폭기(AMP) 회로;를 더 포함하고,
    상기 조절 부재는, 상기 필터와 상기 공정 챔버 사이에 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제1항, 제3항 내지 제4항 및 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 가스를 여기시켜 상기 처리 공간 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 검출 부재는, 종점 검출 장치(EPD: End Point Detector)인 기판 처리 장치.
  16. 제1항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 조절 부재를 이용하여 상기 검출 부재에 입사되는 광의 입사 광량을 조절하는 단계;
    상기 기판을 공정 처리하는 단계; 및
    상기 광을 이용하여 상기 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 검출하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 공정 처리하는 단계는, 상기 기판을 플라즈마 처리하는 기판 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 처리 공간 내에서 기판의 처리 상태를 검출하는 단계는,
    상기 광을 이용하여 상기 플라즈마 처리의 종점을 검출하고, 상기 종점을 이용하여 기판의 처리 상태를 검출하는 기판 처리 방법.

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