KR20190066193A - Rf 노이즈 방지가 가능한 웨이퍼 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 웨이퍼 센서는 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 공간에 센서 회로가 배치되며, 센서 회로 위에 형성되는 제1금속층, 제1금속층 위에 형성되는 제1보호층, 센서 회로의 아래에 형성되는 제2금속층, 및 제2금속층과 하부 기판 사이에 위치하는 제2보호층을 포함하여 이루어지며, 제1보호층의 일부에는 제1금속층이 드러나도록 홈이 형성되어, 제1금속층과 하부 기판이 전기적으로 연결되도록 구성된다. 또 다른 실시예로서, 상부 기판과 하부 기판이 서로 마주보는 면을 전체적으로 일정 두께의 금속층으로 코팅할 수도 있다. 금속층을 통해 접지 성능을 강화하여, 고주파 전력의 영향으로 발생하는 전하들을 신속하게 배출할 수 있으므로, 웨이퍼 내에 배치되는 센서 회로에 대한 노이즈 영향을 효율적으로 방지할 수 있다.

Description

RF 노이즈 방지가 가능한 웨이퍼 센서{ Wafer Sensor with Function of RF Noise Protection }

본 발명은 웨이퍼 센서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고주파 전력을 이용하여 생성되는 플라즈마를 통해 진행되는 공정에 사용되어, 각 공정을 모니터링 하는 웨이퍼 센서가 상기 고주파 전력으로 인해 발생하는 노이즈의 영향을 받지 않도록 한다.

반도체 제조 공정에서는 일반적으로 막, 패턴, 배선 등을 형성하기 위한 일련의 단위 공정들이 순차적으로 이루어지는데, 각 단위 공정들은 해당 공정 조건에 적합한 공정 설비를 통해 이루어지며, 각 공정 설비는 일정한 공정 조건을 유지하도록 되어 있다.

각 단위 공정에서는 그 진행 여부를 판단하기 위하여 공정 진행 전에 공정 모니터링이 실시될 수 있으며, 정기적인 모니터링이 이루어지기도 한다. 또한 공정변수와 관련된 장비 부품의 교체나, 공정 규격을 벗어난 장비에 대해 필요한 조치를 취한 후에도 공정 모니터링이 실시될 수 있다.

공정 모니터링은 다양한 웨이퍼 센서를 이용하여 소정의 공정을 진행한 후, 그 공정의 모니터링 파라미터를 측정하는 방법으로 실시될 수 있다. 모니터링 파라미터는 단위 공정의 특성에 따라 정해지며, 각 단위 공정에는 필요한 모니터링 파라미터에 따라 다양한 종류의 웨이퍼 센서가 사용될 수 있다.

한편, 일반적으로 웨이퍼 센서는 챔버 내에 구비되는 척의 표면에 놓여 고정된 상태로 모니터링이 이루어지는데, 챔버 내에 플라즈마를 생성하고 유지하기 위해 사용되는 고주파 전력으로 인해 노이즈가 발생할 수 있다.

이러한 노이즈는 웨이퍼 센서에 구비된 각종 센서에 불필요하거나 좋지 않은 영향을 미칠 수 있으며, 정확한 측정을 어렵게 한다. 특히, 플라즈마를 이용하는 공정 장비에 사용되는 고주파 전력이 점차 커져 가는 추세에 비추어 보면, 고주파 전력으로 인한 노이즈 발생 문제는 더욱 중요해 질 것이다.

그러므로, 플라즈마를 이용하여 공정을 진행하는 장비를 모니터링 하기 위해 사용되는 웨이퍼 센서가 고주파 전력으로 인해 발생하는 노이즈의 영향을 받지 않도록 해 줄 필요가 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 고주파 전력으로 인해 발생하는 노이즈를 방지할 수 있는 웨이퍼 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 RF 노이즈 방지가 가능한 웨이퍼 센서의 일 실시예는, 상부 기판과 하부 기판으로 이루어지고, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 공간에 센서 회로가 배치된다. 특히, 상기 센서 회로 위에 형성되는 제1금속층, 및 상기 제1금속층 위에 형성되는 제1보호층을 포함하며, 상기 제1보호층의 일부에는 상기 제1금속층이 드러나도록 홈이 형성되고, 상기 홈을 통해 드러난 제1금속층 부분과 상기 하부 기판이 전기적으로 연결되도록 구성된다.

상기 RF 노이즈 방지가 가능한 웨이퍼 센서의 실시예는, 상기 센서 회로의 아래에 형성되는 제2금속층, 및 상기 제2금속층과 상기 하부 기판 사이에 위치하는 제2보호층을 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 RF 노이즈 방지가 가능한 웨이퍼 센서의 또 다른 실시예는, 상부 기판과 하부 기판으로 이루어지고, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 공간에 센서 회로가 배치된다. 이때, 상기 상부 기판과 하부 기판이 서로 마주보는 면은 일정 두께의 제3금속층이 형성된다.

본 발명에 따른 웨이퍼 센서는 플라즈마 생성에 사용되는 고주파 전력의 영향을 방지할 수 있다.

금속층을 통해 접지 성능을 강화하여, 고주파 전력의 영향으로 발생하는 전하들을 신속하게 배출할 수 있으므로, 웨이퍼 내에 배치되는 센서 회로에 대한 노이즈 영향을 효율적으로 방지할 수 있다.

도 1은 플라즈마를 이용하는 공정 장비의 예,
도 2는 상부 기판과 하부 기판으로 이루어지는 웨이퍼 센서의 예,
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 센서의 일 실시예,
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 센서의 다른 실시예,
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 센서의 또 다른 실시예이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 플라즈마를 이용하여 공정을 진행하는 장비의 예를 간략히 보인 것으로서, 플라즈마(150)가 형성되는 챔버(100), 고주파 RF 전력을 간접 전달하는 방식으로 고밀도 플라즈마를 생성하기 위한 안테나(110), 챔버(100)의 하부에 위치하여 웨이퍼 센서(200)가 놓이는 척(130) 등을 포함하여 이루어진다.

챔버(100)의 내부가 진공으로 유지되고 있는 상태에서 RF 파워(120)를 통해 고전압의 바이어스(bias) 전압이 인가되면, 챔버(100)의 내부에 고온/고밀도의 플라즈마(150)가 생성된다.

도 1은 설명의 이해를 돕기 위한 예일 뿐이며, 플라즈마를 이용하는 공정 장비는 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

도 2를 참조하자면, 본 발명에 따른 웨이퍼 센서(200)는 각종 모니터링 파라미터를 측정하고, 측정된 정보들을 전송하는 등 그 기능을 수행하기 위해 필요한 센서 회로(250)를 내부 공간(230)에 구비할 수 있다.

즉, 웨이퍼 센서(200)는 상부 기판(210)과 하부 기판(220)으로 이루어질 수 있으며, 상부 기판(210)과 하부 기판(220)은 각각 서로 마주보는 면의 일정 위치에 하나 이상의 홈이 형성된다. 이에 따라, 상부 기판(210)과 하부 기판(220)이 결합되면, 각 홈이 형성된 부분에 공간(230)이 생긴다. 그러므로, 이 공간(230)에 센서 회로(250)가 배치될 수 있다.

일반적으로 상부 기판(210)과 하부 기판(220)은 폴리머(Polymer)를 이용하여 서로 부착된다. 그런데, 폴리머는 절연체이므로 상부 기판(210)은 플로팅 상태가 된다. 이 때문에 접지가 불안정하게 되고, 전하의 축적에 따라 내부 센서 회로(250)의 측정값에 노이즈가 생기는 등 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

즉, 플라즈마 공정에서 플라즈마를 생성하고 유지하기 위해 사용되는 고주파 전력으로 인해 웨이퍼 센서(200)에 내장된 센서 회로(250)에 노이즈가 발생할 수 있으므로, 웨이퍼 센서(200)의 접지력을 강화할 필요가 있다.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 센서(200)의 일 실시예로서, 상부 기판(210)과 하부 기판(220)으로 이루어지고, 상부 기판(210)과 하부 기판(220)의 사이에 형성된 공간에 센서 회로(250)가 배치된다.

센서 회로(250)는 다양한 형태로 구성될 수 있는데, 하나의 예로서 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)의 형태로 구성될 수 있다.

특히, 센서 회로(250)의 윗면에는 제1금속층(281)이 형성된다. 제1금속층(281)은 전기 전도성이 좋은 재질의 소재를 센서 회로(250)의 윗면에 코팅하는 방법으로 형성될 수 있다. 제1금속층(281)을 형성하는 소재의 예로서 구리(Copper)를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 제1금속층(281)의 윗면에는 제1보호층(271)이 형성되는데, 제1보호층은 폴리머(Polymer)를 이용하여 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1보호층(271)은 센서 회로(250)를 보호하는 역할뿐 아니라 상부 기판(210)과 하부 기판(220)을 서로 부착시키는 역할도 수행할 수 있다.

제1보호층(271)의 일부는 제1금속층(281)이 드러나도록 홈이 형성되며, 이 홈을 통해 드러난 제1금속층 부분과 하부 기판은 서로 전기적으로 연결된다(291).

홈을 통해 드러난 제1금속층 부분과 하부 기판을 연결하는 방법은 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들자면, 두 부분을 서로 납땜으로 연결할 수도 있고, 두 부분을 전기 전도성이 좋은 재질의 소재로 코팅할 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

그러면, 고주파 전력으로 인해 축적되는 전하들은 제1금속층 부분과 하부 기판이 전기적으로 연결된 부분(291)을 통해 신속히 배출되므로, 접지 성능이 향상될 수 있으며, 노이즈 등 센서 회로(250)에 바람직하지 않은 영향을 미치는 상황을 방지할 수 있게 된다.

도 4를 참조하자면, 웨이퍼 센서(200)는 제1보호층(271)과 제1금속층(281)을 구비하고, 또한 센서 회로(250)의 아래에 형성되는 제2금속층(282), 및 제2금속층(282)과 하부 기판(220)의 사이에 위치하는 제2보호층(272)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

제2금속층(282)은 제1금속층(281)과 마찬가지로 전기 전도성이 좋은 재질의 소재를 이용하여 구성될 수 있다. 구체적인 예로서 구리(Copper)를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

제2금속층(282)은 웨이퍼 센서(200)가 챔버(100)의 척(130)에 놓인 상태에서 하부로부터 전달되는 고주파 전력의 영향을 차단할 수 있도록 해준다. 제1금속층(281)과 제2금속층(282)은 전기 전도성이 좋은 재질의 소재로 서로 연결되도록 구성될 수 있다.

제2보호층(272)은 제2금속층(282)을 보호하는 역할을 수행할 수 있으며, 폴리머(Polymer)를 이용하여 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이러한 실시예에서는 챔버(100)의 척(130)에 놓인 웨이퍼 센서(200)의 상측과 하측 모두로부터 전달되는 고주파 전력의 영향을 차단할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 센서의 또 다른 실시예를 보인 것으로서, 웨이퍼 센서(200)는 위에서 설명한 각 실시예와 같이 상부 기판(210)과 하부 기판(220)으로 이루어지고, 상부 기판(210)과 하부 기판(220)의 사이에 형성된 공간(230)에 센서 회로(250)가 배치된다.

이때 특별히 도시하지는 않았지만, 센서 회로(250)는 폴리머 등과 같은 소재를 이용하여 지지되도록 구성될 수 있다.

특히, 상부 기판(210)과 하부 기판(220)이 서로 마주보는 면을 따라 일정 두께의 제3금속층(283)이 형성된다. 하나의 구체적인 예를 들자면, 상부 기판(210)과 하부 기판(220)이 서로 마주보는 면을 따라 전체적으로 구리 등의 금속 소재로 코팅 처리할 수 있다.

고주파 전력은 일정 두께의 금속면을 통과하지 못하므로, 플라즈마 챔버(100)에 사용되는 고주파 전력에 따라 적절한 두께로 구리를 코팅하여 제3금속층(283)을 형성하면, 고주파 전력으로 인한 영향을 차단할 수 있다.

이때 센서 회로(250)의 구성요소들 중 무선 통신을 위한 안테나 등을 위하여, 제3금속층(283)의 일부에는 금속 코팅이 되지 않을 수도 있다.

상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.

100: 챔버 120: RF 파워
130: 척 150: 플라즈마
200: 웨이퍼 센서 210: 상부 기판
220: 하부 기판 250: 센서 회로
271, 272: 보호층 281~283: 금속층

Claims (3)

1. 상부 기판과 하부 기판으로 이루어지고, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 공간에 센서 회로가 배치되는 웨이퍼 센서로서,
   상기 센서 회로 위에 형성되는 제1금속층; 및
   상기 제1금속층 위에 형성되는 제1보호층을 포함하고,
   상기 제1보호층의 일부에는 상기 제1금속층이 드러나도록 홈이 형성되며,
   상기 홈을 통해 드러난 제1금속층 부분과 상기 하부 기판이 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 RF 노이즈 방지가 가능한 웨이퍼 센서.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 센서 회로의 아래에 형성되는 제2금속층; 및
   상기 제2금속층과 상기 하부 기판 사이에 위치하는 제2보호층을 더 포함하는 RF 노이즈 방지가 가능한 웨이퍼 센서.
   
3. 상부 기판과 하부 기판으로 이루어지고, 상기 상부 기판과 하부 기판 사이에 형성된 공간에 센서 회로가 배치되는 웨이퍼 센서로서,
   상기 상부 기판과 하부 기판이 서로 마주보는 면은 일정 두께의 제3금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 RF 노이즈 방지가 가능한 웨이퍼 센서.

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