KR20190048414A - 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비 - Google Patents

증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비 Download PDF

Info

Publication number
KR20190048414A
KR20190048414A KR1020170143350A KR20170143350A KR20190048414A KR 20190048414 A KR20190048414 A KR 20190048414A KR 1020170143350 A KR1020170143350 A KR 1020170143350A KR 20170143350 A KR20170143350 A KR 20170143350A KR 20190048414 A KR20190048414 A KR 20190048414A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
plasma
process chamber
deposition
deposition process
Prior art date
Application number
KR1020170143350A
Other languages
English (en)
Inventor
최대규
Original Assignee
(주) 엔피홀딩스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 엔피홀딩스 filed Critical (주) 엔피홀딩스
Priority to KR1020170143350A priority Critical patent/KR20190048414A/ko
Publication of KR20190048414A publication Critical patent/KR20190048414A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/34—Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대는 기판을 지지하는 지지부; 상기 지지부에 포함되어 정전척 전원 공급부로부터 전력을 공급받아 기판을 척킹, 디척킹하는 정전 전극; 상기 지지부에 포함되어 상기 기판의 온도를 제어하는 발열부; 상기 정전 전극 또는 상기 발열부 중 하나 이상으로부터 알에프(RF) 신호를 수신하여 상기 알에프 신호에 포함된 전기적 파라미터를 측정하는 공정 모니터링 회로; 및 상기 공정 모니터링 회로로부터 전기적 파라미터를 수신하고, 상기 전기적 파라미터를 바탕으로 상기 기판의 증착 정도 또는 상기 지지부의 이상 여부를 모니터링하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비{SUBSTRATE PEDESTAL HAVING DEPOSITION PROCESS MONITORING AND SELF MONITORING FUNCTION AND DEPOSITION PROCESS WITH THE SAME APPARATUS}
본 발명은 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 실리콘 웨이퍼 상에 제조공정을 반복적으로 진행하여 완성되며, 반도체 제조공정은 그 소재가 되는 웨이퍼에 대하여 산화, 마스킹, 포토레지스트코팅, 식각, 확산 및 증착 공정들과 이들 공정들의 전,후에서 보조적으로 세척, 건조 및 검사 등의 여러 공정들이 수행되어야 한다.
반도체 기판들, 태양 전지판 기판들, 액정 디스플레이(LCD) 기판들, 및 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이들과 같은 기판들 상에 박막들을 증착하기 위하여 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)이 일반적으로 이용될 수 있다. PECVD는 일반적으로, 기판 지지대 상에 안착되는 기판을 갖는 공정챔버 내로 전구체 가스를 도입함으로써 달성될 수 있다. 공정챔버 내로 들어가기 전에 공정 가스들을 공정챔버의 외부에 위치된 원격 플라즈마 챔버에서 여기되어 공급될 수 있다. 전구체 가스의 일부는 전형적으로, 공정챔버 내로 가스 상태(gaseous state)로 도입될 수 있도록 원격 플라즈마 챔버를 통하여 지향될 수 있다. 전구체 가스는 그 후, 공정챔버의 최상부 근처에 놓이는 분배 플레이트로 유동될 수 있다. 전구체 가스는, 챔버에 커플링되는 하나 또는 그 초과의 RF 소스들로부터 챔버에 무선 주파수(RF) 전력을 인가함으로써, 공정챔버에서 여기될 수 있다. 여기된 가스는, 온도 제어되는 기판 지지대 상에 위치되는 기판의 표면 상에 물질의 층을 형성하도록 반응한다. 분배 플레이트는 일반적으로, RF 전력 소스에 연결되며, 기판 지지대는 전형적으로 챔버 본체에 연결되어, RF 전류 복귀 경로를 제공할 수 있다.
반도체 집적소자의 크기가 점점 작아지고 평상이 복잡해짐에 따라 높은 단차(step coverage) 구조에 균일하고 얇은 두께의 박막을 도포할 수 있는 증착 기술이 중요해져왔다. 얇은 박막에는 복잡한 형상의 구조에도 균일하게 증착되는 도포성 뿐 아니라, 소자에서 요구되는 절연 특성 및 확산 방지 특성을 충족시키기 위한 조성의 균일성 및 우수한 전기적 특성 등이 요구되었다.
이에 따라, 증착공정은 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 공정이나 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 공정이 이용되었다. 물리 기상 증착은 금속 증착에 주로 사용될 수 있다. 화학 기상 증착은 실리콘, 유전체 증착에 주로 사용될 수 있다. 증착공정에서 기판에 증착된 박막은 일정한 두께와 균일도가 정밀하게 제어될 수 있어야한다. 균일한 증착을 위하여 고려되어야 할 변수(parameter)들로는 기판에 증착한 박막층의 두께와 밀도, 공정가스의 에너지 및 온도, 증착을 위한 공정가스의 균일성 등을 들 수 있다. 특히, 공정가스를 이온화시키고, 이온화된 공정가스가 기판에 증착되도록 원동력이 되는 고주파(RF ; Radio frequency)의 조절은 중요한 변수가 될 수 있으며, 또한 실제 증착과정에서 직접적으로 그리고 용이하게 조절할 수 있는 변수로 고려된다.
증착공정을 수행하기 위한 장치들은 반도체 기판을 가공하기 위한 공정챔버와, 공정챔버로 공급되는 반응 가스를 플라즈마 상태로 형성하기 위한 RF(radio frequency) 전원이 인가되는 전극과, 반도체 기판을 지지하기 위한 기판 지지대를 갖는다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위한 공정중 플라즈마(plasma)를 이용하는 증착 공정에서는 반도체 소자의 고집적화에 따라 기존의 클램프(clamp)를 이용에서 기판을 물리적으로 척킹(chucking)하던 기계적인 척(mechanical chuck) 대신에 기판의 정전기를 이용하여 기판 효과적으로 척킹하는 정전기 척(electrostatic chuck)이 주로 사용된다.
즉, 기계적인 척(mechanical chuck)은 클램프(clamp)를 이용해서 기판을 위에서 눌러서 척킹하기 때문에 기판의 에지(edge)부위의 다이(die)가 손상되거나 기판이 휘어짐에 따라 수율이 떨어지는 현상이 발생하므로 물리적인 힘을 사용하지 않고 기판을 척킹하는 정전기 척이 사용된다.
공정챔버에 구비되어 기판을 척킹하는 기판 지지대는 정전 척을 포함할 수 있다. 기판 지지대는 지지부재에 의해 지지되는 페데스탈(pedestal), 페데스탈 위에 위치하는 히터 및 전극(electrode)을 포함할 수 있다. 페데스탈은 증착공정시 사용되는 플라즈마를 형성시키기 위한 고주파 전원이 걸리는 부재이고, 전극의 지지 역할을 하며, 그 중심에는 구리봉이 있어서 전극에 전압을 인가한다. 히터는 기판 지지대에 안착되는 기판의 온도를 조절할 수 있다. 전극은 그 표면에 정전력을 발생시키기 위한 유전체(dielectric)가 될 수 있다. 전극은 페데스탈로부터 전원을 공급받아 정전력을 유도함으로써 기판을 흡착하며, 전극 표면에 형성된 유전체는 정전역할을 하게 된다.
플라즈마 공정이 수행되어 기판이 처리되는 동안 증착되는 층의 증착정도(기판의 두께)를 판단하기 위해서는 플라즈마 공정이 끝난 후 기판을 언로딩하여 별도의 측정 장치로 이송하여 증착정도를 측정하였다. 그러므로 기판을 언로딩하기 위하여 플라즈마 공정 진행을 중지해야 하므로 전체적인 플라즈마 공정 시간이 늘어나는 단점이 존재 하였다. 또한 기판을 외부로 배출하는 과정에서 기판이 오염되어 불량품이 발생하는 경우가 많았다.
본 발명의 목적은 RF신호를 이용하여 공정챔버 내부 오염 또는 공정진행 중 증착되는 층의 증착 정도를 측정하고 모니터링함으로써 기판의 증착 정도 및 기판 지지대의 상태를 확인할 수 있는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대는 기판을 지지하는 지지부; 상기 지지부에 포함되어 정전척 전원 공급부로부터 전력을 공급받아 기판을 척킹, 디척킹하는 정전 전극; 상기 지지부에 포함되어 상기 기판의 온도를 제어하는 발열부; 상기 정전 전극 또는 상기 발열부 중 하나 이상으로부터 알에프(RF) 신호를 수신하여 상기 알에프 신호에 포함된 전기적 파라미터를 측정하는 공정 모니터링 회로; 및 상기 공정 모니터링 회로로부터 전기적 파라미터를 수신하고, 상기 전기적 파라미터를 바탕으로 상기 기판의 증착 정도 또는 상기 지지부의 이상 여부를 모니터링하는 제어부를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 정전척 전원 공급부는, 상기 지지부와 연결되어 상기 지지부에 의해 상기 기판이 척킹, 디척킹될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 정전 전극과 상기 공정 모니터링 회로 사이에 구비되는 분압 회로를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 발열부와 상기 공정 모니터링 회로 사이에 구비되는 분압 회로를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 정전 전극으로 전력을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 정전 전극이 상기 전원 공급부 또는 상기 공정 모니터링 회로와 선택적으로 연결되도록 스위칭되는 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 정전척 전원 공급부로 교류 전원이 유입되는 것을 방지하는 필터 회로를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 발열부 또는 상기 정전 전극 중 하나 이상이 상기 공정 모니터링 회로와 연결되도록 하는 스위칭 회로를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 발열부는, 하나 이상의 열선을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비는 기판 지지대; 상기 기판 지지대가 내부에 구비되는 공정챔버; 상기 공정챔버 내로 플라즈마를 방전하는 플라즈마 소스; 및 상기 공정챔버 외부에 구비되고 플라즈마를 방전하는 원격 플라즈마 챔버를 포함하고, 플라즈마 공정 시 상기 기판 지지대에 지지되는 기판의 증착 정도 또는 상기 기판 지지대의 이상 여부를 모니터링할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는, 상기 공정챔버 상부에 구비되는 상부 전극; 상기 상부 전극에 대향되도록 구비되는 하부 전극; 및 상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극에 연결되어 전력을 공급하는 전원 공급부를 포함하여, 상기 공정챔버 내부로 용량 결합된 플라즈마가 방전될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는, 상기 공정챔버에 구비되는 유전체 윈도우; 및 상기 유전체 윈도우에 설치되어 상기 공정챔버 내로 전기장을 유도하는 안테나 코일을 포함하여, 상기 공정챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마가 방전될수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 공정챔버 내로 상기 안테나 코일에서 유도된 자기장을 집속하는 페라이트 코어를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는, 상기 공정챔버에 구비되는 유전체 윈도우; 상기 유전체 윈도우에 설치되어 상기 공정챔버 내로 전기장을 유도하는 안테나 코일; 및 상기 공정챔버에 구비되는 전극부을 포함하여, 상기 공정챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마와 용량 결합된 플라즈마가 방전될 수 있다.
본 발명에 따른 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 알에프(RF) 신호를 이용하여 공정챔버 내부 오염, 공정 진행 중 증착되는 층의 증착 정도를 측정하고 모니터링함으로써 기판 및 기판 지지대의 상태를 확인할 수 있다. 또한 공정 진행 중 증착되는 층의 증착 정도를 정확하게 측정할 수 있어 제품의 불량율을 낮출 수 있다. 또한 기판의 증착 정도를 확인하기 위하여 증착 공정 진행을 멈추지 않을 수 있어 생산성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 3은 RF 측정 파라미터를 이용하여 기판 지지대의 이상 유무를 판단할 수 있는 그래프를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 증착 공정 설비를 이용하여 기판 증착 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 10은 시간에 따라 Tx 및 Rx 신호를 도시한 도면이다.
도 11은 안테나 코일을 이용한 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.
도 12은 안테나 코일을 이용한 증착 공정 설비의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 13는 안테나 코일 및 전극을 이용한 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.
도 14은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 공정 설비를 이용하여 기판 증착 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 바람직한 정전 전극의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.
도 16은 히터의 다양한 변형 실시 예를 도시한 도면이다.
도 17은 도 16의 히터를 이용한 기판 지지대의 구성을 도시한 도면이다.
도 18은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예의 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 19는 기판 두께에 따른 알에프(RF) 신호의 송신, 수신 신호를 도시한 도면이다.
도 20은 증착 공정 및 세정공정시 송수신되는 알에프(RF)신호와 캐패시턴스의 변화를 도시한 도면이다.
도 21은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 공정 설비를 이용하여 기판 지지대를 모니터링을 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 22는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세정 공정 설비를 이용하여 세정하는 과정을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 증착 공정 설비(100)는 공정챔버(110), 플라즈마 소스, 가스 공급부(120)를 포함할 수 있다.
공정챔버(110)는 내부에 플라즈마 방전이 이루어지는 공간이 구비되고, 플라즈마에 의해 처리되는 기판(112)을 지지하는 기판 지지대(140)가 구비될 수 있다. 플라즈마 방전은 가스를 여기시켜 이온, 자유 라디칼, 원자 및 분자를 함유하는 활성화된 가스를 생성하도록 사용될 수 있다. 활성화된 가스는 반도체 웨이퍼와 같은 고형 물질, 파우더, 및 기타 가스를 처리하는 것을 포함하는 다양한 산업 및 과학 분야에서 사용된다.
플라즈마 방전을 위한 플라즈마 소스로는 유도성 커플링 플라즈마(inductively coupled plasma; ICP) 소스, 트랜스포머 커플링 플라즈마(transformer coupled plasma; TCP) 소스, 용량성 커플링 플라즈마(capacitively coupled plasma; CCP) 소스 및 하이브리드 플라즈마 소스(Hybrid plasma) 소스 중 하나를 포함할 수 있다. 플라즈마 소스에 의해 공정챔버 내로 알에프(RF) 에너지를 공급할 수 있다. 알에프(RF) 에너지에 의해 공정챔버(110) 내에서는 플라즈마가 방전되고, 공정챔버(110) 내부로 공급된 공정가스는 플라즈마에 의해 여기(excite)될 수 있다. 따라서, 알에프(RF) 에너지는 기본 알에프(RF) 주파수(fundamental RF frequency)이고, 알에프(RF) 주파수의 고조파(harmonics)로 방사(radiate)될 수 있다. 고조파 주파수는 플라즈마(130)내에서 발생될 수 있다.
본 발명에서는 도 1 내지 도 9에서는 용량 결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 방전 구조를 개시하였고, 도 11 ,도 12에서는 유도 결합 플라즈마를 이용한 플라즈마 방전 구조를 개시하였으며, 도 13에서는 하이브리드 플라즈마를 이용한 플라즈마 방전 구조를 개시하였다. 상세한 설명은 하기에서 설명한다.
공정챔버(110)는 상부에는 용량 결합 플라즈마를 위한 상부 전극(130)이 구비될 수 있다. 상부 전극(130)은 샤워헤드 형상으로 공정챔버(110)의 천장에 설치될 수 있다. 가스 공급부(120)에서 공급되는 공정가스는 밸브(122)에 의해 공급량이 제어될 수 있다. 상부 전극(130)은 하나 이상의 전원 공급부(114, 115)로부터 무선 주파수를 공급받아 구동될 수 있다. 하나 이상의 전원 공급부(114, 115)는 동일한 무선 주파수를 공급할 수도 있고, 서로 다른 무선 주파수를 공급할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 전원 공급부(114)는 높은 주파수의 전력을 공급하고, 다른 하나의 전원 공급부(115)는 낮은 주파수의 전력을 공급할 수 있다. 하나 이상의 전원 공급부(114, 115)는 임피던스 정합기(117)를 통해 상부 전극(130)으로 전력을 공급할 수 있다. 상부 전극(130)과 대향되도록 정전 척(140)은 하부 전극으로 기능할 수 있다.
공정챔버(110)의 상부에는 플라즈마를 방전하여, 기판 처리를 위한 라디칼을 배출하는 원격 플라즈마 챔버(170)가 구비될 수 있다. 원격 플라즈마 챔버(170)는 가스 공급부(120)로부터 공정가스를 공급받고, 전원 공급부(172)로부터 무선 주파수를 공급받아 플라즈마를 방전하고, 증착 공정을 위한 라디칼을 배출할 수 있다. 원격 플라즈마 챔버(170)에서 배출된 라디칼은 공정챔버(110) 내로 직접 공급될 수 있다. 또는 원격 플라즈마 챔버(170)에서 배출된 라디칼은 상부 전극(130)의 가스 주입구(132)를 통해 공정챔버(110) 내부로 공급될 수 있다.
원격 플라즈마 챔버(170)는 플라즈마 방전을 위한 플라즈마 소스로서 유도성 커플링 플라즈마(inductively coupled plasma; ICP) 소스, 트랜스포머 커플링 플라즈마(transformer coupled plasma; TCP) 소스, 용량성 커플링 플라즈마(capacitively coupled plasma; CCP) 소스, 변압기 플라즈마(transfer coupled plasma: TCP) 소스 및 하이브리드 플라즈마 소스(Hybrid plasma) 소스 중 하나로 구비될 수 있다.
공정챔버(110) 내부에는 기판(112)을 지지하는 기판 지지대(140)가 구비될 수 있다. 기판 지지대(140)는 기판 지지부재에 의해 지지되는 지지부(142), 지지부(142) 상부에 구비되는 발열부(143), 발열부(143) 상부에 구비되는 정전 전극(146)을 포함할 수 있다. 지지부(142)는 증착 공정시 사용되는 플라즈마를 형성시키기 위한 고주파 전원이 걸리는 부재로 전극으로 기능할 수 있다. 또한 지지부(142)는 기판을 지지하는 구성 전체를 지칭할 수도 있다.
발열부(143)는 발열부 전원(168)과 연결되어 안착된 기판(112)을 가열할 수 있다. 발열부(143)는 발열부 전원(168)에서 인가되는 전원에 의해 발열되는 열선으로 구비될 수 있다. 발열부(143)는 절연층(145)으로 감싸져 지지부(142) 상부에 구비될 수 있다. 발열부(143)와 발열부 전원(168) 사이에는 필터 회로(167)가 구비될 수 있다. 필터 회로(167)는 플라즈마 공정시 상부 전극(130)으로 공급되는 교류 전원이 발열부 전원(168)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 필터 회로(168)는 알에프(RF) 신호에 의해 발열부(143)에 발생될 수 있는 전력신호들(노이즈 신호들)을 제거함에 따라 발열부 전원(168)로부터 발열부(143)에 안정적인 전원 공급이 가능하도록 하고, 알에프(RF) 신호가 발열부 전원(168)로 유입되어 발생될 수 있는 고장을 방지할 수 있다.
발열부(143)의 상부에는 정전 전극(146)이 구비될 수 있다. 정전 전극(146)은 절연층(144)으로 감싸져 발열부(143) 상부에 구비될 수 있다. 정전 전극(146)의 상부에는 플라즈마 공정을 통해 처리되는 기판(112)이 안착될 수 있다. 정전 전극(146)은 정전척 전원 공급부(148)로부터 직류 전원을 공급받아 정전력이 유도되고, 이를 이용하여 정전 전극(146)의 상부에 안착된 기판(112)을 척킹함으로써 고정할 수 있다.
정전척 전원 공급부(148)와 정전 전극(146) 사이에는 필터 회로(147)가 구비될 수 있다. 필터 회로(147)는 플라즈마 공정시 상부 전극(130)으로 공급되는 교류 전원이 정전척 전원 공급부(148)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 필터 회로(147)는 알에프(RF) 신호에 의해 정전 전극(146)에 발생될 수 있는 전력신호들(노이즈 신호들)을 제거함에 따라 정전척 전원 공급부(148)로부터 정전 전극(146)에 안정적인 전원 공급이 가능하도록 하고, 알에프(RF) 신호가 정전척 전원 공급부(148)로 유입되어 발생될 수 있는 고장을 방지할 수 있다. 알에프(RF) 신호는 고주파일 수 있고, 저주파일 수도 있다. 공정챔버(110)에는 내부를 진공으로 형성하거나 미반응 가스 등을 배출하기 위한 배기펌프(116)가 배출구에 연결될 수 있다.
발열부(143)는 정전 전극(146)의 하부에 위치될 수도 있고, 정전 전극(146)의 상부에 위치될 수도 있다. 또는 발열부(143)와 정전 전극(146)이 동일한 선상에 위치될 수도 있다.
발열부(143) 또는 정전 전극(146) 중 적어도 하나 이상은 알에프(RF) 신호를 수신하는 안테나로서 역할을 수행할 수 있다. 발열부(143) 또는 정전 전극(146)은 플라즈마 방전시 공정챔버(110) 내로 방사된 알에프(RF) 신호를 실시간으로 수신할 수 있다. 상부 전극(130)은 알에프(RF) 신호를 송신하는 송신부로 기능할 수 있다. 발열부(143) 또는 정전 전극(146)을 통해 알에프(RF) 신호가 유입되어 공정 모니터링 회로(152)로 수신될 수 있다. 공정 모니터링 회로(152)는 수신된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 측정할 수 있다. 여기서, 전기적 파라미터란 공정챔버(110) 내부의 오염, 기판(112)의 증착 정도와 상관된 전기적 파라미터로써 전류, 전압, 전류 피크값, 전압 피크값 또는 공정챔버(110) 내의 임피던스 값 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 공정챔버(110) 내부의 오염이란, 기판(112)의 증착 공정을 진행하면서 공정챔버(110)가 내부가 증착된 물질에 의해 오염된 것을 일컫는다.
공정챔버(110) 내로 방사된 알에프(RF) 신호는 기판(112)을 통과하여 발열부(143) 또는 정전 전극(146)으로 수신될 수 있다. 여기서, 기판(112)은 적층된 박막을 포함할 수 있다. 그러므로 기판(112)의 박막은 유전체로서 기능할 수 있다. 그러므로 정전 전극(146)으로 수신된 알에프(RF) 신호는 기판(112)의 두께(박막을 포함한 두께)와 상관 관계를 갖고 변화할 수 있다. 예를 들어, 기판(112)의 두께가 두꺼울수록 저항이 높아져 발열부(143) 또는 정전 전극(146)을 통해 알에프(RF) 신호가 약하게 수신될 수 있다. 기판(112)의 두께 별로 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 설정하여 측정된 알에프(RF) 신호와 비교함으로써 기판(112)의 두께 및 증착 공정을 모니터링할 수 있다. 이를 통해 증착 공정의 진행을 중단하기 위한 증착 공정의 종점도 확인할 수 있다. 증착 공정의 종점은 증착 공정에 따라 기판(112)에 대한 증착 공정을 중단해야하는 시기를 일컬을 수 있다. 또한 전기적 파라미터를 바탕으로 기판 지지대(140)의 이상 유무(자기 모니터링)를 모니터링할 수 있다. 발열부(143) 또는 정전 전극(146) 중 하나를 구동하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있고, 발열부(143) 및 정전 전극(146) 모두를 구동하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수도 있다.
제어부(154)는 공정 모니터링 회로(152)로부터 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 수신할 수 있다. 제어부(154)는 수신된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 바탕으로 알에프(RF) 신호를 통해 공정챔버(110) 내에서 증착 공정이 진행될 때, 기판(112)의 박막이 증착된 정도를 모니터링할 수 있다. 그러므로 기판(112)을 증착하는 증착공정의 종점을 확인할 수 있다. 또한 전기적 파라미터를 바탕으로 기판 지지대(140)의 이상 유무를 모니터링 할 수 있다. 제어부(154)는 확인된 전기적 파라미터를 호스트 컴퓨터(156)로 전달할 수 있다. 제어부(154)는 전기적 파라미터를 바탕으로 전원 공급부(114, 115), 밸브(122), 발열부 전원(168) 및 정전척 전원 공급부(148)를 제어할 수 있다.
제어부(154)는 신호처리를 하는 모듈로 구성되며, 하드웨어 또는 소프트웨어 모두 가능하다. 제어부(154)는 공정 모니터링 회로(152)를 통해 수신된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터와 정상신호의 전기적 파라미터를 비교하여 기판 지지대(140)의 이상여부를 판단할 수 있다. 또한 제어부(154)는 기판 지지대(140)에 이상이 발생했을 경우, 이를 청각적 혹은 시각적인 수단에 의해 외부에 알릴 수 있는 알람 기능을 포함할 수 있다.
제어부(154)는 공정 모니터링 회로(152)를 통과한 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터와 정상신호의 전기적 파라미터를 비교하면서, 누적된 오차데이터와 설정된 오차 허용범위를 비교하여 오차 데이터를 처리할 수 있다.
제어부(154)에서 수신되는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터는 공정 모니터링 회로(152)로부터 전송되어오는 원신호를 그대로 사용하거나 또는 별도의 신호처리를 통하여 분석이 용이한 형태로 변조된 신호를 사용할 수도 있다. 또한 공정 모니터링 회로(152)와 제어부(154)의 연결은 직접 연결 또는 정전 척 시스템 자체의 부하에 영향을 주지 않기 위한 커플링 방법 중 하나로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정전 척을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판 지지대(240)는 분압회로(249, 269)를 통해 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 분압회로(249, 269)는 정전 전극(246) 및 발열부(243)로부터 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 수단으로 사용될 수 있다. 분압회로(249, 469)는 캐패시터로 구비될 수 있다.
분압회로(249, 469)를 통해 공정 모니터링 회로(252)에서 측정된 전기적 파라미터는 제어부(254)로 전달될 수 있다. 제어부(254)는 전기적 파라미터를 바탕으로 기판(212)의 증착 정도 및 기판 지지대(240)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다.
기판 지지대(240)는 인덕터를 이용한 필터 회로(247, 267)를 포함할 수 있다. 필터 회로(247, 267)는 플라즈마 공정시 상부 전극(130)으로 공급되는 교류 전원이 발열부 전원(268) 및 정전척 전원 공급부(248)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
기판 지지대(240)의 지지부(242), 절연층(245) 및 절연층(244)은 상기 도1에서 설명한 바와 동일한 구성 및 기능을 수행하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 RF 측정 파라미터를 이용하여 기판 지지대의 이상 유무를 판단할 수 있는 그래프를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 오염두께(기판의 두께 또는 증착 공정의 진행 시간)에 따른 알에프(RF) 신호 측정 파라미터를 비교하여 도시하였다. 상기에서 설명한 바와 같이, 오염두께(기판의 두께 또는 증착 공정의 진행 시간)와 수신되는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터 값 사이에는 일정한 상관관계가 존재할 수 있다.
그래프에서 확인할 수 있듯이, 오염두께가 증가하면(증착공정이 소정 시간 진행되면) 발열부 또는 정전 전극을 통해 수신되는 알에프(RF) 신호가 약하게 되므로 이에 따른 알에프 측정 파라미터의 측정값도 줄어들게 된다.
만약, 기판 지지대에 이상이 발생되면, 발열부 또는 정전 전극을 통해 수신되는 알에프(RF) 신호는 일정한 상관관계의 전기적 파라미터 값이 아닌 값(정상적이지 않은 값)이 수신될 수 있다. 그러므로 발열부 또는 정전 전극을 통해 수신되는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 바탕으로 기판 지지대의 이상 유무(자기 모니터링 기능)를 모니터링할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 기판 지지대(440)는 지지부(442) 내부에 발열부(443)가 구비될 수 있다. 발열부(443)는 필터 회로(467)를 통해 발열부 전원(468)과 연결될 수 있다. 발열부(443)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하기 위하여, 공정 모니터링 회로(452)와 연결될 수 있다. 발열부 (443)가 구동되어 공정챔버로 방사된 알에프(RF) 신호를 발열부(443)를 통하여 수신하고, 수신된 알에프(RF) 신호의 파라미터를 공정 모니터링 회로(452)를 통해 측정할 수 있다. 측정된 파라미터는 제어부(454)로 전달될 수 있다. 제어부(454)는 측정된 파라미터를 정상 상태의 파라미터 값과 비교함으로써 기판 지지대(440)의 정상 유무를 판단할 수 있다. 또한 기판(412)의 두께에 따라 파라미터 값이 변하므로 측정된 파라미터 값을 통하여 기판(412)의 두께를 확인할 수 있다.
그러므로 제어부(454)는 기판(412)에 막이 증착되는 정도를 모니터링할 수 있다. 또한 기판(412)에 막이 증착되는 정도를 바탕으로 증착 공정을 종료할 시점(증착 공정 종점)을 확인 할 수 있다. 증착 공정을 종료할 시점이 되면, 제어부(254)는 전기적 파라미터를 바탕으로 전원 공급부(114, 115), 밸브(122) 및 발열부 전원(468) 중 하나 이상을 제어할 수 있다.
도 5는 도 1의 증착 공정 설비를 이용하여 기판 증착 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 증착 공정 설비의 공정챔버로 기판을 로딩할 수 있다. 기판을 로딩한 후, 공정챔버에서 기판에 대한 증착공정을 진행할 수 있다. 증착공정을 진행하기 전에 발열부 또는 정전 전극을 이용하여 알에프(RF) 신호를 수신함으로써 기판 지지대의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. 기판 지지대가 정상이면, 공정챔버에서 기판에 대한 증착공정을 진행할 수 있다. 증착공정을 진행하며 알에프(RF) 신호를 이용하여 기판의 두께를 측정할 수 있다. 그러므로 증착공정을 언제 종료할지에 대한 종점을 검출할 수 있다.
증착공정은 한 번만 진행된 후 기판이 공정챔버 외부로 언로딩되고, 새로운 기판이 공정챔버로 로딩될 수도 있다. 또는 증착공정은 여러 번 반복적으로 진행된 후 기판이 공정챔버 외부로 언로딩될 수 있다.
증착공정을 두 번 이상 진행한 후 공정챔버 내부의 오염에 대하여 세정을 진행할 수 있다. 공정챔버 내부의 오염 정도는 다양한 방식으로 측정할 수 있으며, 기판 지지대를 이용하여 알에프(RF) 신호를 수신함으로써 확인할 수 있다. 공정챔버 내부의 오염을 측정하여 세정이 필요한 시점을 검출한다. 세정이 필요하다고 판단되면 증착공정을 계속 진행하지 않고 공정챔버에 대한 세정공정을 진행할 수 있다. 여기서, 세정공정은 공정챔버 내의 기판을 외부로 언로딩 한 후 진행될 수 있다.
세정공정은 원격 플라즈마 챔버를 이용하여 수행될 수 있다. 세정공정이 필요하다고 판단되면, 제어부는 원격 플라즈마 챔버 내로 플라즈마가 방전될 수 있도록 전원 공급부를 제어할 수 있다. 이때, 제어부의 제어신호에 따라 원격 플라즈마 챔버는 가스 공급부로부터 공정챔버 내부의 세정을 위한 세정가스를 공급받을 수 있다. 원격 플라즈마 챔버 내에서 세정가스는 라디칼로 변환되어 공정챔버 내로 공급될 수 있다.
발열부 또는 정전 전극을 통해 알에프(RF) 신호의 파라미터를 측정하고, 이를 이용하여 공정챔버 내부에 증착된 물질의 증착 정도를 확인할 수 있다. 그러므로 발열부 또는 정전 전극을 이용하여 세정공정을 종료할 시점(세정공정 종점)을 모니터링 할 수 있다.
세정공정을 종료한 후 다시 공정챔버 내로 기판을 로딩하여 기판의 증착공정을 진행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 기판 지지대(640)는 지지부(642)에 바이어스 전원부(662)가 연결될 수 있다. 지지부(642)는 임피던스 정합기(664)와 캐패시터(666)를 통해 전력을 공급받을 수 있다. 지지부(642)는 공정챔버의 상부 전극이 구비되는 경우, 상부 전극과 대향되는 하부 전극으로 기능할 수 있다. 또는 공정챔버가 접지로 연결될 수도 있다. 이때, 절연층(644)에 의해 싸여진 정전 전극(646)은 필터 회로(647)를 통해 연결된 정전척 전원 공급부(648)로부터 전력을 공급받아 기판(612)을 척킹하기 위한 정전력이 유도될 수 있다.
또한 정전 전극(646)은 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 수신된 알에프(RF) 신호는 분압 회로(649)를 통해 공정 모니터링 회로(652)로 전달되고, 공정 모니터링 회로(652)에서는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 제어부(654)로 전달할 수 있다.
또한 발열부(643)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 수신된 알에프(RF) 신호는 분압회로(669)를 통해 공정 모니터링 회로(652)로 전달되고, 공정 모니터링 회로(652)에서는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 제어부(654)로 전달할 수 있다. 발열부 (643)는 필터 회로(667)를 통하여 발열부 전원(668)과 연결될 수 있다.
제어부(554)는 발열부(643) 또는 정전 전극(646)을 통해 공정 모니터링 회로(652)에서 측정된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 바탕으로 기판(612)의 증착 종점 또는 기판 지지대(640)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다.
정전 전극(646)은 정전척 전원 공급부(648)로부터 전력을 공급받아 정전력이 유도되어 기판(612)을 척킹하는데 이용될 수 있고, 바이어스 전원부(662)가 연결됨으로써 플라즈마를 방전하기 위한 하부 전극으로 이용될 수 있다. 정전 전극(646)은 임피던스 정합기(664)와 캐패시터(666)를 통해 전력을 공급받을 수 있다. 정전 전극(646)은 공정챔버에 상부 전극이 구비되는 경우, 상부전극과 대향되는 하부 전극으로 기능할 수 있다. 또는 공정챔버가 접지로 연결될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 기판 지지대(740)의 지지부(742)는 임피던스 정합기(764)와 캐패시터(766)를 통해 바이어스 전원부(762)와 연결되어 하부 전극으로 기능할 수 있다.
이때, 정전척 전원 공급부(748)는 지지부(742) 또는 정전 전극(746)에 연결되어 지지부(742) 또는 정전 전극(746)에 정전력이 유도되도록 할 수 있다. 지지부(742)는 하부 전극으로 기능할 수도 있고, 정전력이 유도되어 기판(112)을 척킹할 수도 있다. 지지부(742)와 정전척 전원 공급부(748) 사이, 정전 전극(746)과 정전척 전원 공급부(748) 사이에는 각각 인덕터를 이용한 필터 회로(747)가 구비될 수 있다. 정전 전극(746)은 절연층(744)으로 감싸진다. 발열부 (743)는 필터 회로(767)를 통해 발열부 전원(768)과 연결될 수 있다.
정전 전극(746)은 제1 분압회로(749a)를 통해 공정 모니터링 회로(752)로 연결될 수 있다. 지지부(742)는 제2 분압회로(749b)를 통해 공정 모니터링 회로(752)로 연결될 수 있다. 또한 발열부(743)는 제3 분압회로(769)를 통해 공정 모니터링 회로(752)로 연결될 수 있다.
공정 모니터링 회로(752)는 지지부(742), 발열부(743) 및 정전 전극(746)으로부터 전기적 파라미터 값을 측정할 수 있다. 공정 모니터링 회로(752)에서 측정된 전기적 파라미터는 제어부(754)로 전달되고, 제어부(754)는 이를 바탕으로 증착 종점 및 기판 지지대(740)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다.
공정 모니터링 회로(752)는 입력신호 검출기와 출력신호 검출기를 통하여 알에프(RF) 신호의 평균값을 측정하고, 이를 제어부(754)로 전달하여 박막 두께 별로 설정된 데이터와 비교하여 기판(712)의 두께를 판단할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 기판 지지대(840)는 정전 전극(846)에 바이어스 전원부(862) 및 정전척 전원 공급부(848)가 연결됨으로써, 정전 전극(846)은 하부전극으로 기능되거나 정전력이 유도되어 정전 척으로 기능될 수 있는 공통 전극으로 사용될 수 있다. 정전 전극(846)은 임피던스 정합기(864)와 캐패시터(866)를 통해 바이어스 전원부(862)와 연결되어 바이어스 전력을 공급받을 수 있다. 또한 정전 전극(846)은 필터 회로(847)를 통해 정전척 전원 공급부(848)와 연결되어 정전력 유도를 위한 전력을 공급받을 수 있다. 분압회로(849)를 통해 공정 모니터링 회로(852)와 연결될 수 있다. .
발열부(843)는 필터 회로(867)를 통해 발열부 전원(868)과 연결될 수 있다. 발열부(843)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능할 수 있다. 발열부(843)는 알에프(RF) 신호를 수신하고, 분압회로(869)를 통해 공정 모니터링 회로(852)와 연결될 수 있다. 공정 모니터링 회로(852)는 알에프 신호의 전기적 파라미터가 수신될 수 있다. 공정 모니터링 회로(852)에서 수신된 전기적 파라미터는 제어부(854)로 전달될 수 있다.
제어부(854)는 발열부(843) 및 정전 전극(846)을 통해 수신된 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 이용하여 증착 종점 및 기판 지지대(840)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. 발열부(843) 및 정전 전극(846)은 절연층(845, 844)으로 감싸질 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 지지대를 도시한 도면이고, 도 10은 시간에 따라 Tx 및 Rx 신호를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 절연층(944)으로 싸여진 정전 전극(946)은 알에프(RF) 신호를 송신하기 위한 송신 안테나(Tx)로 기능할 수도 있고, 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 수신 안테나(Rx)로 기능할 수도 있다. 정전 전극(946)은 필터 회로(947)를 통해 정전척 전원 공급부(948)과 연결될 수 있다.
정전 전극(946)은 전원 공급부(962)와 임피던스 정합기(964) 및 캐패시터(966)를 통해 연결될 수 있다. 전원 공급부(962)는 스위칭 회로(970)를 통해 정전 전극(946)과 연결될 수 있다. 전원 공급부(962)와 연결된 정전 전극(946)은 알에프(RF) 신호를 송신하기 위한 송신 안테나(Tx)로 기능할 수 있다.
정전 전극(946)은 분압회로(949)를 통해 공정 모니터링 회로(952)에 연결될 수 있다. 공정 모니터링 회로(952)와 연결된 정전 전극(946)은 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 수신 안테나(Rx)로 기능할 수 있다. 다시 말해, 스위칭 회로(970)의 하나의 탭은 전원 공급부(962)와 연결되고, 다른 탭은 분압회로(949)와 연결될 수 있다. 스위칭 회로(970)는 제어부(954)에 의해 제어되어 선택적으로 전원 공급부(962) 또는 분압회로(949)는 정전 전극(946)과 연결될 수 있다.
또한 발열부(943)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 수신된 알에프(RF) 신호는 분압회로(969)를 통해 공정 모니터링 회로(952)로 전달되고, 공정 모니터링 회로(952)에서는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 제어부(954)로 전달할 수 있다.
발열부(943)는 필터 회로(967)를 통하여 발열부 전원(968)과 연결될 수 있다. 발열부 (943)는 발열부 전원(968)으로부터 전력을 공급받아 가열됨으로써 기판 지지대(940)에 안착된 기판(912)으로 열을 전달할 수 있다.
발열부(943)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다. 수신된 알에프(RF) 신호는 분압회로(969)를 통해 공정 모니터링 회로(952)로 전달되고, 공정 모니터링 회로(952)에서는 알에프(RF) 신호의 전기적 파라미터를 제어부(954)로 전달할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제어부(954)는 스위칭 회로(970)를 제어하여 정전 전극(946)과 전원 공급부(962)가 연결될 수 있다. 정전 전극(946)은 구동되어 공정챔버 내부로 알에프(RF) 신호를 송신할 수 있다. 송신된 알에프(RF) 신호는 정전 척(940)에 안착된 기판(912)을 통과하여 정전 전극(946) 및 발열부(943)를 통해 수신될 수 있다.
제어부(954)는 스위칭 회로(970)를 제어하여 정전 전극(946)과 분압회로(949)가 연결될 수 있다. 공정챔버 내부로 송신된 알에프(RF) 신호는 정전 전극(946) 및 발열부(943)를 통해 수신되어 공정 모니터링 회로(952)로 전달된다. 공정 모니터링 회로(952)는 알에프 신호의 전기적 파라미터를 제어부(954)로 전달하면, 제어부(954)는 이러한 전기적 파라미터를 바탕으로 증착 종점 및 기판 지지대(940)의 이상 유무를 모니터링할 수 있다.
도 11은 안테나 코일을 이용한 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마가 사용될 수 있다. 공정챔버(1100)의 천장은 유전체 윈도우(1130)가 구비되고, 유전체 윈도우(1130)의 상부에는 안테나 코일(1120)이 권선될 수 있다. 안테나 코일(1120)은 나선 형상으로 유전체 윈도우(1130) 상부에 권선될 수 있다. 안테나 코일(1120)은 전원 공급부(1140)와 임피던스 정합기(1142)를 통해 연결될 수 있다. 안테나 코일(1120)로 전력이 공급되면, 공정챔버(1100) 내부로 전기장이 유도되어 공정챔버(1100) 내로 플라즈마가 방전될 수 있다. 플라즈마 방전을 위한 가스 공급은 유전체 윈도우(1130)를 통해 공정챔버(1100) 내로 공급될 수도 있고, 직접 공정챔버(1100)를 통해 공급될 수도 있다. 공정챔버(1100)의 상부에는 원격 플라즈마 챔버(1170)이 구비될 수 있다.
유전체 윈도우(1130)는 공정챔버(1100)의 천장 전체에 구성될 수도 있고, 안테나 코일(1120)이 구비되는 부분에만 구성될 수도 있다. 또한 유전체 윈도우(1130)은 평판 형상일 수 있고, 돔 형상일 수 있다.
안테나 코일(1120)은 일정한 간격으로 권선될 수도 있고, 일정하지 않은 간격으로 권선될 수도 있다. 또한 하나의 안테나 코일(1120)이 유전체 윈도우(1130) 전체에 권선될 수도 있고, 다수 개의 안테나 코일(1120)이 유전체 윈도우(1130) 전체에 권선될 수도 있다.
도 12는 안테나 코일을 이용한 증착 공정 설비의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마가 사용될 수 있다. 공정챔버(1200)의 천장은 유전체 윈도우(1230)로 구비되고, 유전체 윈도우(1230)의 상부에는 안테나 코일(1220)이 권선될 수 있다. 안테나 코일(1220)은 나선 형상으로 유전체 윈도우(1230) 상부에 권선될 수 있다. 안테나 코일(1220)은 전원 공급부(1240)와 임피던스 정합기(1242)를 통해 연결될 수 있다. 안테나 코일(1220)의 상부에는 말굽 형상의 페라이트 코어(1222)가 구비될 수 있다. 페라이트 코어(1222)는 자속 출입구가 유전체 윈도우(1230)를 향하도록 안테나 코일(1220)의 상부에 구비될 수 있다. 그러므로 안테나 코일(1220)에 의해 유도되는 자기장은 페라이트 코어(1222)에 의해 공정챔버(1200) 내부로 자기장이 집중될 수 있고, 이로 인해 공정챔버(1200) 내부로의 플라즈마 방전이 집중될 수 있다.
안테나 코일(1220)로 전력이 공급되면, 공정챔버(1200) 내부로 전기장이 유도되어 공정챔버(1200) 내로 플라즈마가 방전될 수 있다. 플라즈마 방전을 위한 가스 공급은 유전체(1230)를 통해 공정챔버(1200) 내로 공급될 수도 있고, 직접 공정챔버(1200)를 통해 공급될 수도 있다.
유전체 윈도우(1230)는 공정챔버(1200)의 천장 전체에 구성될 수도 있고, 안테나 코일(1220)이 구비되는 부분에만 구성될 수도 있다. 또한 유전체 윈도우(1230)는 평판 형상일 수 있고, 돔 형상일 수 있다.
안테나 코일(1220)은 일정한 간격으로 권선될 수도 있고, 일정하지 않은 간격으로 권선될 수도 있다. 또한 하나의 안테나 코일(1220)이 유전체 윈도우(1230) 전체에 권선될 수도 있고, 다수 개의 안테나 코일(1220)이 유전체 윈도우(1230) 전체에 권선될 수도 있다.
도 13은 안테나 코일 및 전극을 이용한 증착 공정 설비를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 플라즈마 소스는 유도 결합 플라즈마와 용량 결합 플라즈마가 함께 사용된 하이브리드 플라즈마가 사용될 수 있다. 공정챔버(1300)의 천장은 중심 영역은 전극부(1335)가 구비되고, 전극부(1335)의 주변 영역으로 유전체 윈도우(1330)가 구비될 수 있다. 유전체 위도우(1330)의 상부에는 안테나 코일(1320)이 권선될 수 있다. 안테나 코일(1320)은 나선 형상으로 유전체 윈도우(1330) 상부에 권선될 수 있다. 안테나 코일(1320)은 전원 공급부(1340)와 임피던스 정합기(1342)를 통해 연결될 수 있다. 또한 전극부(1335)는 다른 전원 공급부(1344)와 임피던스 정합기(1346)를 통해 연결될 수 있다. 전극부(1335)와 대향되는 전극은 공정챔버(1300) 내부에 구비될 수 있다. 다른 실시 예로, 공정챔버(1300)의 천장은 중심 영역은 유전체 윈도우(1330)가 구비될 수 있고, 주변 영역으로 전극부(1335)가 구비될 수도 있다.
안테나 코일(1320)의 상부에는 말굽 형상의 페라이트 코어(1322)가 구비될 수 있다. 페라이트 코어(1322)는 자속 출입구가 유전체 윈도우(1320)를 향하도록 안테나 코일(1320)의 상부에 구비될 수 있다. 그러므로 안테나 코일(1320)에 의해 유도되는 자기장은 페라이트 코어(1322)에 의해 공정챔버(1300) 내부로 자기장이 집중될 수 있고, 이로 인해 공정챔버(1300) 내부로의 플라즈마 방전이 집중될 수 있다.
안테나 코일(1320) 및 전극부(1335)로 전력이 공급되면, 공정챔버(1300) 내부로 안테나 코일(1320)과 전극부(1335)에 의해 전기장이 유도되어 공정챔버(1300) 내로 하이브리드 플라즈마가 방전될 수 있다.
유전체 윈도우(1330)는 공정챔버(1300)의 천장 전체에 구성될 수도 있고, 안테나 코일(1320)이 구비되는 부분에만 구성될 수도 있다. 또한 유전체 윈도우(1330)은 평판 형상일 수 있고, 돔 형상일 수 있다.
안테나 코일(1320)은 일정한 간격으로 권선될 수도 있고, 일정하지 않은 간격으로 권선될 수도 있다. 또한 하나의 안테나 코일(1320)이 유전체 윈도우(1330) 전체에 권선될 수도 있고, 다수 개의 안테나 코일(1320)이 유전체 윈도우(1330) 전체에 권선될 수도 있다.
도 14은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 공정 설비를 이용하여 기판 증착 공정을 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 14를 참조하면, 증착 공정 설비를 이용하여 기판의 증착 공정을 진행하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 공정챔버 내로 증착 종정을 진행하기 위한 기판을 로딩할 수 있다(S100). 기판 지지대에 기판이 로딩되면, 기판 지지대는 전원 공급부로부터 전력을 공급받아 정전기력이 유도되어 기판을 척킹할 수 있다(S110). 이때, 기판 지지대인 정전 척은 상기에서 설명한 바와 같이, 발열부 및 정전 전극을 통해 수신되는 알에프 신호를 이용하여 발열부 및 기판 지지대의 이상 유무를 모니터링할 수 있다(S120).
기판 지지대를 모니터링하여 기판 지지대가 정상이면, 제어부는 질량 유량계(MFC: Mass flow Controller) 또는 가스 공급부를 제어하여 공정챔버로 공급되는 공정가스의 공급을 제어할 수 있다(S130). 제어부는 공정챔버에서 진행하고자 하는 증착 공정 레시피에 따라 공정가스를 공급할 수 있다. 공정가스를 공급한 후 제어부는 플라즈마 소스의 전원 공급부를 제어하여 무선(RF) 주파수를 플라즈마 소스로 공급할 수 있다(S140). 무선 주파수가 공급되는 플라즈마 소스가 구동되어 플라즈마가 방전(온)될 수 있다(S150). 플라즈마가 방전되면 공정챔버 내부에 로딩된 기판을 증착하는 증착공정이 진행될 수 있다(S160).
증착공정이 진행되는 동안 제어부는 공정 모니터링 회로를 구동하여 공정챔버의 내부 오염, 기판 증착과 상관된 전기적 파라미터를 측정할 수 있다(S170). 제어부는 측정된 전기적 파라미터를 바탕으로 기판의 증착상태를 측정하며 증착공정의 종점을 검출할 수 있다(S180). 증착공정의 종점이라고 판단되면, 증착공정의 진행을 종료해야하므로 제어부는 플라즈마 소스의 전원 공급부를 제어하여 무선 주파수가 플라즈마 소스로 공급되지 않도록 할 수 있다(S190). 또는 증착공정의 종점이라고 판단되지 않으면, 증착공정을 계속 진행할 수 있다. 플라즈마 소스로 무선 주파수가 공급되지 않으면, 플라즈마 방전이 오프될 수 있다(S200).
플라즈마 방전이 오프되면 제어부는 질량 유량계(MFC: Mass flow Controller) 또는 가스 공급부를 제어하여 공정가스가 공정챔버로 공급되는 것을 차단할 수 있다(S210). 공정가스 공급을 차단하여 증착공정 진행이 완료되면, 제어부는 전원 공급부를 제어하여 기판 지지대로 공급되는 전력을 차단하여 기판을 디척킹할 수 있다(S220). 디척킹된 기판은 공정챔버 외부로 언로딩될 수 있다(S230). 기판을 언로딩한 후 오염된 공정챔버 내부를 세정할지 여부를 판단할 수 있다(S240).
제어부는 공정챔버 세정이 필요하다고 판단되면 증착공정을 종료하고 세정공정을 진행할 수 있다. 제어부는 공정챔버 세정이 필요하지 않다고 판단되면, 이후 공정챔버에서 증착공정을 처리해야할 기판이 존재하는지를 확인할 수 있다(S250). 증착공정을 처리해야할 기판이 존재하면 기판을 로딩한 후 상기에 설명한 증착공정을 진행하여 기판을 처리할 수 있다.
도 15는 본 발명의 바람직한 정전 전극의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.
도 15를 참조하면, 기판 지지대에 구비된 정전 전극(1540)은 둘 이상의 정전 전극편을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 정전 전극을 두 개의 분리된 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)을 도시하여 설명할 수 있다.
먼저, 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)은 동심원 구조로 정전 척(1540)에 구비될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)은 정전 척(1540)의 중심 영역에 위치되고, 제1 정전 전극(1546a)으로부터 소정 간격 이격된 상태로 제2 정전 전극(1546b)이 위치될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b) 사이에는 절연층(1544)이 구비될 수 있다.
다른 실시 예에서, 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)은 각각 반원 형상으로 형성될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)은 하나의 원 형상을 이룰 수 있도록 기판 지지대(1540)에 구비될 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)은 다수 개의 트위그 전극(1546c)이 구비될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)은 일방향으로 다수 개의 트위그 전극(1546c)구비될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)의 다수 개의 트위그 전극(1546c)은 소정의 길이로 형성되고, 각각의 트위그 전극(1546c)은 소정의 간격이 이격되어 형성될 수 있다. 제2 정전 전극(1546b)은 제1 정전 전극(1546a)과 마주하는 방향으로 다수 개의 트위그 전극(1546c)이 구비될 수 있다. 제1 정전 전극(1546a)과 제2 정전 전극(1546b)의 다수 개의 트위그 전극(1546c)은 마주하며 겹치지 않도록 교차로 배치될 수 있다.
정전 전극의 형상은 본 발명에서 도시된 실시 예에 국한되지 않으며, 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
도면에서는 도시하지 않았으나, 본 발명에서의 기판 지지대는 정전 척으로 기능하고, 기판을 고정하는 방법으로써, 유니폴라(Unipolar) 방식 또는 바이폴라(Bipolar) 방식 중 하나로 형성될 수 있다. 유니폴라(Unipolar) 방식은 정전 전극이 + 또는 ?로 대전되어 기판을 고정하는 방식으로 간단한 전기적 연결로 동작할 수 있다. 바이폴라(Bipolar) 방식은 정전 전극이 + 와 ?로 대전되어 기판을 고정하는 방식으로 기판에 대한 전기적 연결이 불필요할 수 있다. 정전 척의 기판 고정 방식에 대한 상세한 설명은 이미 알려진 방식으로 상세한 설명은 생략한다.
도 16은 발열부의 다양한 변형 실시 예를 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 기판 지지대(1640)의 발열부는 발열코일로 하나의 열선(1643)이 나선형으로 권선되어 구비될 수 있다. 열선(1643) 전체는 절연층(1645)이 감싸져 구비될 수 있다.
또는 발열부는 다수 개의 열선(1643a, 1643b)이 나선형으로 권선되어 구비될 수 있다. 다수 개의 열선(1643a, 1643b)은 서로 겹치지 않도록 권선될 수 있다. 다수 개의 열선(1643a, 1643b)은 절연층(1645)에 의해 전기적으로 절연될 수 있다.
도 17은 도 16의 발열부를 이용한 기판 지지대의 구성을 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 기판 지지대(1740)의 두 개의 열선(1643a, 1643b)에 각각 발열부 전원(1768)이 연결될 수 있다. 발열부 전원(1768)은 필터회로(1767a, 1767b)를 통해 두 개의 열선(1643a, 1643b)에 각각 연결될 수 있다. 발열부 전원(1768)으로부터 공급된 전력은 두 개의 열선(1643a, 1643b)에 공급되고, 열선이 발열하여 기판의 온도를 제어할 수 있다.
또한 두 개의 열선(1643a, 1643b)은 분압회로(1769a, 1769b)와 연결되어 안테나로 기능할 수 있다. 열선(1643a, 1643b)은 알에프(RF)신호를 수신하기 위한 안테나로 기능할 수 있다. 기판 지지대(1740)에 안착된 기판을 통과하여 열선(1743a, 1743b)으로 수신될 수 있고, 분압회로(1769a, 1769b)를 통해 검출되어 공정 모니터링 회로로 전달될 수 있다.
도 18은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예의 기판 지지대를 도시한 도면이다.
도 18을 참조하면, 기판 지지대(1840)는 정전 전극(1846) 및 발열부(1843)를 포함할 수 있다. 정전 전극(1846)은 정전 척으로 기능할 수 있도록 정전척 전원(1848)과 필터회로(1847)를 통해 연결될 수 있다. 또한 발열부(1843)는 기판(1812)을 가열하기 위한 수단으로 기능할 수 있도록 필터회로(1867)을 통해 발열부 전원(1868)과 연결될 수 있다.
정전 전극(1846) 및 발열부(1843)는 알에프(RF) 신호를 수신하기 위한 안테나로 기능할 수 있다. 정전 전극(1846)과 발열부(1843)는 각각 분압회로(1849, 1869)와 연결될 수 있다. 분압회로(1849, 1869)는 스위칭 회로(1870)를 통해 공정모니터링 회로(1852)와 연결될 수 있다.
제어부(1854)는 스위칭 회로(1870)를 제어하여 정전 전극(1846) 또는 발열부(1843)와 연결되어 수신된 알에프(RF) 신호를 공정 모니터링 회로(1852)로 전송할 수 있다. 제어부(1854)는 정전 전극(1846) 또는 발열부(1843) 중 하나를 이용하여 알에프(RF)신호를 수신하거나, 정전 전극(1846) 및 발열부(1843)를 이용하여 알에프(RF) 신호를 수신할 수 있다.
도 19는 기판 두께에 따른 알에프(RF) 신호의 송신, 수신 신호를 도시한 도면이다.
도 19를 참조하면, 상기에서 설명한 바와 같이, 정전 전극 또는 발열부를 통해 공정챔버로 송신된 알에프(RF) 신호는 정전 전극 또는 발열부를 통해 수신될 수 있다. 이때, 알에프(RF) 신호는 기판의 두께에 따라 다르게 수신될 수 있다. 예를 들어, 기판에 증착공정을 수행하는 과정에서 알에프(RF) 신호를 송, 수신하면, 공정이 진행될수록 기판에 막이 증착되면서 기판 두께가 두꺼워질 수 있다. 그러므로 기판 두께가 두께워질수록 기판을 통과하여 수신되는 알에프(RF) 신호는 점차 약하게 수신될 수 있다.
도 20은 증착 공정 및 세정공정시 송수신되는 알에프(RF)신호와 캐패시턴스의 변화를 도시한 도면이다.
도 20을 참조하면, 증착 공정시 안테나를 통해 수신되는 알에프(RF) 신호는 기판의 두께와 상관성을 갖는다. 증착 공정을 수행하면서 기판의 두께가 점차 두꺼워질수록 기판을 통과하여 수신되는 알에프(RF) 신호의 세기는 점차 약하게 수신될 수 있다.
또한 기판의 두께와 측정되는 캐패시턴스는 상관성을 갖는다. 기판의 두께가 점차 두꺼워질수록 기판을 통해 검출되는 캐패시턴스도 증가할 수 있다.
원격 플라즈마 챔버를 이용하여 공정챔버를 세정하는 경우, 세정공정이 진행되면서 두께에 따라 수신되는 알에프(RF) 신호의 세기는 점차 강하게 수신될 수 있다.
원격 플라즈마 챔버를 이용하여 공정챔버를 세정하는 경우, 파티클의 두께에 따라 검출되는 캐패시턴스는 감소할 수 있다.
도 21은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 증착 공정 설비를 이용하여 기판 지지대를 모니터링 하는 과정을 도시한 도면이다.
도 21을 참조하면, 정전 척인 기판 지지대(이하에서는 정전 척으로 기재함)를 모니터링하기 위하여 공정 모니터링 회로를 통해 정전 척의 전기적 파라미터의 변화량을 측정할 수 있다(S121). 측정된 정전 척의 전기적 파라미터의 변화량을 제어부로 전달되고, 제어부는 전기적 파라미터의 변화량을 바탕으로 정전 척의 동작 상태를 판단할 수 있다(S122). 제어부는 정전 척을 전기적으로 제어가 필요한 경우, 측정된 전기적 파라미터의 변화량을 기반으로 정전 척을 구동하기 위한 구성요소(예를 들어, 정전 척으로 전력을 공급하기 위한 정전 척 전원 공급부)를 제어할 수 있다(S123). 정전 척을 전기적으로 제어한 후 디스플레이부를 통해 정전 척의 상태를 표시할 수 있다(S124).
이후 제어부는 제어된 정전 척을 이용하여 증착공정을 계속 진행할지 여부를 판단할 수 있다(S125). S122단계에서 제어부는 정전 척에 대한 인터락 제어가 필요한 경우, 인터락 제어 신호를 정전 척을 구동하기 위한 구성요소로 전달할 수 있다(S126). S126단계에서 인터락 제어신호를 수신하면, 정전 척은 구동을 멈추게 되고, 제어부는 정전 척이 인터락된 상태를 사용자에게 알람 또는 디스플레이부를 통해 상태를 표시함으로써 알릴 수 있다.
도 22는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세정 공정 설비를 이용하여 세정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 22를 참조하면, 공정챔버에서 증착 공정을 수행한 후 공정챔버 내의 세정이 필요하다고 판단되면, 세정공정을 수행할 수 있다. 제어부는 질량 유량계(MFC) 및 가스 공급부를 제어함으로써 원격 플라즈마 챔버 내부로 세정가스가 공급될 수 있다(S310). 세정가스 공급 후 원격 플라즈마 챔버로 전력을 공급할 수 있다(S311). 그러면 원격 플라즈마 챔버 내에서 원격 플라즈마가 방전될 수 있다(S312). 방전된 플라즈마에 의해 원격 플라즈마 챔버에서 분해된 라디칼이 공정챔버로 배출될 수 있다. 배출된 라디칼은 공정챔버 내의 라디칼을 제거함으로써 공정챔버를 세정하는 공정이 수행될 수 있다(S313). 공정챔버를 세정하는 과정에서 공정 모니터링 회로를 통해 공정챔버 내부의 세정 변화량에 상관된 전기적 파라미터를 측정할 수 있다. 이때, 전기적 파라미터는 상기에서 설명한 바와 같이, 정전 전극 또는 발열부를 이용하여 알에프(RF) 신호에 포함되어 수신될 수 있다(S314). 측정된 전기적 파라미터를 이용하여 세정공정의 종점을 검출(판단)할 수 있다(S315).
세정공정이 완료되면 원격 플라즈마 챔버로의 전력공급을 중단할 수 있다(S316). 원격 플라즈마 챔버 내의 원격 플라즈마가 오프되고(S317), 질량 유량계(MFC) 또는 가스 공급부를 제어하여 세정가스의 공급을 차단함으로써 세정공정을 완료할 수 있다(S318).
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (13)

  1. 기판을 지지하는 지지부;
    상기 지지부에 포함되어 정전척 전원 공급부로부터 전력을 공급받아 기판을 척킹, 디척킹하는 정전 전극;
    상기 지지부에 포함되어 상기 기판의 온도를 제어하는 발열부;
    상기 정전 전극 또는 상기 발열부 중 하나 이상으로부터 알에프(RF) 신호를 수신하여 상기 알에프 신호에 포함된 전기적 파라미터를 측정하는 공정 모니터링 회로; 및
    상기 공정 모니터링 회로로부터 전기적 파라미터를 수신하고, 상기 전기적 파라미터를 바탕으로 상기 기판의 증착 정도 또는 상기 지지부의 이상 여부를 모니터링하는 제어부를 포함하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정전척 전원 공급부는,
    상기 지지부와 연결되어 상기 지지부에 의해 상기 기판이 척킹, 디척킹되는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정전 전극과 상기 공정 모니터링 회로 사이에 구비되는 분압 회로를 더 포함하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발열부와 상기 공정 모니터링 회로 사이에 구비되는 분압 회로를 더 포함하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정전 전극으로 전력을 공급하는 전원 공급부; 및
    상기 정전 전극이 상기 전원 공급부 또는 상기 공정 모니터링 회로와 선택적으로 연결되도록 스위칭되는 스위칭 회로를 포함하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 정전척 전원 공급부로 교류 전원이 유입되는 것을 방지하는 필터 회로를 더 포함하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발열부 또는 상기 정전 전극 중 하나 이상이 상기 공정 모니터링 회로와 연결되도록 하는 스위칭 회로를 포함하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발열부는,
    하나 이상의 열선을 포함하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대.
  9. 제1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 의한 기판 지지대;
    상기 기판 지지대가 내부에 구비되는 공정챔버;
    상기 공정챔버 내로 플라즈마를 방전하는 플라즈마 소스; 및
    상기 공정챔버 외부에 구비되고 플라즈마를 방전하는 원격 플라즈마 챔버를 포함하고,
    플라즈마 공정 시 상기 기판 지지대에 지지되는 기판의 증착 정도 또는 상기 기판 지지대의 이상 여부를 모니터링하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는,
    상기 공정챔버 상부에 구비되는 상부 전극;
    상기 상부 전극에 대향되도록 구비되는 하부 전극; 및
    상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극에 연결되어 전력을 공급하는 전원 공급부를 포함하여,
    상기 공정챔버 내부로 용량 결합된 플라즈마를 방전하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는,
    상기 공정챔버에 구비되는 유전체 윈도우; 및
    상기 유전체 윈도우에 설치되어 상기 공정챔버 내로 전기장을 유도하는 안테나 코일을 포함하여,
    상기 공정챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마가 방전되는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공정챔버 내로 상기 안테나 코일에서 유도된 자기장을 집속하는 페라이트 코어를 더 포함하는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 플라즈마 소스는,
    상기 공정챔버에 구비되는 유전체 윈도우;
    상기 유전체 윈도우에 설치되어 상기 공정챔버 내로 전기장을 유도하는 안테나 코일; 및
    상기 공정챔버에 구비되는 전극부을 포함하여,
    상기 공정챔버 내부로 유도 결합된 플라즈마와 용량 결합된 플라즈마가 방전되는 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비.
KR1020170143350A 2017-10-31 2017-10-31 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비 KR20190048414A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170143350A KR20190048414A (ko) 2017-10-31 2017-10-31 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170143350A KR20190048414A (ko) 2017-10-31 2017-10-31 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190048414A true KR20190048414A (ko) 2019-05-09

Family

ID=66545559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170143350A KR20190048414A (ko) 2017-10-31 2017-10-31 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190048414A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114446758A (zh) * 2022-01-21 2022-05-06 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺腔室及半导体工艺方法
US11614483B2 (en) 2020-04-17 2023-03-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Test apparatus for testing semiconductor packages and automatic test equipment having the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11614483B2 (en) 2020-04-17 2023-03-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Test apparatus for testing semiconductor packages and automatic test equipment having the same
CN114446758A (zh) * 2022-01-21 2022-05-06 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺腔室及半导体工艺方法
CN114446758B (zh) * 2022-01-21 2024-04-12 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺腔室及半导体工艺方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5571366A (en) Plasma processing apparatus
JP5600644B2 (ja) ワークピース製造装置
TWI239794B (en) Plasma processing apparatus and method
KR20180138543A (ko) 플라즈마 처리 장치
US7432467B2 (en) Plasma processing apparatus
TW201642303A (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
JP2004533090A (ja) プラズマ励起コイル用電流センサを含む誘導プラズマ処理装置
KR19990087819A (ko) 플라즈마 처리장치
JP4515755B2 (ja) 処理装置
KR20190063587A (ko) 원자층 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 원자층 증착 공정 설비
TW201342508A (zh) 用於靜電吸盤的射頻濾波器
KR20190048414A (ko) 증착 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 기판 지지대 그리고 이를 구비한 증착 공정 설비
TW202141563A (zh) 電漿處理裝置
JP2013012353A (ja) プラズマ処理装置
KR20190048413A (ko) 식각 공정 및 자기 모니터링 기능을 갖는 정전 척 그리고 이를 구비한 식각 공정 설비
CN115803845A (zh) 处理基板的方法和装置
KR102498944B1 (ko) 유기 재료들의 자가 제한 에칭을 수행하기 위한 프로세스
TW202004831A (zh) 電漿處理裝置
JP2001007089A (ja) プラズマ処理方法及び装置
TW202230980A (zh) 配線異常之檢測方法及電漿處理裝置
JP7318114B2 (ja) プラズマ安定性を改善するための同調方法
JPH07122399A (ja) プラズマ処理装置およびその制御方法
KR102247725B1 (ko) 증착공정
KR101981289B1 (ko) 인덕턴스를 이용하여 임피던스 매칭이 가능한 라디칼 발생기
JP3797975B2 (ja) プラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment