KR102233467B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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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 챔버; 챔버 내에 마련되고, 정전기력에 의해 기판을 지지하는 정전척을 포함하는 포함하는 정전척; 정전척의 영역 별로 설치되어 정전기력 분포를 측정하는 다수의 압력 센서; 및 다수의 압력 센서에 의해 측정된 정전기력 분포를 기반으로 정전척의 표면 상태 및 정전척의 이상 상태 중 적어도 하나를 분석하는 분석부를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate treating apparatus and substrate treating method}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전기력에 의해 기판을 지지하는 정전척을 구비하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이때 기판을 지지하기 위하여 정전척이 사용될 수 있다. 기판과 정전척의 정전 전극 간의 정전기력에 의해 기판은 정전척 상에 지지된 상태에서 처리된다. 정전척의 표면이 이물질로 오염되는 경우, 이물질에 의해 기판과 정전척 사이에 공간이 생길 수 있으며, 이로 인해 이물질이 부착된 영역에서 기판과 정전척 간의 정전기력이 감소하여 기판과 정전척 간의 정전기력의 분포가 불균해질 수 있다. 이러한 경우, 기판의 온도가 불균일해질 수 있으며, 기판의 온도 제어를 위해 기판의 저면으로 공급되는 가스가 이물질에 의해 기판과 정전척 사이에 형성된 틈으로 누출될 수 있다.
본 발명은 기판과 정전척 간의 정전기력 분포를 측정하여 정전척 표면의 오염 상태 또는 정전척의 이상 여부를 판단할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 챔버 내에 마련되고, 정전기력에 의해 기판을 지지하는 정전척을 포함하는 포함하는 정전척; 상기 정전척의 영역 별로 설치되어 정전기력 분포를 측정하는 다수의 압력 센서; 및 상기 다수의 압력 센서에 의해 측정된 정전기력 분포를 기반으로 상기 정전척의 표면 상태 및 상기 정전척의 이상 상태 중 적어도 하나를 분석하는 분석부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다.
상기 정전척은 직류 전압이 인가되는 정전 전극을 포함하고, 상기 다수의 압력 센서는 상기 정전 전극의 상부 또는 하부에 설치될 수 있다.
상기 다수의 압력 센서는 상기 정전 전극의 반경 방향을 따라 동심을 이루도록 배열될 수 있다.
상기 다수의 압력 센서는 상기 정전 전극의 상부 또는 하부에 방사형 또는 격자 형태로 배열될 수 있다.
상기 분석부는 상기 정전기력 분포에서 다른 영역보다 정전기력이 낮은 영역에 이물질이 부착한 것으로 판단할 수 있다.
상기 분석부는 상기 다수의 압력 센서 중 가장 낮은 정전기력 측정값을 나타낸 압력 센서와, 상기 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로, 정전기력 분포가 대칭을 이루는 경우, 이물질에 의한 오염이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 분석부는 상기 다수의 압력 센서 중 가장 낮은 정전기력 측정값을 나타낸 압력 센서와, 상기 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로, 정전기력 분포가 대칭을 이루는 경우, 이물질에 의한 오염이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 정전척 상에 정전기력에 의해 기판을 지지하는 단계; 상기 정전척의 영역 별로 설치된 다수의 압력 센서에 의해 상기 기판과 상기 정전척 간의 정전기력 분포를 측정하는 단계; 및 상기 다수의 압력 센서에 의해 측정된 정전기력 분포를 기반으로 상기 정전척의 표면 상태 및 상기 정전척의 이상 상태 중 적어도 하나를 분석하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.
상기 분석하는 단계는 상기 정전기력 분포에서 다른 영역보다 정전기력이 낮은 영역에 이물질이 부착한 것으로 판단할 수 있다.
상기 분석하는 단계는 상기 다수의 압력 센서 중 가장 낮은 정전기력 측정값을 나타낸 압력 센서와, 상기 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로, 상기 정전기력 분포가 대칭을 이루는 경우, 이물질에 의한 오염이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 분석하는 단계는 상기 정전기력 분포를 기반으로 상기 정전척의 이상 여부를 판단하되, 상기 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로 상기 정전기력 분포가 대칭을 이루지 않으면서 불균일한 경우, 상기 정전척에 이상이 있거나 상기 기판의 형상이 불량한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판과 정전척 간의 정전기력 분포를 측정하여 정전척 표면의 오염 상태 또는 정전척의 이상 여부를 판단할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 압력 센서와 분석부를 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 작용효과를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 정전척의 표면에 이물질 오염 상태를 판단하는 방법을 보여주는 예시도이다.
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.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 정전척(ESC; Electro-Static Chuck)의 영역 별로 설치되는 다수의 압력 센서에 의해 정전척과 기판 간의 정전기력의 분포를 측정하고, 측정된 정전기력의 분포를 기반으로 정전척의 표면 상태 및 정전척의 이상 상태 중 적어도 하나를 분석한다. 일 실시예에서, 정전척의 표면 상태는 정전척의 표면에 이물질 오염 여부 및 오염 위치를 포함할 수 있다.
다수의 압력 센서는 정전 전극의 상부 또는 하부에 설치될 수 있다. 실시예에서, 다수의 압력 센서는 정전척의 형상 등에 따라, 정전 전극의 반경 방향을 따라 동심을 이루도록 배열되거나, 방사형 또는 격자 등의 형태로 배열될 수 있다. 압력 센서는 스트레인 게이지(strain gauge)로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 다수의 압력 센서에 의해 측정되는 정전척의 정전기력 분포를 기판으로 기판과 정전척 간의 이물질 오염 상태 또는 정전척의 이상 여부를 분석할 수 있다. 또한, 기판의 온도 제어를 위해 기판 저면으로 공급되는 열전달 매체의 누출 위험, 기판의 온도 불균일 발생 등을 사전에 감지할 수 있다.
이하에서 유도결합형 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 방식으로 플라스마를 생성하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 용량결합형 플라스마(CCP: Conductively Coupled Plasma) 방식 또는 리모트 플라스마 방식 등으로 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하며, 식각 처리 외에 세정, 증착 등의 처리를 행하는 다양한 기판 처리 장치에 적용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라스마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 정전척(200), 가스 공급 유닛(300), 플라스마 소스(400) 및 배기 유닛(700)을 포함한다.
챔버(100)는 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다. 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 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다.
하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 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 내부 공간을 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 제공된다.
라이너(130)의 상단에는 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다.
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.
정전척(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 정전척(200)은 하우징(110)의 내부에 배치된다. 정전척(200)은 기판(W)을 지지한다. 정전척(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하도록 제공될 수 있다. 정전척(200)은 지지판(220), 정전 전극(223), 유로 형성판(230), 포커스 링(240), 절연 플레이트(250) 및 하부 커버(270)를 포함한다. 정전척(200)은 챔버(100) 내부에서 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.
지지판(220)은 정전척(200)의 상단부에 위치한다. 지지판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 지지판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다.
정전 전극(223)은 지지판(220) 내에 매설된다. 정전 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 정전 전극(223)에 인가된 직류 전압에 의해 정전 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 지지판(220)에 흡착된다.
유로 형성판(230)은 지지판(220)의 하부에 위치된다. 지지판(220)의 저면과 유로 형성판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 유로 형성판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 유로 형성판(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함할 수 있다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 기판(W)과 지지판(220) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 유로 형성판(230)을 냉각한다. 유로 형성판(230)은 냉각되면서 지지판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다. 상술한 바와 같은 이유로, 일반적으로, 포커스 링(240)의 하부는 상부에 비해 낮은 온도로 제공된다.
포커스 링(240)은 정전척(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 지지판(220)을 둘러싸도록 제공된다. 예를 들면, 포커스 링(240)은 지지판(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 외측 영역을 지지한다.
절연 플레이트(250)는 유로 형성판(230)의 하부에 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 유로 형성판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다. 하부 커버(270)는 정전척(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격 되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 전달받아 지지판으로 안착시키는 리프트 핀 등이 위치할 수 있다.
하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 정전척(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다.
제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c) 등은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)이 공급하는 가스는 기판의 처리에 사용되는 공정 가스를 포함한다. 또한, 가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내측을 세정하는데 사용되는 세정 가스를 공급할 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 커버(120)의 하부에 위치하며, 챔버(100) 내부로 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 가스의 유량을 조절한다.
플라스마 소스(400)는 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에 공급된 가스로부터 플라스마를 생성한다. 플라스마 소스(400)는 챔버(100)의 처리 공간의 외부에 제공된다. 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 포함한다. 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 제공된다.
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 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라스마 상태로 여기 된다.
배기 유닛(700)은 하우징(110)의 내측벽과 정전척(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(700)은 관통홀(711)이 형성된 배기판(710)을 포함한다. 배기판(710)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(710)에는 복수의 관통홀(711)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(710)의 관통홀(711)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(710)의 형상 및 관통홀(711)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
지지판(220) 내에는 히터(225)가 매설된다. 히터(225)는 정전 전극(223)의 하부에 위치한다. 히터 전원 공급부(225a)는 히터(225)에 발열 전원을 인가하기 위해 제공된다. 히터케이블(225c)은 히터 전원 공급부(225a)와 히터(225) 간에 연결되고, 히터 전원 공급부(225a)로부터 인가된 발열 전원을 히터(225)로 전달한다. 히터케이블(225c)은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장될 수 있다. 히터(225)는 히터케이블(225c)과 전기적으로 연결되며, 히터케이블(225c)로부터 인가되는 발열 전원(전류)에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 지지판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다.
다수의 압력 센서(500)는 정전척(200)의 영역 별로 설치되어 정전척(200)과 기판(W) 간의 정전기력 분포를 측정한다. 도 2 내지 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 압력 센서와 분석부를 나타낸 평면도이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 다수의 압력 센서(500)는 정전 전극(223)의 상부 또는 하부에 설치될 수 있다. 실시예에서, 압력 센서(500)는 스트레인 게이지(strain gauge)로 제공될 수 있다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 압력 센서(500)는 정전척(200)의 형상 등에 따라, 정전 전극(223)의 반경 방향을 따라 동심을 이루도록 배열되거나, 방사형 또는 격자 등의 다양한 형태로 배열될 수 있다.
분석부(600)는 다수의 압력 센서(500)에 의해 측정된 기판(W)과 정전척(200) 간의 정전기력의 분포를 기반으로 정전척(200)의 표면 상태 및 정전척(200)의 이상 상태 중 적어도 하나를 분석한다. 실시예에서, 정전척(200)의 표면 상태는 정전척(200)의 표면에 이물질 오염 여부 및 오염 위치를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 작용효과를 설명하기 위한 개념도이다. 다수의 압력 센서(500)는 제어부(510)에 의해 작동하게 된다. 도 5를 참조하면, 정전척(200)을 구성하는 지지판(220) 표면에 이물질(P)이 부착되어 있는 경우, 이물질(P)이 부착된 영역에서 기판(W)과 지지판(220) 간의 간격이 멀어지게 된다. 이로 인해, 이물질(P)이 부착된 영역에서의 기판(W)과 지지판(220) 간의 정전기력(F2)은 이물질이 없는 영역에서의 기판(W)과 지지판(220) 간의 정전기력(F1)보다 작아지게 된다.
따라서, 다수의 압력 센서(500)에 의해 측정되는 정전기력 분포에서, 이물질이 부착된 영역의 정전기력이 다른 영역의 정전기력보다 작아지게 되는 것으로부터, 이물질(P)의 부착 여부 및 이물질(P)의 부착 위치를 판단할 수 있다. 즉, 분석부(600)는 기판(W)과 정전척(200) 간의 정전기력 분포에서 다른 영역보다 정전기력이 낮은 영역에 이물질(P)이 부착한 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 다수의 압력 센서(500)에 의해 측정되는 정전척(200)의 정전기력 분포를 기판으로 기판(W)과 정전척(200) 간의 이물질 오염 상태 또는 정전척(200)의 이상 여부를 분석할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기판(W)의 온도 제어를 위해 기판(W) 저면으로 공급되는 열전달 매체(예를 들어, 헬륨 가스)의 누출 위험, 기판(W)의 온도 불균일 발생 등을 사전에 감지할 수 있다. 정전척의 표면에 이물질이 부착된 경우, 이물질에 의해 기판과 정전척 간에 간격이 형성되고, 이 간격을 통해 기판의 열적 제어를 위해 기판의 저면으로 공급되는 열전달 매체(예를 들어, 헬륨 가스)가 누출될 수 있으며, 기판의 온도가 불균일해질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 정전기력이 다른 영역보다 기준값 이상 낮은 영역으로 열전달 매체가 유출될 가능성이 높은 것으로 판단할 수 있으며, 정전기력의 편차가 설정값 보다 큰 경우 기판 온도 불균일을 사전에 판단할 수 있다. 또한, 압력 센서를 정전 전극의 하부에 설치하는 경우, 다수의 레이어가 결합된 정전척 구조에서 각 레이어 간의 접촉력 차이를 측정할 수 있으며, 이를 통해 정전척의 노후화, 고장 여부를 사전 진단 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 정전척의 표면에 이물질 오염 상태를 판단하는 방법을 보여주는 예시도이다. 정전척의 표면이 이물질(P)로 오염되어 있는 경우, 이물질(P)과 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 따라, 이물질(P)의 반대편으로부터 이물질(P)을 향하는 방향으로 기판(W)과 정전척 간의 거리(간격)이 점차 증가하게 된다.
이에 따라 이물질(P)로부터 멀리 떨어진 압력 센서(500c)의 정전기력 측정값보다, 이물질(P) 주변의 압력 센서(500a)의 정전기력 측정값이 작아지게 된다. 이때, 이물질(P)과 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로 정전기력의 분포는 어느 정도 대칭을 이루게 된다. 따라서, 낮은 정전기력 측정값을 나타낸 압력 센서와 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로 정전기력 분포가 대칭을 이루는 경우, 이물질(P)에 의한 오염이 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 낮은 정전기력 측정값을 나타낸 압력 센서의 위치를 이물질(P)이 부착된 오염 위치로 판단할 수 있다. 만약, 낮은 정전기력 측정값을 나타낸 압력 센서와 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로 정전기력 분포가 대칭을 이루지 않는 경우, 정전척의 이상 또는 기판의 형상 불량 등으로 인해 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
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 범위내에서 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.
100: 챔버 110: 하우징
200: 정전척 220: 지지판
223: 정전 전극 225: 히터
300: 가스 공급 유닛 400: 플라스마 소스
500: 압력 센서 510: 제어부
600: 분석부

Claims (12)

  1. 내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 챔버 내에 마련되고, 정전기력에 의해 기판을 지지하는 정전척;
    상기 정전척의 영역 별로 설치되어 정전기력 분포를 측정하는 다수의 압력 센서; 및
    상기 다수의 압력 센서에 의해 측정된 정전기력 분포를 기반으로 상기 정전척의 표면 상태를 분석하는 분석부를 포함하고,
    상기 분석부는 상기 정전기력 분포에서 가장 정전기력이 낮은 영역에 이물질이 부착한 것으로 판단하며,
    상기 다수의 압력 센서 중 가장 낮은 정전기력 측정값을 나타낸 압력 센서와, 상기 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로, 정전기력 분포가 대칭을 이루는 경우, 이물질에 의한 오염이 발생한 것으로 판단하고,
    상기 정전기력 분포를 기반으로 상기 정전척의 이상 여부를 판단하되, 상기 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로 상기 정전기력 분포가 대칭을 이루지 않으면서 불균일한 경우, 상기 정전척에 이상이 있거나 상기 기판의 형상이 불량한 것으로 판단하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전척은 직류 전압이 인가되는 정전 전극을 포함하고, 상기 다수의 압력 센서는 상기 정전 전극의 상부에 설치되는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 압력 센서는 상기 정전 전극의 반경 방향을 따라 동심을 이루도록 배열되는 기판 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 다수의 압력 센서는 상기 정전 전극의 상부에 방사형 또는 격자 형태로 배열되는 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 정전척 상에 정전기력에 의해 기판을 지지하는 단계;
    상기 정전척의 영역 별로 설치된 다수의 압력 센서에 의해 상기 기판과 상기 정전척 간의 정전기력 분포를 측정하는 단계; 및
    상기 다수의 압력 센서에 의해 측정된 정전기력 분포를 기반으로 상기 정전척의 표면 상태를 분석하는 단계를 포함하고,
    상기 분석하는 단계는 상기 정전기력 분포에서 가장 정전기력이 낮은 영역에 이물질이 부착한 것으로 판단하며,
    상기 다수의 압력 센서 중 가장 낮은 정전기력 측정값을 나타낸 압력 센서와, 상기 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로, 상기 정전기력 분포가 대칭을 이루는 경우, 이물질에 의한 오염이 발생한 것으로 판단하고,
    상기 정전기력 분포를 기반으로 상기 정전척의 이상 여부를 판단하되, 상기 정전척의 중심 간을 연결하는 직선을 기준으로 상기 정전기력 분포가 대칭을 이루지 않으면서 불균일한 경우, 상기 정전척에 이상이 있거나 상기 기판의 형상이 불량한 것으로 판단하는 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 정전척은 직류 전압이 인가되는 정전 전극을 포함하고,
    상기 다수의 압력 센서는 상기 정전 전극의 반경 방향을 따라 동심을 이루도록 배열되거나, 방사형 또는 격자형으로 배열되는 기판 처리 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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