KR20190042909A - 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 처리 공간을 가지는 챔버, 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 처리 공간으로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 및 챔버의 측벽에 제공되고, 임피던스 변화를 측정하여 처리 공간 내에 노출되는 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 검출 유닛을 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, 보다 상세하게는 챔버의 내벽이나 부품의 표면의 파티클 흡착 정도를 검출할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 공정에 있어서 사진, 식각, 박막 증착, 이온주입, 그리고 세정 등 다양한 공정들이 수행된다. 이러한 공정들 중 식각, 박막 증착, 세정 공정에는 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치가 사용된다.
일반적으로, 플라즈마 처리 공정은 챔버 내에 공정가스를 공급하고, 그 공정가스로부터 발생된 플라즈마를 이용하여 기판을 처리한다. 기판을 처리하는 과정에서 플라즈마의 일부는 챔버의 내벽에 부착되어 파티클로 작용한다. 이로 인해 플라즈마 공정이 진행되기 전후 각각에는 챔버의 내부 상태를 일정하게 유지시키기 위한 세정공정이 진행된다.
종래에는 챔버의 내벽에 부착되는 파티클을 육안으로 관찰하거나 카메라로 챔버의 내벽을 촬영하여 파티클을 검출하였으므로, 챔버 내벽의 파티클의 흡착 정도를 정확히 검출할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 임피던스 변화를 측정하여 챔버의 내벽 또는 부품 표면의 파티클 흡착 정도를 검출하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 챔버, 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛, 상기 처리 공간으로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스 및 상기 챔버의 측벽에 제공되고, 임피던스 변화를 측정하여 상기 처리 공간 내에 노출되는 상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 검출 유닛을 포함한다.
여기서, 상기 검출 유닛은, 상기 처리 공간과 통하도록 제공된 상기 챔버의 측벽 내부의 검사 공간에 설치되며 파티클의 증착에 의해 변형이 발생하는 다이어프램, 상기 다이어프램에 전류를 인가하는 전압원 및 상기 다이어프램에 흐르는 전류를 이용하여 임피던스 변화를 측정하고, 상기 임피던스 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 검출하는 제어기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 검출 유닛은, 상기 다이어프램과 이격되어 배치되되, 상기 다이어프램보다 상기 챔버의 측벽으로부터 외측에 배치되는 플레이트를 더 포함하고, 상기 전압원은, 일단이 상기 다이어프램에 연결되고, 타단이 상기 플레이트에 연결될 수 있다.
여기서, 상기 다이어프램은, 상기 파티클의 증착에 의해 커패시턴스가 변화되며, 상기 제어기는, 상기 다이어프램의 커패시턴스 변화를 측정하되, 상기 다이어프램의 커패시턴스 변화가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 파티클 흡착 정도가 허용범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 검출 유닛은, 상기 플레이트의 진동 주파수를 측정하는 측정기;를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 플레이트의 진동 주파수 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 예측하고, 상기 예측된 파티클 흡착 정도를 상기 임피던스 변화에 기초하여 검출된 파티클 흡착 정도와 비교하여 정확도를 검증할 수 있다.
또한, 상기 다이어프램은, 100um 이하의 박판으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어기는, 상기 파티클 흡착 정도가 허용범위를 벗어난 것으로 판단하는 경우, 챔버의 교체 주기를 알려주는 알림을 출력할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은, 챔버의 측벽에 제공되는 검출 유닛을 이용하여, 임피던스 변화를 측정하여 상기 챔버의 처리 공간 내에 노출되는 상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 검출 유닛은, 상기 처리 공간과 통하도록 제공된 상기 챔버의 측벽 내부의 검사 공간에 설치되며 파티클의 증착에 의해 변형이 발생하는 다이어프램 및 상기 다이어프램에 전류를 인가하는 전압원을 포함하되, 상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계는, 상기 다이어프램에 흐르는 전류를 이용하여 임피던스 변화를 측정하는 단계 및 상기 임피던스 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 검출 유닛은, 상기 다이어프램과 이격되어 배치되되, 상기 다이어프램보다 상기 챔버의 측벽으로부터 외측에 배치되는 플레이트를 더 포함하고, 상기 전압원은, 일단이 상기 다이어프램에 연결되고, 타단이 상기 플레이트에 연결될 수 있다.
여기서, 상기 다이어프램은, 상기 파티클의 증착에 의해 커패시턴스가 변화되며, 상기 임피던스 변화를 측정하는 단계는, 상기 다이어프램의 커패시턴스 변화를 측정하고, 상기 임피던스 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계는, 상기 다이어프램의 커패시턴스 변화가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 파티클 흡착 정도가 허용범위를 벗어난 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계는, 상기 플레이트의 진동 주파수를 측정하는 단계, 상기 플레이트의 진동 주파수 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 예측하는 단계 및 상기 예측된 파티클 흡착 정도를 상기 임피던스 변화에 기초하여 검출된 파티클 흡착 정도와 비교하여 정확도를 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다이어프램은, 100um 이하의 박판으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계는, 상기 파티클 흡착 정도가 허용범위를 벗어난 것으로 판단하는 경우, 챔버의 교체 주기를 알려주는 알림을 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 임피던스 변화를 이용하여 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 정확하게 간편하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 검출 유닛의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파티클 흡착 정도 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파티클 흡착 정도 검출 방법의 정확도를 검증하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 소스(400), 배플 유닛(500) 및 검출 유닛(600)을 포함한다.
챔버(100)는 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 챔버(100)는 하우징(110), 밀폐 커버(120) 및 라이너(130)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 갖는다. 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 소정의 압력으로 감압된다.
밀폐 커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 밀폐 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부 공간을 밀폐시킨다. 밀폐 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.
라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 공간의 내부에 형성된다. 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. 즉, 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 불순물이 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.
하우징(110)의 내부에는 기판 지지 유닛(200)이 위치한다. 기판 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척(210)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척(210)을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.
지지 유닛(200)은 정전 척(210), 절연 플레이트(250) 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 하우징(110)의 바닥면으로부터 상부로 이격되어 위치될 수 있다.
정전 척(210)은 유전판(220), 전극(223), 히터(225), 지지판(230) 및 포커스 링(240)을 포함한다.
유전판(220)은 정전 척(210)의 상단부에 위치한다. 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(220)의 외측에 위치한다. 유전판(220)에는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 제1 공급 유로(221)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1 공급 유로(221)는 서로 이격하여 복수 개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다.
유전판(220)의 내부에는 하부 전극(223)과 히터(225)가 매설된다. 하부 전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 하부 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 제1 하부 전원(223a)은 직류 전원을 포함한다. 하부 전극(223)과 제1 하부 전원(223a) 사이에는 스위치(223b)가 설치된다. 하부 전극(223)은 스위치(223b)의 온/오프에 의해 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 스위치(223b)가 온 되면, 하부 전극(223)에는 직류 전류가 인가된다. 하부 전극(223)에 인가된 전류에 의해 하부 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 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 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.
유전판(220)의 하부에는 지지판(230)이 위치한다. 유전판(220)의 저면과 지지판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 지지판(230)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 지지판(230)의 상면은 중심 영역이 가장자리 영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 지지판(230)의 상면 중심 영역은 유전판(220)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(220)의 저면과 접착된다. 지지판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232) 및 제2 공급 유로(233)가 형성된다.
제1 순환 유로(231)는 열전달 매체가 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)는 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)는 동일한 높이에 형성된다.
제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 지지판(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제2 순환 유로(232)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2 순환 유로(232)는 서로 연통될 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2 순환 유로(232)는 동일한 높이에 형성된다. 제2 순환 유로(232)는 제1 순환 유로(231)의 하부에 위치될 수 있다.
제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)부터 상부로 연장되며, 지지판(230)의 상면으로 제공된다. 제2 공급 유로(243)는 제1 공급 유로(221)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다.
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. 실시 예에 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 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열이 정전 척(210)으로 전달되는 매개체 역할을 한다.
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 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
포커스 링(240)은 정전 척(210)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 유전판(220)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(240)의 상면은 외측부(240a)가 내측부(240b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스 링(240)의 상면 내측부(240b)는 유전판(220)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)의 외측부(240a)는 기판(W)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(240)은 챔버(100) 내에서 플라즈마가 기판(W)과 마주하는 영역으로 집중되도록 한다.
지지판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 지지판(230)에 상응하는 단면적으로 제공된다. 절연 플레이트(250)는 지지판(230)과 하부 커버(270) 사이에 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 지지판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다.
하부 커버(270)는 기판 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 척(210)으로 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 복수 개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 기판 지지 유닛(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원 라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b), 및 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) 내부에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320) 및 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 밀폐 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 밀폐 커버(120)의 하부에 위치하며, 챔버(100) 내부의 처리공간으로 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.
플라즈마 발생 유닛(400)은 챔버(100) 내 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플라즈마 발생 유닛(400)은 ICP 타입으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 플라즈마 발생 유닛(400)은 안테나(410) 및 고주파 전원(420)을 포함한다. 안테나(410)는 고주파 전원(420)으로부터 신호를 인가받아 전자장을 유도하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
검출 유닛(600)은 챔버(100)의 측벽에 제공될 수 있다. 검출 유닛(600)은 챔버(100)의 하우징(110)의 내주면에 형성되는 홀에 마련될 수 있다. 그리고 검출 유닛(600)은 라이너(300)를 관통하는 홀에 마련될 수 있다. 일 예로, 검출 유닛(600)은 챔버(100)의 측벽에 형성되는 뷰 포트(View Port) 상에 형성될 수 있다. 검출 유닛(600)은 임피던스 변화를 측정하여, 공정이 진행되는 과정에서 발생하는 파티클(예를 들어, 폴리머)이 챔버(100)의 처리 공간 내에 노출되는 챔버(100)의 내벽 또는 부품의 표면에 흡착되는 정도를 검출한다.
구체적으로, 검출 유닛(600)은 하우징(110)에 형성되는 홀을 통해 유입되는 파티클의 증착에 의해 변형이 발생하는 다이어프램을 이용하여 챔버(100)의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출할 수 있다. 검출 유닛(600)의 구체적인 구성은 이하 도 2를 참조하여 후술한다.
배플 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 기판 지지 유닛(200) 사이에 위치된다. 배플 유닛(500)은 관통홀이 형성된 배플을 포함한다. 배플은 환형의 링 형상으로 제공된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배플의 관통홀들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배플의 형상 및 관통홀들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 검출 유닛의 구체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 검출 유닛(600)은 다이어프램(610), 전압원(620), 제어기(630), 플레이트(640) 및 측정기(650)를 포함할 수 있다.
다이어프램(610)은 도 3과 같이, 챔버(100)의 처리 공간과 통하도록 제공된 챔버(100)의 측벽 내부의 검사 공간에 설치되며 파티클의 증착에 의해 변형이 발생한다. 일 예로, 다이어프램(610)은 100um 이하의 박판으로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 파티클의 증착에 의하여 변형이 발생하는 다양한 물질로 구성될 수 있다.
전압원(620)은 다이어프램(610) 및 플레이트(640)에 연결되어 다이어프램(610) 및 플레이트(640)에 전류를 인가하고, 제어기(630)는 다이어프램(610)에 흐르는 전류를 이용하여 임피던스 변화를 측정한다. 제어기(630)는 다이어프램(610)의 임피던스 변화에 기초하여 챔버(100)의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출할 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 다이어프램(610)에 파티클(폴리머)이 흡착되면, 다이어프램(610)에 흡착되는 파티클의 양이 많아질수록 다이어프램(610)과 플레이트(640) 사이의 간격이 좁아지므로, 다이어프램(610)의 커패시턴스 값이 커진다. 즉, 커패시턴스 C=(E*S)/d 이고, 여기서, E는 유전체의 유전율, S는 극판의 단면적, d는 극판 사이의 간격이므로, 다이어프램(610)과 플레이트(640) 사이의 간격(d)이 줄어들면 커패시턴스(C) 값은 커지게 된다. 제어기(630)는 다이어프램(610)에 흡착되는 파티클의 양이 많아질수록 다이어프램(610)의 커패시턴스 값이 커지는 특징을 이용하여, 다이어프램(610)의 커패시턴스 값이 특정 값보다 커지면 챔버(100)의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도가 허용범위를 초과하는 것으로 판단할 수 있다. 제어기(630)는 파티클 흡착 정도가 허용범위를 초과하는 것으로 판단되는 경우, 챔버의 교체 주기를 알려주는 알림을 출력할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 정확하게 간편하게 측정할 수 있다.
또한, 플레이트(640)는 다이어프램(610)과 이격되어 배치되며, 다이어프램(610)보다 챔버(100)의 측벽으로부터 외측에 배치된다. 측정기(650)는 플레이트(640)에 연결되어, 플레이트(640)의 진동 주파수를 측정할 수 있으며, 제어기(630)는 플레이트(640)의 진동 주파수 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 예측하고, 예측된 파티클 흡착 정도를 다이어프램(610)의 임피던스 변화에 기초하여 검출된 파티클 흡착 정도와 비교하여 정확도를 검증할 수 있다. 플레이트(640)의 진동 주파수는 도 5와 같이, 파티클의 흡착이 진행됨에 따라 주기가 커질 수 있다. 즉, 제어기(630)는 검출기(650)에서 측정된 플레이트(640)의 진동 주파수의 주기를 이용하여 파티클 흡착 정도를 예측할 수 있다.
일 예로, 제어기(630)는 다이어프램(610)의 임피던스 변화에 기초하여 검출된 파티클 흡착 정도가 플레이트(640)의 진동 주파수 변화에 기초하여 예측된 파티클 흡착 정도의 차이가 기설정된 값보다 큰 경우, 검출된 파티클 흡착 정도가 부정확한 것으로 판정할 수 있다. 따라서, 제어기(630)는 플레이트(640)의 진동 주파수 변화를 이용하여 파티클 흡착 정도를 검증하여, 다이어프램(610)의 임피던스 변화에 의해 측정되는 파티클 흡착 정도에 오류가 있는 경우, 이를 제외할 수 있으므로, 더욱 정확한 파티클 흡착 정도를 검출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 우선, 다이어프램에 흐르는 전류를 이용하여 임피던스 변화를 측정한다(S610). 일 예로, 다이어프램에 흐르는 전류를 측정하여 다이어프램의 커패시턴스 변화를 측정할 수 있다.
이어서, 임피던스 변화에 기초하여 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출한다(S620). 구체적으로, 다이어프램의 커패시턴스 변화가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 파티클 흡착 정도가 허용범위를 벗어난 것으로 판단할 수 있다.
또한, S620 단계는, 플레이트의 진동 주파수를 측정하는 단계, 플레이트의 진동 주파수 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 예측하는 단계 및 예측된 파티클 흡착 정도를 임피던스 변화에 기초하여 검출된 파티클 흡착 정도와 비교하여 정확도를 검증하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 더욱 정확하게 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면 임피던스 변화를 이용하여 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 정확하게 간편하게 측정할 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.
10: 기판 처리 장치 100: 챔버
200: 지지 유닛 300: 가스 공급 유닛
400: 플라즈마 발생 유닛 600: 검출 유닛
610: 다이어프램 620: 전압원
630: 제어기 640: 플레이트
650: 검출기

Claims (14)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 처리 공간으로 공급되는 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 및
    상기 챔버의 측벽의 내측에 형성되는 홀에 제공되고, 상기 측벽의 홀을 통해 유입되는 파티클의 증착 정도에 따라 달라지는 임피던스 변화를 측정하여 상기 처리 공간 내에 노출되는 상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 검출 유닛;을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 유닛은,
    상기 처리 공간과 통하도록 제공된 상기 챔버의 측벽 내부의 검사 공간에 설치되며 파티클의 증착에 의해 변형이 발생하는 다이어프램;
    상기 다이어프램에 전류를 인가하는 전압원; 및
    상기 다이어프램에 흐르는 전류를 이용하여 임피던스 변화를 측정하고, 상기 임피던스 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 검출하는 제어기;를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검출 유닛은,
    상기 다이어프램과 이격되어 배치되되, 상기 다이어프램보다 상기 챔버의 측벽으로부터 외측에 배치되는 플레이트;를 더 포함하고,
    상기 전압원은,
    일단이 상기 다이어프램에 연결되고, 타단이 상기 플레이트에 연결되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다이어프램은, 상기 파티클의 증착에 의해 커패시턴스가 변화되며,
    상기 제어기는,
    상기 다이어프램의 커패시턴스 변화를 측정하되, 상기 다이어프램의 커패시턴스 변화가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 상기 파티클 흡착 정도가 허용범위를 벗어난 것으로 판단하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 검출 유닛은,
    상기 플레이트의 진동 주파수를 측정하는 측정기;를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 플레이트의 진동 주파수 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 예측하고, 상기 예측된 파티클 흡착 정도를 상기 임피던스 변화에 기초하여 검출된 파티클 흡착 정도와 비교하여 정확도를 검증하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 다이어프램은,
    100um 이하의 박판으로 구성되는 기판 처리 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 파티클 흡착 정도가 허용범위를 벗어난 것으로 판단하는 경우, 챔버의 교체 주기를 알려주는 알림을 출력하는 기판 처리 장치.
  8. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    챔버의 측벽의 내측에 형성되는 홀에 제공되는 검출 유닛을 이용하되, 상기 측벽의 홀을 통해 유입되는 파티클의 증착 정도에 따라 달라지는 임피던스 변화를 측정하여 상기 챔버의 처리 공간 내에 노출되는 상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 검출 유닛은,
    상기 처리 공간과 통하도록 제공된 상기 챔버의 측벽 내부의 검사 공간에 설치되며 파티클의 증착에 의해 변형이 발생하는 다이어프램; 및
    상기 다이어프램에 전류를 인가하는 전압원;을 포함하되,
    상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계는,
    상기 다이어프램에 흐르는 전류를 이용하여 임피던스 변화를 측정하는 단계; 및
    상기 임피던스 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 검출 유닛은,
    상기 다이어프램과 이격되어 배치되되, 상기 다이어프램보다 상기 챔버의 측벽으로부터 외측에 배치되는 플레이트;를 더 포함하고,
    상기 전압원은,
    일단이 상기 다이어프램에 연결되고, 타단이 상기 플레이트에 연결되는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 다이어프램은, 상기 파티클의 증착에 의해 커패시턴스가 변화되며,
    상기 임피던스 변화를 측정하는 단계는,
    상기 다이어프램의 커패시턴스 변화를 측정하고,
    상기 임피던스 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계는,
    상기 다이어프램의 커패시턴스 변화가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 파티클 흡착 정도가 허용범위를 벗어난 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계는,
    상기 플레이트의 진동 주파수를 측정하는 단계;
    상기 플레이트의 진동 주파수 변화에 기초하여 파티클 흡착 정도를 예측하는 단계; 및
    상기 예측된 파티클 흡착 정도를 상기 임피던스 변화에 기초하여 검출된 파티클 흡착 정도와 비교하여 정확도를 검증하는 단계;를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 다이어프램은,
    100um 이하의 박판으로 구성되는 기판 처리 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 챔버의 내벽 또는 부품의 표면에 파티클 흡착 정도를 검출하는 단계는,
    상기 파티클 흡착 정도가 허용범위를 벗어난 것으로 판단하는 경우, 챔버의 교체 주기를 알려주는 알림을 출력하는 단계;를 더 포함하는 기판 처리 방법.

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