KR102330280B1 - 기판 처리 장치 및 부품 교체 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 진행 중에 챔버 내의 처리 공간 내에서 발생된 빛 중 일정 파장의 강도(Intensity)를 실시간으로 측정하여 장치에 제공된 부품의 교체 시기를 판단하는 교체 판단 유닛을 포함한다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용한 기판 처리 장치에 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 건식식각을 위해 플라스마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라스마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다.
플라스마는 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
이 경우, 챔버 내부의 부품의 표면이 플라스마에 노출됨으로써 손상되므로 챔버 내부에 제공된 부품들의 손상 정도를 측정하여 교체 시기를 판단할 필요가 있다. 도 1은 일반적인 기판 처리 장치(1)를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참고하면, 일반적으로 챔버(2) 내부에 제공된 부품들의 손상 정도를 측정하는 것은 장시간의 실험을 통한 예측 또는 챔버의 상부를 덮는 커버(3)를 개방하여 직접 부품의 손상 정도를 계측하는 방법을 이용하였다. 따라서, 정밀한 측정이 용이하지 않아 부품들의 손상 정도에 따른 공정의 정밀한 제어가 용이하지 않고, 손상 정도의 측정에 적지 않은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 정밀하게 측정하여 교체 시기를 판단할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 측정하는 시간을 절감할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 처리 공정을 정밀하게 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
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.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 처리공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키는 플라스마 소스와; 공정 진행 중에 상기 처리 공간 내에서 발생된 빛 중 일정 파장의 강도(Intensity)를 실시간으로 측정하여 상기 장치에 제공된 부품의 교체 시기를 판단하는 교체 판단 유닛;을 포함한다.
상기 파장은 아르곤(Ar)이 반응하여 발생되는 아르곤 파장 및 불화 실리콘(SiF)이 반응하여 발생되는 불화 실리콘 파장을 포함한다.
상기 교체 판단 유닛은 상기 아르곤 파장의 강도를 동시에 측정된 상기 불화 실리콘 파장의 강도로 실시간으로 나눈 값에 따라 상기 부품의 교체 시기를 판단한다.
상기 파장은 산소(O2)가 반응하여 발생되는 산소 파장을 더 포함할 수 있다.
상기 교체 판단 유닛은 상기 아르곤 파장의 강도를 동시에 측정된 상기 불화 실리콘 파장의 강도 및 상기 산소 파장의 강도를 더한 값으로 나눈 값에 따라 상기 부품의 교체 시기를 판단할 수 있다.
상기 부품은 표면이 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 재질로 제공된 포커스 링일 수 있다.
상기 교체 판단 유닛은, 상기 빛을 수광하여 각 파장 별 강도를 측정하는 측정 부재; 상기 측정 부재로부터 측정된 측정 값들을 연산하여 실시간으로 연산 값을 산출하는 연산 부재; 및 상기 연산 값이 설정된 값보다 낮아지는 경우, 알람을 발생시키는 알람 부재;를 포함한다.
상기 교체 판단 유닛은, 상기 연산 값을 실시간으로 표시하고, 상기 알람의 발생 여부를 표시하는 디스플레이 부재;를 더 포함한다.
상기 측정 부재는 기판에 대한 공정 완료 시점을 검출하는 종점 검출 장치(End Point Detector: EPD)를 포함한다.
본 발명은 부품 교체 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 부품 교체 방법은 플라스마를 이용한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하되, 공정 진행 중에 상기 기판 처리 장치의 처리 공간 내에서 발생된 빛 중 일정 파장의 강도(Intensity)를 실시간으로 측정하여 상기 기판 처리 장치에 제공된 부품의 교체 시기를 판단한다.
상기 파장의 강도 측정은 종점 검출 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 파장은 아르곤(Ar)이 반응하여 발생되는 아르곤 파장 및 불화 실리콘(SiF)이 반응하여 발생되는 불화 실리콘 파장을 포함하고, 상기 아르곤 파장의 강도를 동시에 측정된 상기 불화 실리콘 파장의 강도로 실시간으로 나눈 값에 따라 상기 부품의 교체 시기를 판단한다.
상기 파장은 아르곤(Ar)이 반응하여 발생되는 아르곤 파장, 불화 실리콘(SiF)이 반응하여 발생되는 불화 실리콘 파장 및 산소(O2)가 반응하여 발생되는 산소 파장을 포함하되, 상기 아르곤 파장의 강도를 동시에 측정된 상기 불화 실리콘 파장의 강도 및 상기 산소 파장의 강도를 더한 값으로 나눈 값에 따라 상기 부품의 교체 시기를 판단할 수 있다.
상기 일정 파장의 강도의 측정 값들을 연산하여 실시간으로 연산 값을 산출하고, 상기 연산 값의 변화에 따른 기판의 에칭률 변화에 대한 데이터를 가지고, 상기 데이터에 근거하여 상기 연산 값이 설정 값보다 작으면 상기 부품을 교체한다.
상기 부품은 표면이 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 재질로 제공된 포커스 링일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 정밀하게 측정하여 교체 시기를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 측정하는 시간을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장치 및 방법은 기판 처리 공정을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 시간에 따른 파장 별 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 시간에 따른 파장별 강도 변화를 연산한 연산 값과 시간에 따른 애칭률을 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 시간에 따른 파장 별 강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 시간에 따른 파장별 강도 변화를 연산한 연산 값과 시간에 따른 애칭률을 나타낸 그래프이다.
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 예에서는 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 챔버 내부의 부품의 손상 정도 측정이 요구되는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
또한 본 발명의 실시예에서는 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2를 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), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라스마 소스(400), 배기 유닛(500) 및 교체 판단 유닛(600)을 포함한다.
챔버(100)는 기판을 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 하우징의 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 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. 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 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 챔버 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 정전 척 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.
정전 척은 바디 및 절연 플레이트(250)를 가진다. 바디는 내부 유전판(220), 전극(223), 히터(225), 지지판(230), 그리고 포커스 링(240)을 포함한다.
내부 유전판(220)은 정전 척의 상단부에 위치한다. 내부 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 내부 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 내부 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 내부 유전판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 내부 유전판(220) 내에는 전극(223)과 히터(225)가 매설된다.
전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 전극(223)에 인가된 전류에 의해 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 내부 유전판(220)에 흡착된다.
히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 내부 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 내부 유전판(220)의 하부에는 지지판(230)이 위치한다. 내부 유전판(220)의 저면과 지지판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다.
지지판(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 지지판(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. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 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 정전 척(210) 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 지지판(230)을 냉각한다. 지지판(230)은 냉각되면서 내부 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 내부 유전판(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)은 상부 가장자리 영역이 링 형상으로 돌출되게 제공됨으로써, 플라스마가 기판(W)상으로 집중되도록 유도한다. 포커스 링(240)의 표면은 유전체 재질로 제공된다. 예를 들면, 포커스 링(240)의 표면은 산화이트륨(Y2O3) 재질로 코팅되어 제공될 수 있다. 공정 시간이 증가 될수록 포커스 링(240)의 표면은 식각되어 표면의 유전체 재질로 제공된 층의 두께가 변화된다. 변화된 포커스 링(240)의 표면의 유전체 층의 두께는 공정에 영향을 미친다. 예를 들면, 기판 처리 장치(10)가 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 장치인 경우, 포커스 링(240)의 표면의 유전체 층의 두께가 얇아지면 애칭률이 감소될 수 있다. 따라서, 포커스 링(240)은 표면의 유전체 층의 두께가 일정 두께 이하가 되는 경우, 새로운 포커스 링(240)으로 교체된다.
지지판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 지지판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 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 정전 척으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 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 지지 유닛(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), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 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 공정 가스를 공급한다. 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 공정 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 공정 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 공정 가스의 유량을 조절한다.
플라스마 소스(400)는 처리 공간 내에 공급된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 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 여기된다.
배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
교체 판단 유닛(600)은 챔버(100)의 외부에 설치될 수 있다. 교체 판단 유닛(600)은 공정 진행 중에 챔버(100) 내의 처리 공간 내에서 발생된 빛 중 일정 파장의 강도(Intensity)를 실시간으로 측정하여 기판 처리 장치(10)에 제공된 부품의 교체시기를 판단한다. 교체 판단 유닛(600)에 의해 교체시기가 판단되는 부품은 포커스 링(240)일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 교체 판단 유닛(600)은 측정 부재(610), 연산 부재(620), 알람 부재(630) 및 디스플레이 부재(640)를 포함한다.
측정 부재(610)는 공정 진행 중에 처리 공간 내에서 발생된 빛을 수광하여 각 파장 별 빛의 강도를 실시간으로 측정한다. 일 실시 예에 따르면, 측정 부재(610)는 챔버(100)의 측벽 및 라이너(130)의 측벽을 관통하여 제공된 뷰포트(View Port)를 통해 처리 공간에서 발생된 빛을 수광하도록 제공된다. 측정 부재(610)는 공정 처리 중 아르곤(Ar)이 반응하여 발생되는 파장인 아르곤 파장의 강도(Ari) 및 불화실리콘(SiF)이 반응하여 발생되는 빛의 파장인 불화 실리콘 파장의 강도(SiFi)를 측정한다. 측정 부재(610)는 이에 더하여, 필요에 따라 선택적으로, 공정 처리 중 산소(O2)가 반응하여 발생되는 파장인 산소 파장의 강도(O2i)를 더 측정할 수 있다. 측정 부재(610)에 의해 측정된 빛의 파장별 강도의 측정값들은 실시간으로 연산 부재(620)로 전달된다. 일 실시 예에 따르면, 측정 부재(610)는 기판에 대한 공정 완료 시점을 검출하는 종점 검출 장치(End Point Detector: EPD)를 포함할 수 있다. 따라서, 측정 부재(610)는 종점 검출 장치를 이용해 처리 공간 내에서 발생된 빛을 수광하고 수광된 빛의 각 파장별 강도를 측정할 수 있다.
연산 부재(620)는 측정 부재(610)로부터 측정된 측정 값들을 연산하여 실시간으로 연산 값을 산출한다. 연산 값은 공정 진행 중에 측정된 빛 중 아르곤(Ar)의 반응에 의해 발생되는 아르곤 파장의 강도(Ari)를 이와 동시에 측정된 불화 실리콘(SiF)의 반응에 의해 발생되는 불화 실리콘 파장의 강도(SiFi) 및 산소의 반응에 의해 발생되는 산소 파장의 강도(O2i)를 더한 값으로 나눈 값일 수 있다. 또는 연산 값은 아르곤 파장의 강도(Ari)를 이와 동시에 측정된 불화 실리콘 파장의 강도(SiFi)로 나눈 값일 수 있다. 또한 연산 부재(620)는 측정 부재(610)로부터 실시간으로 측정된 아르곤 파장의 강도(Ari)값을 포함한 연산식들을 이용하여, 처리 공간 내의 플라스마의 전자 온도 및 전자 밀도와 처리 공간 내의 가스 온도를 연산할 수 있다.
알람 부재(630)는 연산 부재(620)에 의해 연산된 연산 값이 설정된 값보다 낮아지는 경우, 알람을 발생시킨다.
디스플레이 부재(640)는 연산 부재(620)에 의해 연산된 연산 값을 실시간으로 표시한다. 디스플레이 부재(640)는 알람 부재(630)의 알람 발생 여부를 시각적으로 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이 부재(640)는 연산 부재(620)에서 연산된 처리 공간 내의 플라스마의 전자 온도 및 전자 밀도와 처리 공간 내의 가스 온도를 시각적으로 더 표시할 수 있다.
본 발명은 부품 교체 방법을 제공한다. 본 발명의 부품 교체 방법은 플라스마를 이용한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 공정 진행 중에 기판 처리 장치의 처리 공간 내에서 발생된 빛 중 일정한 파장의 강도(Intensity)를 실시간으로 측정하여 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 교체 시기를 판단한다. 기판 처리 장치 내에 제공되고 교체 시기 판단 대상의 부품은 표면이 산화이트륨(Y2O3) 재질로 제공된 포커스 링일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 부품 교체 방법을 설명의 편의를 위해 도 2에 도시된 기판 처리 장치(10)를 이용하여 설명한다.
도 3은 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 시간에 따른 파장 별 강도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 2 및 도 3을 참고하면, 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 파장 별 강도는 공정의 진행 시간에 따라 변화된다. 또한, 전체 파장 범위 중 일정 파장에서 비교적 높은 빛의 강도가 측정된다. 비교적 높은 빛의 강도가 측정되는 파장은 포커스 링(240)의 표면의 유전체 재질에 따라 달라질 수 있다. 또한, 공정이 진행될수록 포커스 링(240)의 표면의 유전체 재질이 두께는 얇아지고 따라서, 포커스 링의 유전체 재질의 두께가 얇아짐에 따라 비교적 높은 빛의 강도가 측정되는 파장의 강도는 낮아지게 된다. 예를 들면, 포커스 링(240)의 표면이 산화이트륨(Y2O3) 재질로 제공되는 경우, 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛 중 아르곤(Ar)이 반응하여 발생되는 빛의 파장 값인 아르곤 파장 및 불화 실리콘(SiF)이 반응하여 발생되는 빛의 파장 값인 불화 실리콘 파장에서 비교적 높은 빛의 강도가 측정된다. 이 경우, 아르곤 파장은 복수개의 파장에 대해 비교적 높은 빛의 강도가 측정될 수 있다. 또한, 포커스 링의 표면의 유전체 재질의 두께가 얇아지므로 아르곤 파장 및 불화 실리콘 파장은 시간에 따라 각각 강도가 변화한다. 예를 들면, 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 파장 별 강도는 측정 부재(610)에 포함된 종점 검출 장치(EPD)에 의해 측정될 수 있다.
도 4는 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 시간에 따른 파장별 강도 변화를 연산한 연산 값(Ari/(Sifi+O2i))과 시간에 따른 애칭률(Etching Rate: E/R)을 나타낸 그래프이다. 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 시간에 따른 파장 별 강도 변화를 연산한 연산 값(Ari/(Sifi+O2i))은 공정 진행 중에 측정된 아르곤 파장의 강도(Ari)를 이와 동시에 측정된 불화 실리콘 파장의 강도(SiFi) 및 산소 파장의 강도(O2i)를 더한 값으로 나눈 값이다. 도 4를 참고하면, 일 실시 예에 따라, 포커스 링의 표면이 산화이트륨(Y2O3) 재질로 제공된 경우, 공정 진행 중 처리 공간 내에서 발생되는 빛의 시간에 따른 파장별 강도 변화를 연산한 연산 값(Ari/(Sifi+O2i))과 시간에 따른 애칭률(Etching Rate: E/R)은 서로 유사한 시간 범위에서 보다 급격히 낮아지는 모습을 보인다. 이는 동일한 기판 처리 장치에 대해 복수 회 실시한 시험에 따른 측정된 데이터에 근거한 결과이다. 따라서, 시험에 따른 데이터 값에 근거하여 연산값(Ari/(Sifi+O2i))이 급격히 변화하는 영역 범위 내의 값을 설정 값으로 설정하고, 상술한 연산값(Ari/(Sifi+O2i))을 실시간으로 산출하여 연산값(Ari/(Sifi+O2i))이 설정 값보다 작아지면 부품을 교체한다. 예를 들면, 연산 값은 연산 부재(620)에 의해 측정 부재(610)에 의해 측정된 측정 값들로부터 연산된다. 이 경우, 연산 값에 대입되는 아르곤 파장의 강도(Ari)의 값은 측정 부재(610)에 의해 측정된 복수개의 아르곤 파장들 중 하나가 선택되어 대입된다. 하나의 부품에 대한 연산 중에는 동일한 아르곤 파장에 대한 값이 대입된다.
산소(O2)의 반응에 의해 발생되는 빛의 파장은 산화 이트륨(Y2O3)의 반응에 의해 발생되는 빛의 파장과 유사한 값을 갖는다. 따라서, 측정 부재(610)의 해상도(Resolution)가 낮은 경우, 산소에 대한 파장과 불화 이트륨에 대한 파장을 구분하는 것은 용이하지 않다. 그러므로 아르곤 파장의 강도(Ari)를 이와 동시에 측정된 불화 실리콘 파장의 강도(SiFi) 및 산소 파장의 강도(O2i)를 더한 값으로 나누어 연산 값을 구하는 경우, 산소에 대한 파장과 불화 이트륨에 대한 파장을 구분이 난해함에 따른 오류를 방지할 수 있다. 이와 달리, 측정 부재(610)의 해상도가 산소에 대한 파장과 불화 이트륨에 대한 파장을 용이하게 구분할 수 있도록 제공되는 경우, 연산 값은 아르곤 파장의 강도(Ari)를 이와 동시에 측정된 불화 실리콘 파장의 강도(SiFi)로 나눈 값으로 제공될 수 있다.
이 후, 연산 부재(620)에 의해 연산된 연산 값이 설정 값보다 낮아지는 경우, 알람 부재(630)는 부품의 교체 시기를 알리는 알람을 발생시키고, 디스플레이 부재(640)는 연산 값을 포함한 각각의 측정 값들 및 알람 발생 여부를 시각적으로 표시한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치 및 부품 교체 방법은 공정 진행 시 발생하는 빛의 파장별 강도를 측정하여 측정 값에 따라 부품의 교체 시기를 판단하므로, 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 정밀하게 측정하여 교체 시기를 판단할 수 있다. 또한, 부품의 교체 시기를 판단하기 위해 공정을 중지 시키고 커버를 분리 조립하는 과정을 생략할 수 있으므로 기판 처리 장치 내에 제공된 부품의 손상 정도를 측정하는 시간을 절감할 수 있다. 또한, 부품을 적절한 시기에 교체할 수 있으므로 비교적 일정한 에칭률을 유지하여 기판 처리 공정을 정밀하게 제어할 수 있다.
10: 기판 처리 장치 W: 기판
100: 챔버 200: 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 400: 플라스마 소스
500: 배기 유닛 600: 교체 판단 유닛
610: 측정 부재 620: 연산 부재
630: 알람 부재 640: 디스플레이 부재
100: 챔버 200: 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 400: 플라스마 소스
500: 배기 유닛 600: 교체 판단 유닛
610: 측정 부재 620: 연산 부재
630: 알람 부재 640: 디스플레이 부재
Claims (17)
- 기판을 처리하는 장치에 있어서,
기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 챔버와;
상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키는 플라스마 소스와;
공정 진행 중에 상기 처리 공간 내에서 발생된 빛 중 일정 파장의 강도(Intensity)를 실시간으로 측정하여 상기 장치에 제공된 부품의 교체 시기를 판단하는 교체 판단 유닛;을 포함하고,
상기 파장은 아르곤(Ar)이 반응하여 발생되는 아르곤 파장, 불화 실리콘(SiF)이 반응하여 발생되는 불화 실리콘 파장 및 산소(O2)가 반응하여 발생되는 산소 파장을 포함하고,
상기 교체 판단 유닛은 상기 아르곤 파장의 강도를 동시에 측정된 상기 불화 실리콘 파장의 강도 및 상기 산소 파장의 강도를 더한 값으로 나눈 값에 따라 상기 부품의 교체 시기를 판단하는 기판 처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 부품은 표면이 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 재질로 제공된 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 부품은 포커스 링인 기판 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 교체 판단 유닛은,
상기 빛을 수광하여 각 파장 별 강도를 측정하는 측정 부재;
상기 측정 부재로부터 측정된 측정 값들을 연산하여 실시간으로 연산 값을 산출하는 연산 부재; 및
상기 연산 값이 설정된 값보다 낮아지는 경우, 알람을 발생시키는 알람 부재;를 포함하는 기판 처리 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 교체 판단 유닛은,
상기 연산 값을 실시간으로 표시하고, 상기 알람의 발생 여부를 표시하는 디스플레이 부재;를 더 포함하는 기판 처리 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 측정 부재는 기판에 대한 공정 완료 시점을 검출하는 종점 검출 장치(End Point Detector: EPD)를 포함하는 기판 처리 장치. - 플라스마를 이용한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하되,
공정 진행 중에 상기 기판 처리 장치의 처리 공간 내에서 발생된 빛 중 일정 파장의 강도(Intensity)를 실시간으로 측정하여 상기 기판 처리 장치에 제공된 부품의 교체 시기를 판단하고,
상기 파장은 아르곤(Ar)이 반응하여 발생되는 아르곤 파장, 불화 실리콘(SiF)이 반응하여 발생되는 불화 실리콘 파장 및 산소(O2)가 반응하여 발생되는 산소 파장을 포함하되,
상기 아르곤 파장의 강도를 동시에 측정된 상기 불화 실리콘 파장의 강도 및 상기 산소 파장의 강도를 더한 값으로 나눈 값에 따라 상기 부품의 교체 시기를 판단하는 부품 교체 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 파장의 강도 측정은 종점 검출 장치를 이용하여 수행되는 부품 교체 방법. - 삭제
- 삭제
- 제 11 항에 있어서,
상기 일정 파장의 강도의 측정 값들을 연산하여 실시간으로 연산 값을 산출하고,
상기 연산 값의 변화에 따른 기판의 에칭률 변화에 대한 데이터를 가지고, 상기 데이터에 근거하여 상기 연산 값이 설정 값보다 작으면 상기 부품을 교체하는 부품 교체 방법. - 제 11 항, 제 12 항 및 제 15 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 부품은 포커스 링인 부품 교체 방법. - 제 11 항, 제 12 항 및 제 15 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 부품은 표면이 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 재질로 제공된 부품 교체 방법.
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| KR1020150121949A KR102330280B1 (ko) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | 기판 처리 장치 및 부품 교체 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020150121949A KR102330280B1 (ko) | 2015-08-28 | 2015-08-28 | 기판 처리 장치 및 부품 교체 방법 |
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| KR20170026824A KR20170026824A (ko) | 2017-03-09 |
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Patent Citations (2)
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