KR102544732B1 - Substrate warpage measurement system using electrical signal supply and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 실시예들은 챔버 내에 위치하는 정전척에 전기 신호를 인가하고 전기 신호의 경로에 따른 임피던스의 변화를 이용하여 기판 홀더에 위치하는 기판의 상태를 측정할 수 있는 기판의 휨 측정 시스템 및 방법을 제공한다.The present embodiments provide a system and method for measuring warpage of a substrate capable of measuring the state of a substrate located in a substrate holder by applying an electrical signal to an electrostatic chuck located in a chamber and using a change in impedance according to the path of the electrical signal. do.
Description
본 발명이 속하는 기술 분야는 기판의 휨 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The technical field to which the present invention belongs relates to a system and method for measuring warpage of a substrate.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this part merely provide background information on the present embodiment and do not constitute prior art.
반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 소자는 수많은 공정을 통해 제조된다. 최초의 기판은 가공되지 않은 순수한 웨이퍼가 제공되지만, 공정을 수행함에 따라 다층의 막과 다종다양한 패턴이 웨이퍼에 형성된다. 형성되는 각각의 막과 패턴이 가지는 스트레스 차이에 의해서 기판 휨 현상이 발생하게 된다. 기판 휨 현상이 발생하면 공정 수행시 원하는 결과와는 다른 오차가 발생하며, 이후의 공정에서 지속적인 불량 요인이 된다.Devices such as semiconductors, displays, and solar cells are manufactured through numerous processes. An unprocessed pure wafer is provided as the first substrate, but as the process is performed, multi-layered films and various patterns are formed on the wafer. A substrate warpage phenomenon occurs due to a difference in stress between each formed film and pattern. If the substrate warpage occurs, an error different from the desired result occurs during the process, and it becomes a continuous defect factor in the subsequent process.
기존의 기판 휨 현상 판별 방식에는 대표적으로 스트레스 게이지를 통한 기판 내 스트레스 측정 방식과 여러 광학적 측정을 통한 휨 정도 측정 방식이 있다. Existing board warpage detection methods typically include a method for measuring stress in a board through a stress gauge and a method for measuring the degree of warpage through various optical measurements.
스트레스 게이지를 통한 기판 스트레스 측정 방식은 일반적인 공정 흐름과는 별도의 추가 공정을 진행해야 하므로 측정 시간 및 기판 이송으로 인해 공정 시간이 지연되며, 측정 후에는 기판을 폐기하여야 하므로 실제 공정에 기판 휨 방지 역할을 수행하지는 못한다. The method of measuring substrate stress through a stress gauge requires an additional process separate from the general process flow, so the process time is delayed due to the measurement time and substrate transfer, and since the substrate must be discarded after measurement, it plays a role in preventing substrate warpage in the actual process. cannot perform
광학적 측정 방식은 공정 사이에 기판의 휨 정도를 판별하는 것은 가능하지만, 공정 진행 중 실시간으로 웨이퍼 휨 현상을 측정하지는 못하여 미세 공정 조정은 불가능한 단점이 있다.The optical measurement method can determine the degree of warpage of the substrate between processes, but has a disadvantage in that fine process adjustment is impossible because the wafer warpage cannot be measured in real time during the process.
본 발명의 실시예들은 챔버 내에 위치하는 정전척에 전기 신호를 인가하고 전기 신호의 경로에 따른 임피던스의 변화를 이용하여 기판 홀더에 위치하는 기판의 휨 상태를 측정하는 데 발명의 주된 목적이 있다.The main object of the present invention is to apply an electric signal to an electrostatic chuck located in a chamber and measure a warp state of a substrate positioned in a substrate holder by using a change in impedance according to a path of the electric signal.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other non-specified objects of the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 기판의 휨 측정 시스템에 있어서, 챔버, 상기 챔버의 내부 상단에 위치하는 제1 전극, 상기 챔버의 내부 하단에 위치하며 제2 전극 및 정전척을 포함하는 기판 홀더, 상기 정전척에 연결되며 상기 정전척에 전원을 공급하는 정전척 전원 공급기, 및 상기 정전척에 연결되며 상기 정전척에 전기 신호를 인가하고 상기 전기 신호의 경로에 따른 임피던스의 변화를 이용하여 상기 기판 홀더에 위치하는 기판의 상태를 측정하는 휨 측정 장치를 포함하는 기판의 휨 측정 시스템을 제공한다.According to one aspect of the present embodiment, in a substrate warpage measurement system, a substrate holder including a chamber, a first electrode positioned at an upper end of the chamber, a second electrode positioned at a lower end of the chamber, and an electrostatic chuck; An electrostatic chuck power supply connected to the electrostatic chuck and supplying power to the electrostatic chuck, and an electrostatic chuck power supply connected to the electrostatic chuck, applying an electric signal to the electrostatic chuck, and using a change in impedance according to the path of the electric signal to the substrate. Provided is a system for measuring warpage of a substrate including a warpage measuring device for measuring a state of a substrate positioned in a holder.
상기 기판의 휨 측정 시스템은 상기 제1 전극에 형성되어 상기 챔버의 내부에 가스를 공급하는 제1 가스 분배기, 및 상기 제1 가스 분배기에 연결되어 상기 제1 가스 분배기에 상기 가스를 공급하는 제1 가스 공급기를 포함할 수 있다.The substrate warpage measurement system includes a first gas distributor formed on the first electrode and supplying gas to the inside of the chamber, and a first gas distributor connected to the first gas distributor and supplying the gas to the first gas distributor. A gas supply may be included.
상기 기판의 휨 측정 시스템은 상기 제2 전극에 형성되어 상기 기판 홀더에 위치하는 기판에 가스를 공급하는 제2 가스 분배기, 및 상기 제2 가스 분배기에 연결되어 상기 제2 가스 분배기에 상기 가스를 공급하는 제2 가스 공급기를 포함할 수 있다.The system for measuring the warpage of the substrate includes a second gas distributor formed on the second electrode and supplying gas to the substrate positioned in the substrate holder, and connected to the second gas distributor to supply the gas to the second gas distributor It may include a second gas supply to.
상기 기판의 휨 측정 시스템은 상기 제1 전극에 연결되어 전압과 전류의 위상을 제어하는 제1 임피던스 매칭부, 및 상기 제1 임피던스 매칭 장치에 연결되어 전력을 공급하는 제1 전력 공급기를 포함할 수 있다.The system for measuring the warpage of the substrate may include a first impedance matching unit connected to the first electrode to control phases of voltage and current, and a first power supply connected to the first impedance matching device to supply power. there is.
상기 기판의 휨 측정 시스템은 상기 제2 전극에 연결되어 전압과 전류의 위상을 제어하는 제2 임피던스 매칭부, 및 상기 제2 임피던스 매칭 장치에 연결되어 전력을 공급하는 제2 전력 공급기를 포함할 수 있다.The system for measuring the warpage of the substrate may include a second impedance matching unit connected to the second electrode to control phases of voltage and current, and a second power supply connected to the second impedance matching device to supply power. there is.
상기 기판의 휨 측정 시스템은 상기 챔버의 내부 압력을 조절하는 진공 장치를 포함할 수 있다.The system for measuring warpage of the substrate may include a vacuum device for adjusting the internal pressure of the chamber.
상기 휨 측정 장치는 상기 정전척 및 상기 휨 측정 장치에 연결되어 상기 전기 신호를 필터링하는 필터를 포함할 수 있다.The warpage measurement device may include a filter connected to the electrostatic chuck and the warpage measurement device to filter the electric signal.
상기 휨 측정 장치는 단일 주파수를 기반으로 하는 전기 신호를 인가하여 상기 기판의 휨 유무를 판단할 수 있다.The warpage measuring device may determine whether or not the substrate is warped by applying an electrical signal based on a single frequency.
상기 휨 측정 장치는 이중 주파수를 기반으로 하는 전기 신호를 인가하여 상기 기판의 휨 형상을 구분할 수 있다.The warpage measurement device may determine the warpage shape of the substrate by applying an electrical signal based on a dual frequency.
상기 휨 측정 장치는 (i) 위로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제1 유형, (ii) 아래로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제2 유형, (iii) 일부는 위가 볼록하게 다른 일부는 아래가 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제3 유형으로 구분할 수 있다.The warpage measuring device is (i) a first type corresponding to a shape that is convexly bent upward, (ii) a second type corresponding to a shape that is convexly bent downward, (iii) some of which are convex above and others that are downward. It can be divided into a third type corresponding to a convexly curved shape.
상기 휨 측정 장치는 (i) 상기 기판의 부하, (ii) 상기 챔버의 공정 영역의 부하, (iii) 상기 기판과 상기 기판 홀더 간의 공간의 부하에 따른 임피던스의 변화를 미리 저장된 테이블과 비교하여 상기 기판의 휨 형상을 구분할 수 있다.The warpage measuring device compares a change in impedance according to (i) the load of the substrate, (ii) the load of the process area of the chamber, and (iii) the load of the space between the substrate and the substrate holder with a table stored in advance to determine the The warp shape of the board can be distinguished.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 기판의 휨 측정 방법에 있어서, 챔버 내에 위치하는 정전척에 전기 신호를 인가하는 단계, 및 상기 전기 신호의 경로에 따른 임피던스의 변화를 이용하여 기판 홀더에 위치하는 기판의 상태를 측정하는 단계를 포함하는 기판의 휨 측정 방법을 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, in a method for measuring warpage of a substrate, applying an electrical signal to an electrostatic chuck located in a chamber, and using a change in impedance according to a path of the electrical signal, the substrate located in the substrate holder It provides a method for measuring the warpage of a substrate comprising the step of measuring the state of.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면 챔버 내에 위치하는 정전척에 전기 신호를 인가하고 전기 신호의 경로에 따른 임피던스의 변화를 이용하여 기판 홀더에 위치하는 기판의 휨 상태를 측정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, an electric signal is applied to an electrostatic chuck located in a chamber, and the warp state of a substrate located in a substrate holder can be measured using a change in impedance according to a path of the electric signal. There is an effect.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned here, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their provisional effects are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템의 휨 측정 장치를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템이 측정하는 기판의 휨 형상을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템의 휨 측정 장치가 인가한 전기 신호의 경로를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템이 측정하는 기판을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 휨 측정 방법을 예시한 흐름도이다.1 is a diagram illustrating a system for measuring warpage of a substrate according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a warpage measurement device of a substrate warpage measurement system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a warpage shape of a substrate measured by a system for measuring warpage of a substrate according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a path of an electrical signal applied by a warpage measurement device of a substrate warpage measurement system according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a substrate measured by a system for measuring warpage of a substrate according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method for measuring warpage of a substrate according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in the description of the present invention, if it is determined that a related known function may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention as an obvious matter to those skilled in the art, the detailed description thereof will be omitted, and some embodiments of the present invention will be described. It will be described in detail through exemplary drawings.
본 실시예는 정전척(Electro-Static Chuck, ESC)에 연결된 휨 측정 장치에 관한 것으로, 기판의 휨(Substrate Warpage) 현상을 판별한다. 정전척에 인가되는 직류(DC) 전압에 추가적인 전기적 측정 신호(Additional Electric Measurement Signal)를 인가하고 기판의 휨 유무 및 정도에 따른 전기적 측정 신호의 변화를 감지함으로써 공정 중 또는 공정 전후로 발생하는 기판의 휨 현상을 판별할 수 있다. This embodiment relates to a warpage measurement device connected to an electro-static chuck (ESC), and determines substrate warpage. By applying an additional electric measurement signal (Additional Electric Measurement Signal) to the DC voltage applied to the electrostatic chuck and detecting the change in the electrical measurement signal according to the presence and degree of warpage of the board, it detects the warpage of the board that occurs during or before and after the process. phenomena can be identified.
반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 소자 제조 중에 사용되는 장비는 공정 중 기판을 원하는 위치에 고정하고 원하는 공정 결과를 위해 온도 등의 공정 조건을 조절하기 위한 정전척(Electro-Static Chuck, ESC)을 사용한다. 이 때 오차없는 최적의 결과를 산출하기 위해서는 공정 중 발생할 수 있는 웨이퍼 휨 현상을 실시간으로 측정하고 이를 토대로 미세 공정 제어를 통해 웨이퍼 휨 현상을 없애는 것이 요구된다. 그러나 기존의 측정 장치는 별도의 추가 공정을 진행하여야 하거나, 실시간 공정 측정이 불가능한 단점이 존재한다.Equipment used during device manufacturing, such as semiconductors, displays, and solar cells, uses an electro-static chuck (ESC) to fix the substrate in a desired position during the process and to adjust process conditions such as temperature for desired process results. do. At this time, in order to produce optimal results without errors, it is required to measure the wafer warpage that may occur during the process in real time and eliminate the wafer warpage through fine process control based on this measurement. However, existing measuring devices have disadvantages in that a separate additional process is required or real-time process measurement is not possible.
본 실시예에서는 고가의 장비 개조없이 추가적인 전기적 신호 인가를 위한 측정 장비만을 추가하고, 기판 휨 유무 및 정도에 따른 추가 전기적 신호의 변화를 감지함으로써 공정 진행 중 실시간으로 기판의 휨 유무 및 정도를 측정한다. 사용할 수 있는 공정의 예로는 스퍼터링(Spurttering) 공정, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 이온 임플란테이션(Ion Implantation) 공정, 식각(Etching) 공정, 애싱(Ashing) 공정 등 플라즈마를 사용하는 공정과 CVD(Chemical Vapor Deposition), 이바포레이션(Evaporation) 공정 등 플라즈마를 사용하지 않는 공정을 포함한다. In this embodiment, only measuring equipment for applying additional electrical signals is added without expensive equipment remodeling, and the presence and degree of substrate warpage are measured in real time during the process by detecting changes in additional electrical signals according to the presence and degree of substrate warpage. . Examples of processes that can be used include processes using plasma, such as sputtering, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), ion implantation, etching, and ashing. It includes processes that do not use plasma, such as CVD (Chemical Vapor Deposition) and evaporation processes.
이때 인가되는 추가적인 전기적 측정 신호는 정전척에 인가되는 직류(DC) 전원 또는 공정 중 인가될 수 있는 플라즈마 전력 등과 비교하여 매우 작으며, 일반적으로 공정에 사용되지 않는 주파수를 선택적으로 사용할 수 있어 공정에 영향을 미치지 않고 타 전원과 쉽게 분리하여 측정하는 것이 가능하다.The additional electrical measurement signal applied at this time is very small compared to direct current (DC) power applied to the electrostatic chuck or plasma power that can be applied during the process, and a frequency not normally used in the process can be selectively used, It is possible to measure easily separated from other power sources without affecting them.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템을 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a system for measuring warpage of a substrate according to an embodiment of the present invention.
본 실시예는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 소자를 제조하는 공정에 사용되는 정전척에 웨이퍼 휨 판별 시스템을 추가하여 직류 전원 인가 시 또는 대기 상태에서 추가 전기적 측정 신호(Additional Electric Measurement Signal)를 인가함으로써 기판의 휨 유무 및 정도를 판별한다. 예를 들어 식각, 증착, 애싱(ashing) 등에서 사용하는 정전척에 연결되며, 정전척은 단극자 정전척(Monopole ESC), 쌍극자 정전척(Bi-pole ESC), 또는 다중 채널 정전척(Multi-channel ESC) 등으로 구현될 수 있다. In this embodiment, a wafer warpage detection system is added to an electrostatic chuck used in a process of manufacturing devices such as semiconductors, displays, and solar cells, so that an additional electric measurement signal is applied when DC power is applied or in a standby state. By doing so, the existence and degree of warpage of the board are determined. For example, it is connected to an electrostatic chuck used in etching, deposition, ashing, etc. The electrostatic chuck is a monopole electrostatic chuck (Monopole ESC), a bi-pole electrostatic chuck (ESC), or a multi-channel electrostatic chuck (Multi-channel ESC). channel ESC) and the like.
본 실시예의 전체 시스템은 단극자 정전척, 쌍극자 정전척, 또는 다중 채널 정전척 등을 포함하는 정전기를 이용하여 기판을 척킹할 수 있는 척에서 사용할 수 있는 형태이다. The entire system of this embodiment is a type that can be used in a chuck capable of chucking a substrate using static electricity, including a monopole electrostatic chuck, a dipole electrostatic chuck, or a multi-channel electrostatic chuck.
기판의 휨 유무 및 정도를 판별하기 위한 추가 전기적 측정 신호의 인가는 정전척의 종류, 또는 공정의 종류 등 조건에 따라 연결하는 방법을 다르게 할 수 있다. 추가적인 전기적 측정 신호는 총 2개의 신호 라인을 사용하며, 이 신호 라인은 연결 방법에 따라 한 라인은 정전척 전극에 연결하고, 다른 한 라인은 다른 정전척 전극 또는 공정 챔버 벽(Process Chamver Wall)에 연결하여 사용할 수 있다.Application of an additional electrical measurement signal for determining the presence and degree of warpage of the substrate may be performed in a different connection method according to conditions such as the type of electrostatic chuck or the type of process. The additional electrical measurement signal uses a total of two signal lines, one of which is connected to the electrostatic chuck electrode and the other to the other electrostatic chuck electrode or the process chamber wall (process chamber wall) according to the connection method. It can be connected and used.
기판의 휨 측정 시스템(100)이 적용될 수 있는 공정으로는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 식각(Etching) 공정, 애싱(Ashing) 공정 등 플라즈마를 사용하는 공정과 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등 플라즈마를 사용하지 않는 공정 등이 있다. Processes to which the substrate
기판의 휨 측정 시스템(100)은 공정 시스템 및 휨 측정 장치(170)를 포함한다. 공정 시스템은 챔버(110), 기판(150)이 부착될 기판 홀더(140) 등을 포함한다.The substrate
기판(150)은 반도체 기판, 웨이퍼, 평판형 디스플레이 기판, 태양전지 기판 등을 포함한다. 공정 시스템은 기판(150)의 표면 인근에 공정 영역(111)에서 플라즈마를 생성하기 용이하게 구성되거나, 또는 화학적 반응이 일어나기 용이하게 구성될 수 있다. 공정 시스템은 200 mm 기판, 300 mm 기판, 또는 그보다 크거나 작은 기판들과 같은 임의의 크기의 기판에 공정을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.The
공정 시스템은 제1 전극(140)을 포함할 수 있다. 제1 전력 공급기(143)는 제1 임피던스 매칭부(144)를 통하여 제1 전극(140)에 전력을 공급할 수 있다. 제1 전극(140)에 공급된 전력은 공정 영역(111)에서의 플라즈마 발생 등을 유도하기 위하여 사용될 수 있다.The process system may include a
이온화 가스 또는 공정 가스 등이 가스 주입 장치 등을 통하여 공급될 수 있다. 가스 주입 장치는 가스 분배기와 가스 공급기를 포함한다. 가스 분배기는 제1 가스 분배기(121)와 제2 가스 분배기(131)을 포함하고, 가스 공급기는 제1 가스 공급기(122)와 제2 가스 공급기(132)를 포함한다. 주어진 공정 가스의 유동 제어를 위하여 공정 시스템은 진공 장치(180)를 통해 압력을 조정 제어한다. An ionized gas or process gas may be supplied through a gas injection device or the like. The gas injection device includes a gas distributor and a gas supplier. The gas distributor includes a
제1 가스 분배기(141)는 단일 또는 혼합 가스를 공정 시스템의 공정 영역(111)에 가스를 공급하기 위하여 사용된다. 제1 가스 분배기(141)는 제1 가스 공급기(142)로부터 공정에 필요한 단일 또는 혼합 가스를 공급받을 수 있다. 제1 가스 분배기(141)는 샤워헤드 설계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제1 가스 분배기(141)는 중앙-에지 분배 또는 다중-구역 샤워헤드 설계를 포함할 수 있다. 이러한 시스템을 통해 기판(150) 주변 영역에서의 공정 가스 유동 또는 조성을 제어할 수 있다.The first gas distributor 141 is used to supply single or mixed gases to the
기판(150)은 정전척(160)을 통해 기판 홀더(140)에 부착된다. 정전척(160)은 도 1에 표시된 쌍극자 정전척(Bipole Electro-Static Chuck) 방식 외에도 단극자 정전척(Monopole Electro-Static Chuck), 다중 채널 정전척(Multi-Channel Electro-Static Chuck) 등으로 구현될 수 있다.
정전척(160)은 정전척 전원 공급기(135)를 통해 전극(130)에 전력을 공급받아 정전력을 형성하여 기판을 클램핑할 수 있다. 정전척 전원 공급기(135)는 DC 전력을 공급할 수 있고 정전척(160)은 DC 전력을 이용하여 정전력을 형성할 수 있다.The
기판 홀더(140)는 기판 홀더(140) 및 기판(150)의 온도를 조정/제어하도록 구성되는 가열 시스템(미도시) 또는 냉각 시스템(미도시)을 포함할 수 있다. 기판(150)과 기판 홀더(140) 사이의 열 전도를 향상시키기 위하여, 제2 가스 분배기(131)를 통해 기판의 후면에 열 전달을 위한 가스를 주입할 수 있다.The
기판 홀더(140)는 제2 전극(130)을 포함할 수 있으며, 이를 통해 RF 전력 등이 공정 영역(111)에 전달되어 플라즈마를 발생할 수 있다. 기판 홀더(140)는 제2 전력 공급기(133)로부터 제2 임피던스 매칭부(134)를 통하여 제2 전극(130)에 RF 전력 등을 공급하여 플라즈마를 형성하고 유지할 수 있다. 이러한 구성에서 시스템은 반응성 이온 에칭(RIE, Reactive Ion Etching) 반응기 등으로 사용될 수 있다.The
공정 시스템은 기판 휨 유무 및 정도 측정을 위한 휨 측정 장치(170)를 포함한다. 휨 측정 장치(170)는 추가적인 전기 신호를 인하하고 신호의 변화를 측정한다. 휨 측정 장치(170)는 전기적 필터(171)를 통해 정전척 전원 공급기(135)와 제2 전극(130) 사이에 연결된다. The process system includes a
전기적 필터(171)는 추가 전기적 신호 외의 다른 신호 차단을 위해 저역 통과 필터(Low Pass Filter), 고역 통과 필터(High Pass Filter), 밴드 통과 필터(Band Pass Filter), 밴드 차단 필터(Band Cut Filter) 등으로 구현될 수 있다. 휨 측정 장치(170)는 제2 전극(130) 외에 챔버(110) 벽에 연결될 수 있다. The
휨 측정 장치(170)에서의 신호 전송 방식은 단일 종단 신호(Single-ended Signal) 방식 또는 쌍 종단 신호(Double-ended Signal) 등을 적용할 수 있다.As a signal transmission method in the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템의 휨 측정 장치를 예시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a warpage measurement device of a substrate warpage measurement system according to an embodiment of the present invention.
휨 측정 장치(170)와 필터(171)의 측정을 위한 시스템 구성으로, 휨 측정 장치(170)는 전기 신호 전원(210)과 전기 신호 측정부(220), 기준 부하(230)를 포함한다. As a system configuration for measuring the
휨 측정 장치(170)는 필터(240)에 연결된다. 전기 신호 전원(210)에서 공급되는 추가적인 전기 신호는 필터(240)를 통과하여 측정 부하(250)로 흐르는 신호와 기준 부하(230)로 흐르는 신호로 분배된다. 이때 측정 부하(250)는 도 1에서 측정하고자 하는 기판(150)과 기판 홀더((130)를 포함한다.
기판의 휨 유무 및 정도에 따라 측정 부하(230)의 임피던스(Impedance) 값이 변화하게 되면 측정 부하(230)로 분배되는 추가적인 전기 신호와 기준 부하(230)로 분배되는 추가적인 전기적 신호의 비율이 변화한다. 이때 변화한 비율은 기준 부하(230)로 흐르는 추가적인 전기 신호를 전기 신호 측정부(220)를 이용하여 측정함으로서 확인할 수 있다. When the impedance value of the
전기 신호 전원(210)은 이중 주파수를 포함하는 신호를 사용한다. 신호의 형태는 정현파(Sinusoids) 또는 펄스파(Pulse Wave)일 수 있다. 이때 주어지는 신호는 2가지 이상의 주파수를 가지며, 전기 신호 측정부(220)에서는 두 가지 이상의 서로 다른 주파수에 대한 측정값을 분석하여, 웨이퍼의 휨 형상을 유추한다. 단일 전극 또는 두 개의 전극 만을 이용해서 웨이퍼의 휨 현상이 측정되기 때문에, 단일 주파수로는 웨이퍼의 휨 유무만을 확인하는 것과는 달리, 이중 주파수 측정 방식은 대략적인 휨 형상까지 예측이 가능한 장점이 있다.Electrical
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템이 측정하는 기판의 휨 형상을 예시한 것으로, 기판과 기판 홀더, 기판의 휨 유무 및 종류, 전기 신호 전원에서 공급된 추가적인 전기 신호의 흐름을 나타낸다.Figure 3 illustrates the shape of the warp of the substrate measured by the system for measuring the warpage of the substrate according to an embodiment of the present invention, the presence and type of warp of the substrate, the substrate holder, the substrate, and the additional electrical signal supplied from the electrical signal power supply. represents the flow.
도 3의 (a)는 기판의 정상적인 편평한 형상을 나타내고, 도 3의 (b)는 위로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제1 유형을 나타내고, 도 3의 (c)는 아래로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제2 유형을 나타내고, 도 3의 (d)는 일부는 위가 볼록하게 다른 일부는 아래가 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제3 유형을 나타낸다.Fig. 3(a) shows a normal flat shape of the substrate, Fig. 3(b) shows a first type corresponding to an upwardly convexly curved shape, and Fig. 3(c) shows a downwardly convexly curved shape. The corresponding second type is shown, and FIG. 3(d) shows a third type corresponding to a shape in which some are convex on the top and others are convex on the bottom.
도 2의 측정 부하(250)는 도 3에서 나타나는 기판의 휨 유무 및 종류에 따라 추가적인 전기 신호가 흐르는 경로 상의 임피던스(Impedance)가 달라진다. 기판의 휨 유무 및 종류에 따라 측정 부하(250)의 임피던스가 달라지며, 기준 부하(230)와 측정 부하(250)에 분배되는 추가적인 전기 신호의 비율이 달라진다. 이를 통하여 공정 시스템에서의 기판(150)의 기판의 휨 유무 및 정도를 측정할 수 있다The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템의 휨 측정 장치가 인가한 전기 신호의 경로를 예시한 것으로, 도 3에서 기판과 기판 홀더에 흐르는 추가 전기적 신호의 경로를 등가 회로로 나타낸 것이다. Figure 4 illustrates the path of the electrical signal applied by the warpage measurement device of the substrate warpage measurement system according to an embodiment of the present invention, and the path of the additional electrical signal flowing through the substrate and the substrate holder in Figure 3 is an equivalent circuit it is shown
도 4의 (a)를 참조하면, 추가적인 전기 신호는 휨 측정 장치 및 필터(300)에서 시작하여 정전척 전극(제2 전극, 310)을 통과하여 기판 부하(320)를 통과하고 기판 상단의 공정 영역 부하(330)를 통과하여 다시 기판 부하(735)를 통과하고 정전척 전극(315)을 통과해 다시 휨 측정 장치 및 필터(300)로 흐른다. Referring to (a) of FIG. 4, the additional electrical signal starts from the warpage measurement device and
도 4의 (b)를 참조하면, 기판의 휨 및 유무에 따라 측정 부하가 변화하게 되는데, 이때 변화는 다음과 같은 이유에 의해 설명 가능하다. 기판의 휨 정도에 따라 추가적인 전기 신호가 기판을 통과하는 거리가 변화하여 기판 부하(420, 425)가 달라질 수 있다. 기판의 휨 정도에 따라 추가적인 전기 신호가 공정 영역을 흐르는 거리가 변화하여 공정 영역 부하(430)가 달라질 수 있다. 기판 홀더와 기판 사이에 기판의 휨 정도에 따른 공간이 발생하여 추가적인 공간 부하(440,445)가 발생할 수 있다. 이러한 변화에 의해 기판 부하(420, 425)와 공정 영역 부하(430), 추가적인 공간 부하(440, 445)의 합으로 나타내어지는 측정 부하의 임피던스 값이 달라진다. Referring to (b) of FIG. 4, the measurement load changes depending on whether or not the substrate is warped, and the change at this time can be explained by the following reasons. Depending on the degree of warpage of the board, the distance through which the additional electric signal passes through the board changes, so that the board loads 420 and 425 may vary. Depending on the degree of warpage of the substrate, the distance through which the additional electric signal flows through the process area changes, and thus the
따라서 측정 부하의 변화에 의해 측정 부하와 기준 부하에 분배되는 추가 전기적 신호의 비율이 달라지고, 이를 전기 신호 측정부로 측정하여 기판의 휨 유무 및 정도를 파악할 수 있다.Accordingly, the ratio of the additional electrical signal distributed to the measurement load and the reference load is changed by the change in the measurement load, and the presence and degree of warpage of the board can be determined by measuring it with the electrical signal measuring unit.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 휨 측정 시스템이 측정하는 기판을 예시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a substrate measured by a system for measuring warpage of a substrate according to an embodiment of the present invention.
기판의 휨 측정 시스템은 이중 주파수를 기반으로 하는 전기 신호를 인가하고, 기판의 휨 형상을 구분할 수 있다. (i) 기판의 부하, (ii) 챔버의 공정 영역의 부하, (iii) 기판과 상기 기판 홀더 간의 공간의 부하에 따른 임피던스의 변화를 미리 저장된 테이블과 비교하여 기판의 휨 형상을 구분한다. The board warpage measurement system may apply an electrical signal based on a dual frequency and distinguish a warpage shape of the board. (i) the load of the substrate, (ii) the load of the process area of the chamber, and (iii) the load of the space between the substrate and the substrate holder. The change in impedance according to the load is compared with a pre-stored table to distinguish the warp shape of the substrate.
예시적인 테이블은 표 1(Semiconductor wafer)과 표 2(FTO Glass)와 같이 표현된다.Exemplary tables are represented as Table 1 (Semiconductor wafer) and Table 2 (FTO Glass).
테이블을 생성하기 위한 예시적인 실험 조건은 다음과 같다. 전압을 제외한 다른 데이터는 임피던스 측정기(Impedance analyzer)를 통해 측정을 진행한다.Exemplary experimental conditions for generating the table are as follows. Data other than voltage are measured through an impedance analyzer.
Insert the spacer between substrate to ESCInsert the spacer between substrate to ESC
The spacer materials: glass fiberThe spacer materials: glass fiber
Purpose of insert the spacer: reproduce wafer warpagePurpose of insert the spacer: reproduce wafer warpage
Spacer thickness: 0.25 mm / 0.5 mmSpacer thickness: 0.25 mm / 0.5 mm
Spacer position order:Spacer position order:
④: 에지 휨 (1 지점) 재현④: Reproduce edge bending (1 point)
②: 에지 휨 (1 지점) 재현②: Reproduce edge bending (1 point)
③+④: 에지 휨 (2 지점) 재현③+④: Reproduce edge bending (2 points)
④+⑤: 에지 휨 (2 지점) 재현④+⑤: Reproduce edge bending (2 points)
③: 중심 휨 재현③: Reproduction of center bending
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 휨 측정 방법을 예시한 흐름도이다. 기판의 휨 측정 방법은 기판의 휨 측정 시스템에 의해 수행될 수 있다.6 is a flowchart illustrating a method for measuring warpage of a substrate according to another embodiment of the present invention. The substrate warpage measurement method may be performed by a substrate warpage measurement system.
기판의 휨 측정 방법은 챔버 내에 위치하는 정전척에 전기 신호를 인가하는 단계(S10), 및 전기 신호의 경로에 따른 임피던스의 변화를 이용하여 기판 홀더에 위치하는 기판의 상태를 측정하는 단계(S20)를 포함한다.A method for measuring warpage of a substrate includes applying an electrical signal to an electrostatic chuck located in a chamber (S10), and measuring a state of a substrate located in a substrate holder using a change in impedance according to a path of the electrical signal (S20). ).
전기 신호를 인가하는 단계(S10)는 이중 주파수를 기반으로 하는 전기 신호를 인가하고, 기판의 상태를 측정하는 단계(S20)는 기판의 휨 형상을 구분할 수 있다.In the step of applying the electrical signal ( S10 ), the electrical signal based on the dual frequency is applied, and in the step of measuring the state of the board ( S20 ), the warped shape of the board can be distinguished.
기판의 상태를 측정하는 단계(S20)는 (i) 위로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제1 유형, (ii) 아래로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제2 유형, (iii) 일부는 위가 볼록하게 다른 일부는 아래가 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제3 유형으로 구분할 수 있다.The step of measuring the state of the substrate (S20) includes (i) a first type corresponding to an upwardly curved shape, (ii) a second type corresponding to a downwardly convexly curved shape, (iii) some of which are upwardly convex Some of them can be classified as a third type corresponding to a shape that is convexly curved at the bottom.
기판의 상태를 측정하는 단계(S20)는 (i) 기판의 부하, (ii) 챔버의 공정 영역의 부하, (iii) 기판과 기판 홀더 간의 공간의 부하에 따른 임피던스의 변화를 미리 저장된 테이블과 비교하여 기판의 휨 형상을 구분할 수 있다.The step of measuring the state of the substrate (S20) compares a change in impedance according to (i) the load of the substrate, (ii) the load of the process area of the chamber, and (iii) the load of the space between the substrate and the substrate holder with a table stored in advance. Thus, the warp shape of the board can be distinguished.
본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.These embodiments are for explaining the technical idea of this embodiment, and the scope of the technical idea of this embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of this embodiment should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of rights of this embodiment.
Claims (15)
챔버;
상기 챔버의 내부 상단에 위치하는 제1 전극;
상기 챔버의 내부 하단에 위치하며 제2 전극 및 정전척을 포함하는 기판 홀더;
상기 정전척에 연결되며 상기 정전척에 전원을 공급하는 정전척 전원 공급기; 및
상기 정전척에 연결되며 상기 정전척에 전기 신호를 인가하고 상기 전기 신호의 경로에 따른 임피던스의 변화를 이용하여 상기 기판 홀더에 위치하는 기판의 상태를 측정하는 휨 측정 장치를 포함하되,
상기 휨 측정 장치는 (i) 상기 기판의 부하, (ii) 상기 챔버의 공정 영역의 부하, (iii) 상기 기판과 상기 기판 홀더 간의 공간의 부하에 따른 임피던스의 변화를 미리 저장된 테이블과 비교하여 상기 기판의 휨 형상을 구분하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 시스템.In the board warpage measurement system,
chamber;
a first electrode positioned at an inner upper end of the chamber;
a substrate holder positioned at an inner lower end of the chamber and including a second electrode and an electrostatic chuck;
an electrostatic chuck power supply connected to the electrostatic chuck and supplying power to the electrostatic chuck; and
A warpage measuring device connected to the electrostatic chuck, applying an electric signal to the electrostatic chuck, and measuring a state of a substrate positioned in the substrate holder by using a change in impedance according to a path of the electric signal,
The warpage measuring device compares a change in impedance according to (i) the load of the substrate, (ii) the load of the process area of the chamber, and (iii) the load of the space between the substrate and the substrate holder with a table stored in advance to determine the A warpage measurement system of a substrate, characterized in that for distinguishing the warpage shape of the substrate.
상기 제1 전극에 형성되어 상기 챔버의 내부에 가스를 공급하는 제1 가스 분배기; 및
상기 제1 가스 분배기에 연결되어 상기 제1 가스 분배기에 상기 가스를 공급하는 제1 가스 공급기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 시스템.According to claim 1,
a first gas distributor formed on the first electrode to supply gas into the chamber; and
and a first gas supplier connected to the first gas distributor to supply the gas to the first gas distributor.
상기 제2 전극에 형성되어 상기 기판 홀더에 위치하는 기판에 가스를 공급하는 제2 가스 분배기; 및
상기 제2 가스 분배기에 연결되어 상기 제2 가스 분배기에 상기 가스를 공급하는 제2 가스 공급기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 시스템.According to claim 1,
a second gas distributor formed on the second electrode to supply gas to the substrate positioned in the substrate holder; and
and a second gas supplier connected to the second gas distributor to supply the gas to the second gas distributor.
상기 제1 전극에 연결되어 전압과 전류의 위상을 제어하는 제1 임피던스 매칭부; 및
상기 제1 임피던스 매칭 장치에 연결되어 전력을 공급하는 제1 전력 공급기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 시스템.According to claim 1,
a first impedance matching unit connected to the first electrode to control phases of voltage and current; and
A system for measuring warpage of a substrate, characterized in that it comprises a first power supply connected to the first impedance matching device to supply power.
상기 제2 전극에 연결되어 전압과 전류의 위상을 제어하는 제2 임피던스 매칭부; 및
상기 제2 임피던스 매칭 장치에 연결되어 전력을 공급하는 제2 전력 공급기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 시스템.According to claim 1,
a second impedance matching unit connected to the second electrode to control phases of voltage and current; and
A system for measuring warpage of a substrate, characterized in that it comprises a second power supply connected to the second impedance matching device to supply power.
상기 챔버의 내부 압력을 조절하는 진공 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 시스템.According to claim 1,
The warpage measurement system of the substrate, characterized in that it comprises a vacuum device for adjusting the internal pressure of the chamber.
상기 휨 측정 장치는 상기 정전척 및 상기 휨 측정 장치에 연결되어 상기 전기 신호를 필터링하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 시스템.According to claim 1,
The system for measuring warpage of a substrate, characterized in that the warpage measuring device includes a filter connected to the electrostatic chuck and the warpage measuring device to filter the electrical signal.
상기 휨 측정 장치는 단일 주파수를 기반으로 하는 전기 신호를 인가하여 상기 기판의 휨 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 시스템.According to claim 1,
The warpage measurement system of the substrate, characterized in that for determining the presence or absence of warpage of the substrate by applying an electrical signal based on a single frequency.
상기 휨 측정 장치는 (i) 위로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제1 유형, (ii) 아래로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제2 유형, (iii) 일부는 위가 볼록하게 다른 일부는 아래가 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제3 유형으로 구분하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 시스템.According to claim 1,
The warpage measuring device is (i) a first type corresponding to a shape that is convexly bent upward, (ii) a second type corresponding to a shape that is convexly bent downward, (iii) some of which are convex above and others that are downward. A warpage measuring system of a substrate, characterized in that divided into a third type corresponding to a convexly bent shape.
챔버 내에 위치하는 정전척에 전기 신호를 인가하는 단계; 및
상기 전기 신호의 경로에 따른 임피던스의 변화를 이용하여 기판 홀더에 위치하는 기판의 상태를 측정하는 단계를 포함하되,
상기 기판의 상태를 측정하는 단계는 (i) 상기 기판의 부하, (ii) 상기 챔버의 공정 영역의 부하, (iii) 상기 기판과 상기 기판 홀더 간의 공간의 부하에 따른 임피던스의 변화를 미리 저장된 테이블과 비교하여 상기 기판의 휨 형상을 구분하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 방법.In the method of measuring the warpage of the substrate,
applying an electrical signal to an electrostatic chuck located in the chamber; and
Measuring a state of a substrate located in a substrate holder using a change in impedance according to the path of the electrical signal,
The step of measuring the state of the substrate may include (i) the load of the substrate, (ii) the load of the process area of the chamber, and (iii) the change in impedance according to the load of the space between the substrate and the substrate holder in a pre-stored table. A method for measuring warpage of a substrate, characterized in that for distinguishing the warpage shape of the substrate compared to.
상기 기판의 상태를 측정하는 단계는 (i) 위로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제1 유형, (ii) 아래로 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제2 유형, (iii) 일부는 위가 볼록하게 다른 일부는 아래가 볼록하게 휘는 형상에 해당하는 제3 유형으로 구분하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 측정 방법.According to claim 12,
The step of measuring the state of the substrate is (i) a first type corresponding to an upwardly convex curved shape, (ii) a second type corresponding to a downwardly convexly curved shape, (iii) some other upwardly convexly curved shapes A method for measuring warpage of a substrate, characterized in that some are divided into a third type corresponding to a shape that is convexly bent below.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |