KR20200081612A - 기판 처리 장치, 기판 처리 모듈 및 반도체 소자 제조 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 기판 처리 모듈 및 반도체 소자 제조 방법 Download PDF

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KR20200081612A
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 모듈은, 기판에 대해 처리 공정을 수행하는 공정 챔버, 상기 공정 챔버의 일측에 배치되어, 상기 공정 챔버으로 상기 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버, 상기 공정 챔버의 타측에 배치되어, 상기 공정 챔버를 모니터링하는 OES(Optical Emission Spectroscopy) 시스템 및 상기 OES 시스템을 교정(calibration)하기 위한 기준 광을 방출하는 기준 광원부를 포함하되, 상기 기준 광원부는 상기 트랜스퍼 챔버 내에 배치된다.

Description

기판 처리 장치, 기판 처리 모듈 및 반도체 소자 제조 방법{Apparatus and Module treating substrate and Method for manufacturing the semiconductor device}
본 발명은 기판 처리 장치, 기판 처리 모듈 및 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 OES 시스템들을 포함하는 기판 처리 장치, 기판 처리 모듈 및 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 및 평판표시 소자의 제조 공정이 점차 미세화되고 고도화됨에 따라, 식각 공정 및 화학 기상 증착 공정 등을 수행하기 위한 장비로서 플라즈마 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 플라즈마 기판 처리 장치는 스테이지 혹은 전극에 고주파 에너지를 인가하여 플라즈마 처리 챔버 내에 전기장 또는 자기장을 형성하고, 전자기장에 의해 플라즈마를 발생하여 기판을 처리한다.
발명이 해결하고자 하는 과제는 신속하고 신뢰도가 향상된 기판 처리 장치, 기판 처리 모듈 및 반도체 소자 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 모듈은, 기판에 대해 처리 공정을 수행하는 공정 챔버, 상기 공정 챔버의 일측에 배치되어, 상기 공정 챔버으로 상기 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버, 상기 공정 챔버의 타측에 배치되어, 상기 공정 챔버를 모니터링하는 OES(Optical Emission Spectroscopy) 시스템 및 상기 OES 시스템을 교정(calibration)하기 위한 기준 광을 방출하는 기준 광원부를 포함하되, 상기 기준 광원부는 상기 트랜스퍼 챔버 내에 배치된다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판이 대기하는 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 챔버 외부로 상기 기판을 이송하는 이송 로봇 및 상기 챔버 내에 제공되고, 상기 챔버 외부를 모니터링하기 위한 기준 광을 방출하는 기준 광원부를 포함한다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자 제조 방법은, 공정 챔버에 제공된 OES 시스템에 대해, 기준 광원으로 기준 광을 입사시켜 상기 OES 시스템을 교정(Calibration)하는 것, 상기 공정 챔버 내로 기판을 제공하는 것 및 상기 공정 챔버에서 상기 기판에 대해 플라즈마 공정을 수행하는 것을 포함하되, 상기 기준 광을 입사시켜 상기 OES 시스템을 교정하는 것은, 서로 다른 파장 스펙트럼을 갖는 복수의 기준 광들을 입사시키는 것을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 공정 챔버들에 제공된 OES 시스템들을 교정하기 위한 기준 광원부가 트랜스퍼 챔버 내에 배치될 수 있다. 복수의 공정 챔버들은 트랜스퍼 챔버를 공유하는 레이 아웃으로 제공되므로, 공정 챔버들 각각에 기준 광원부를 위치시킬 필요 없이 트랜스퍼 챔버 내의 기준 광원부로 OES 시스템들을 교정할 수 있다. 또한, 멀티 기준 광원들을 이용함으로써, 특정 파장 대역에서의 검출도가 낮아지는 것을 방지할 수 있어 검사의 신뢰도가 향상될 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 모듈을 간략하게 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 모듈에서 반도체 소자를 제조하는 과정을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 9는 도 3의 반도체 소자 제조 방법을 보여주는 도면들이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 광원부를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 10b는 도 10a의 기준 광원부가 동작하는 것을 보여주는 도면이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 광원부를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 11b는 도 11a의 기준 광원부가 동작하는 것을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 모듈(1)을 간략하게 나타내는 평면도이다. 기판 처리 모듈(1)은 기판(S)에 대해 플라즈마 공정을 수행할 수 있다. 본 명세서에서, 기판(S)은 반도체를 제조하기 위한 다양한 종류의 반도체 기판(일 예로, 웨이퍼 등)을 의미할 수 있다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 모듈(1)은 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM)(10), 트랜스퍼 챔버(20), 기준 광원부(30), 공정 처리부(40), 및 제어기(미도시)를 가진다. 설비 전방 단부 모듈(10) 및 트랜스퍼 챔버(20)는 일 방향(예를 들어, Y 방향)으로 배치된다. 이하, 설비 전방 단부 모듈(10)과 트랜스퍼 챔버(20)가 배열된 방향을 Y 방향이라 정의하고, 상부에서 바라볼 때 Y 방향에 수직인 방향을 X 방향, 및 X 방향 및 Y 방향 모두에 수직한 방향을 Z 방향이라 정의한다.
설비 전방 단부 모듈(10)은 로드 포트들(load ports, 110) 및 이송 프레임(120)을 가진다. 로드 포트들(110)은 Y 방향을 기준으로, 설비 전방 단부 모듈(10)의 전방에 배치된다. 로드 포트들(110)은 X 방향을 따라 일렬로 배치되며, 각각의 로드 포트들(110)에는 공정에 제공될 기판(S) 및 공정 처리가 완료된 기판(S)이 수납된 캐리어(미도시)(예를 틀어, 카세트, FOUP등)가 안착될 수 있다. 도면에는 3개의 로드 포트들(110)을 예로 들어 도시하나, 이들의 개수 및 배열은 제한되지 않는다.
이송 프레임(120)은 로드 포트들(110)과 트랜스퍼 챔버(20) 사이에 배치된다. 이송 프레임(120)은 그 내부에 배치되고, 로드 포트(110)와 공정 처리부(40)간에 기판(S)을 이송하는 제 1 이송로봇(130)을 포함한다. 제 1 이송로봇(130)은 X 방향을 따라 배치된 이송 레일(132)을 따라 이동하여 로드 포트들(110)과 트랜스퍼 챔버(20) 간에 기판(S)을 이송한다. 일 예로, 제 1 이송로봇(130)은 제1 개구(122)를 통해, 트랜스퍼 챔버(20) 내의 제2 이송 로봇(230)과 기판(S)을 주고받을 수 있다.
트랜스퍼 챔버(20)는 상부에서 바라볼 때, 다각형의 몸체를 갖는다. 도 1을 참조하면, 트랜스퍼 챔버(20)는 상부에서 바라볼 때 오각형의 몸체를 갖고, 설비 전방 단부 모듈(10)와 공정 처리부(40)가 트랜스퍼 챔버(20)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 설비 전방 단부 모듈(10)와 복수 개의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)이 트랜스퍼 챔버(20)의 둘레를 따라 배치된다. 몸체의 각 측벽에는 기판(S)이 출입하는 통로들(222)이 형성되며, 각 통로(222)는 트랜스퍼 챔버(20)와 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d) 각각을 연결한다. 각 통로(222)에는 통로(222)를 개폐하여 내부를 밀폐시키는 도어(미도시)가 제공된다.
트랜스퍼 챔버(20)의 내부에 이송 프레임(120)과 공정 처리부(40) 간에 기판(S)을 이송하는 제2 이송 로봇(230)이 배치될 수 있다. 제2 이송로봇(230)은 이송 프레임(120)에서 대기하는 미처리된 기판(S)을 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)로 이송하거나, 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)에서 공정 처리가 완료된 기판(S)을 이송 프레임(120)으로 이송할 수 있다. 또한, 제2 이송 로봇(230)은 복수 개의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)에 기판(S)을 이송할 수 있다. 일 예로, 제2 이송 로봇(230)은 복수 개의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)에 순차적으로 제공하기 위하여 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d) 간에 기판(S)을 이송할 수 있다. 트랜스퍼 챔버(20)는 상기 형상뿐만 아니라, 요구되는 공정 모듈에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다.
도 2는 도 1의 I-I'에 따른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제2 이송 로봇(230)은 제1 구동부(231), 제1 결합부(232), 제1 지지부(233), 제1 내지 제3 회전판들(234a,234b,234c), 제1 및 제2 회전축들(235a,235b), 및 이송 핸드(236)를 포함할 수 있다. 제1 구동부(231)는 제2 이송 로봇(230)을 구동시킬 수 있다. 제1 결합부(232) 및 제1 지지부(233)는 제1 구동부(231)와 제1 회전판(234a)을 결합하고, 지지할 수 있다. 제1 및 제2 회전판들(234a,234b)은 각각 제1 및 제2 회전축들(235a,235b)과 결합될 수 있고, 제3 회전판(234c)은 이송 핸드(236)와 결합될 수 있다. 제1 내지 제3 회전판들(234a,234b,234c)의 회전으로 인해 제1 및 제2 회전축들(235a,235b)의 위치(예를 들어, X-Y 평면 상에서의 위치)가 변할 수 있고, 이에 따라 이송 핸드(236)가 움직일 수 있다. 이송 핸드(236)는 트랜스퍼 챔버(20)와 이송 프레임(120) 사이 및 트랜스퍼 챔버(20)와 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d) 사이에서 기판(S)을 이송할 수 있다.
도 2를 참조하면, 기준 광원부(30)는 트랜스퍼 챔버(20) 내부에 제공될 수 있다. 기준 광원부(30)는 OES 시스템들(450)을 교정(Calibration)하기 위한 기준 광(RL)을 제공할 수 있다. 기준 광원부(30)는 바디(310) 및 기준 광원(320)을 포함할 수 있다. 바디(310)는 기준 광원(320)을 지지할 수 있다. 바디(310)는 트랜스퍼 챔버(20)의 일측과 결합될 수 있다. 도시한 바와 같이, 바디(310)는 트랜스퍼 챔버(20)의 상부 벽으로부터 하방을 향해 연장되는 로드(rod) 형상일 수 있으나, 이는 일 예일 뿐 이에 제한되지 않는다. 일 예로, 바디(310)는 트랜스퍼 챔버(20)의 내부 벽에 트랜스퍼 챔버(20)의 둘레를 따라 설치된 가이드 레일(미도시)를 따라, 트랜스퍼 챔버(20)의 둘레를 따라 회전될 수 있다.
기준 광원(320)은 기준 광(RL)을 방출할 수 있다. 기준 광원(320)은 윈도우(425) 및 수광부(452)와 대응되는 높이(일 예로, XY 평면 상에서 Z 방향으로의 거리)로 제공될 수 있다. 기준 광원(320)은 일 예로, 크세논(Xe) 램프일 수 있다. 이와 달리, 기준 광원(320)은 복수 개의 기준 광들을 방출하는 다중 광원(multi light source)일 수 있다. 일 예로, 기준 광원(320)은 서로 다른 파장 스펙트럼을 갖는 복수 개의 광원들을 포함할 수 있다.
공정 처리부(40)는 복수 개의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)을 포함할 수 있다. 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d) 각각에서, 기판(S)에 대한 공정 처리가 진행된다. 일 예로, 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)은 기판(S)에 대해 플라즈마 공정을 수행할 수 있다. 플라즈마 공정은 예를 들어, 애싱 공정, 식각 공정, 및/또는 증착 공정일 수 있으며, 이에 제한되지 않고 다양한 종류의 공정일 수 있다. 도면에는 트랜스퍼 챔버(20)의 둘레를 따라 4개의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)이 시계 방향으로 배치된 것을 예로 들어 설명하였으나, 공정 챔버들의 개수 및 배치는 이에 제한되지 않는다. 각 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)의 구성 및 형상은 서로 동일 또는 유사할 수 있으며, 이하 제1 공정 챔버(400a)를 예로 들어 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 공정 챔버(400a)는 가스 공급부(420), RF 전원부(432), 샤워 헤드(430), 스테이지(440), OES 시스템(450) 및 제어기(미도시)를 가질 수 있다. 제1 공정 챔버(400a)는 플라즈마 설비로서, 일 예로, CCP(capacitive coupled plasma) 설비, ICP(inductive coupled plasma) 설비, 마이크로파 플라즈마(microwave plasma) 설비, 혹은 그 밖의 다양한 플라즈마 처리 장치로 제공될 수 있다.
제1 공정 챔버(400a)의 내부에서, 반도체 소자에 대한 처리 공정이 수행될 수 있다. 일 예로, 플라즈마가 발생되어 플라즈마에 의해 반도체 소자가 처리될 수 있다. 제1 공정 챔버(400a)는 진공을 유지할 수 있도록 밀폐 구조로 제공될 수 있다. 도시하지 않았으나, 제1 공정 챔버(400a)는 서로 결합되는 상부 및 하부 챔버들을 포함할 수 있고, 중공의 육면체 또는 중공의 원기둥, 혹은 그 밖의 형태를 가질 수 있다.
제1 공정 챔버(400a)의 일 측에 이송 통로(422)가 제공될 수 있고, 타 측에 윈도우(425)가 제공될 수 있다. 일 예로, 트랜스퍼 챔버(20)와 인접하는 제1 공정 챔버(400a)의 일 측면에 이송 통로(422)가 제공될 수 있고, 이와 대향되는 타 측면에 윈도우(425)가 제공될 수 있다. 이송 통로(422)는 통로(222)와 대향되게 제공될 수 있다. 이송 통로(422)를 통해, 제2 이송 로봇(230)이 제1 공정 챔버(400a) 내부로 들어올 수 있다.
윈도우(425)는 유리, 또는 석영(quartz)로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 광을 투과할 수 있는 다른 물질로 이루어질 수 있다. 윈도우(425)는 적외선, 자외선, 또는 가시 광선 대역을 투과시킬 수 있다. 공정 챔버(100) 내에 불순물이 유입되지 않고 공정 챔버(100) 내의 진공 상태가 유지될 수 있도록, 윈도우(425)가 제공된 개구부(미도시)는 밀폐될 수 있다. 윈도우(425)는 공정 챔버(100)의 측면에 배치되는 것에 한정되지 않고, 공정 챔버(100)의 상부면 또는 공정 챔버(100)의 가스 배출부(미도시)에도 배치될 수 있다. 또한, 윈도우(425)를 포함하는 개구 내에 증착 쉴드(deposition shied, 미도시) 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 윈도우(425)는 제1 공정 챔버(400a) 내에 복수 개로 제공될 수 있다. 윈도우(425)는 무반사 코팅될 수 있고, 윈도우(425)는 파장에 따라 투과율이 일정할 수 있다.
가스 공급부(420)가 제1 공정 챔버(400a)의 일 측에 배치될 수 있다. 가스 공급부(420)는 반도체 소자를 처리하기 위한 공정 가스가 공급될 수 있다. 공정 가스는 일 예로, Ar을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 공정의 목적 및 종류에 따라 달라질 수 있다. 도시하지 않았으나, 미반응된 소스 가스와 반도체 소자 가공 공정의 부산물이 배출되는 가스 배출구(미도시)가 제공될 수 있다.
샤워 헤드(430)는 제1 공정 챔버(400a)의 내부 공간에 위치될 수 있다. 샤워 헤드(430)는 제1 공정 챔버(400a)의 내측 상부에 구비될 수 있다. 샤워 헤드(430)는 스테이지(440)와 대향되도록 배치될 수 있다. 샤워 헤드(430)는 공정 가스를 반도체 소자로 균일하게 제공할 수 있다. 샤워 헤드(430)는 상부 전극(430)으로 기능할 수 있다. 이하, 샤워 헤드(430)는 상부 전극(430)으로 지칭될 수 있다.
RF 전원부(432)는 플라즈마의 생성이나 제어를 위한 고주파(Radio Frequency; RF) 전원을 인가하도록 제공될 수 있다. RF 전원부(432)는 고주파(Radio Frequency; RF) 전력을 상부 전극(430)으로 제공할 수 있다. RF 전원부(432)는 하나 또는 다수의 전원으로 제공될 수 있다. 선택적으로, RF 전원부(432)는 상부 전극(430)뿐만이 아닌 다른 위치로 RF 전원을 인가할 수 있다. 일 예로, RF 전원부(432)는 스테이지(440) 내 하부 전극이 매설된 경우, 스테이지(440) 내 하부 전극으로 RF 전원을 인가할 수 있다.
스테이지(440)는 제1 공정 챔버(400a)의 내부 공간에 제공되어, 반도체 소자를 지지할 수 있다. 스테이지(440)는 제1 공정 챔버(400a) 내측 저면에 배치될 수 있다. 스테이지(440)는 평판 형태를 가질 수 있다. 일 예로, 스테이지(440)는 정전기력으로 반도체 소자를 고정하는 정전척을 구비할 수 있다. 스테이지(440)는 반도체 소자를 플라즈마 처리에 적합한 온도로 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다. 히터는 스테이지(440) 내 매설되는 열선 형태로 제공될 수 있다.
RF 전원부(432)에 의해 제1 공정 챔버(400a) 내에 고주파 에너지가 인가되면, 스테이지(440)와 상부 전극(430) 간의 전위차에 따라 스테이지(440)와 상부 전극(430) 사이에 전기장이 형성되고, 그에 따라 제1 공정 챔버(400a) 내에 플라즈마가 발생될 수 있다. 반도체 소자 상에 형성되는 플라즈마의 밀도는 스테이지(440)와 상부 전극(430) 간의 전위차에 따라 변화할 수 있다. RF 전원부(432)의 고주파를 제어하여 제1 공정 챔버(400a) 내의 플라즈마 상태를 조절할 수 있다.
OES 시스템(450)은 광(예를 들어, 플라즈마)을 수광하여, 분광 스펙트럼 분석하는 것일 수 있다. OES 시스템(450)은 수광부(452) 및 처리부(454)를 포함할 수 있다. 수광부(452)는 윈도우(452)와 인접하게 배치될 수 있다. 수광부(452)는 일 예로, 광섬유(Optic fiber)일 수 있다. 수광부(452)는 제1 공정 챔버(400a) 내부에서 방출되는 광(일 예로, 기준 광 또는 플라즈마 광)을 수광할 수 있다. 처리부(454)는 수광부(452)가 수광한 광에 대한 데이터를 취합하여 이를 분석할 수 있다. 예를 들어, 처리부(454)는 공정 챔버(100) 내에서 발생한 플라즈마(P)와 반도체 소자의 반응에 의해 방출되는 광을 전기 신호 등으로 변환하여, 이를 분석할 수 있다. 처리부(454)는 디스플레이 부(미도시)를 포함할 수 있다. 도시하지 않았으나, OES 시스템(450)은 콜리메이터, 시준기 등을 더 포함할 수 있다.
제어기(미도시)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM)(10), 트랜스퍼 챔버(20), 기준 광원부(30), 및 공정 처리부(40)를 제어할 수 있다. 일 예로, 제어기는 공정의 순서에 따라 기판(S)의 이송 여부 및 시기 등을 제어하고, 각 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)에서 취합된 OES 데이터들을 비교 분석할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 모듈(1)에서 반도체 소자를 제조하는 과정을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 4 내지 도 9는 도 3의 반도체 소자 제조 방법을 보여주는 도면들이다. 이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조 방법을 설명한다.
도 3을 참조하면, 복수의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d) 각각으로 기준 광(RL)을 입사시켜, 복수의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d) 각각에 제공되는 OES 시스템들(450)을 교정(Calibration)할 수 있다(S100).
도 4 및 도 5를 참조하면, 기준 광원부(30)는 제1 공정 챔버(400a)로 기준 광(RL)을 입사시켜, OES 데이터를 획득할 수 있다. 기준 광(RL)은 복수 개의 기준 광들을 포함할 수 있다. 일 예로, 기준 광(RL)은 서로 다른 파장 스펙트럼을 갖는 광들을 포함할 수 있다(S120). 기준 광원부(30)는 일 예로, 제1 파장 대역을 갖는 제1 기준 광을 방출하는 제1 기준 광원(미도시) 및 제2 파장 대역을 갖는 제2 기준 광을 방출하는 제2 기준 광원(미도시)을 포함할 수 있다. 제2 파장 대역은 제1 파장 대역 내의 일 파장 대역일 수 있다. 제1 기준 광의 제1 파장 대역폭보다 제2 기준 광의 제2 파장 대역폭이 작을 수 있다. 제2 파장 대역은 가스 공급부(420)가 공급하는 공정 가스의 주 파장 대역과 대응될 수 있다. 제1 기준 광과 제2 기준 광은 서로 혼합되어(mixed), 동시에 입사될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 광의 파장 스펙트럼들을 보여준다. 도 6을 참조하면, 기준 광원으로서 ① 내지 ④, 총 4개의 기준 광이 사용된 것을 확인할 수 있다. 일 예로, ①은 약 190nm 내지 1000nm의 대역폭을 갖는 제1 기준 광(일 예로, Xe), ②는 약 300nm 내지 350nm의 대역폭을 갖는 제2 기준 광, ③은 약 400nm 내지 450nm의 대역폭을 갖는 제3 기준 광, ④는 약 670nm 내지 750nm의 대역폭을 갖는 제4 기준 광일 수 있다. ② 내지 ④의 파장 대역들은 각각 ①의 파장 대역 내에 포함되고, ② 내지 ④의 파장 대역폭들은 각각 ①의 파장 대역폭보다 좁을 수 있다. 제1 공정 챔버(400a) 내에 공급되는 공정 가스들이 약 300nm 내지 350nm, 약 400nm 내지 450nm, 및 약 670nm 내지 750nm에서 주로 파장을 방출하는 경우, 이와 같이 주 파장 대역대의 기준 광들을 추가적으로 제공할 수 있다. 이를 통해, 동일 공정 조건 하에서 획득한 OES 시스템들(450)로부터 획득한 OES 데이터들 간의 오차(예를 들어,특정 구간에서 피크가 퍼지는 현상, peak broadening의 정도 차이)를 보정할 수 있다. 이에 따라, 보다 정밀한 교정이 가능하고 OES 시스템의 신뢰도가 향상될 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하면, 기준 광원부(30)는 제2 공정 챔버(400b)로 기준 광(RL)을 입사시킬 수 있다. 제2 공정 챔버(400b)에서 기준 광(RL)을 수광하여, OES 데이터를 획득할 수 있다. 제2 공정 챔버(400b)의 구조 및 형상은 제1 공정 챔버(400a)의 그것들과 동일 또는 유사하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
마찬가지로, 기준 광원부(30)는 제3 및 제4 공정 챔버들(400c,400d)에 이어서 기준 광(RL)을 입사시킬 수 있다. 제3 및 제4 공정 챔버들(400c,400d)도 각각 기준 광(RL)을 수광하여, OES 데이터를 획득할 수 있다.
제어기(미도시)는 각 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)에서 획득한 OES 데이터들을 획득 및 비교하여, 각 OES 시스템들(450)을 교정할 수 있다. 일 예로, 각 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)에서 획득한 OES 데이터들을 획득 및 비교하여, 교정 인자(Calibration factor)를 구할 수 있다. 각 OES 시스템들(450)을 교정하는 것은, 복수의 OES 시스템들(450)에서 획득한 데이터들을 표준화(normalization)하는 것을 포함할 수 있다. 동일 조건 하에 동일 공정을 수행하는 경우 각 OES 시스템들(450)의 데이터들이 서로 동일해야 하므로, OES 시스템을 교정하는 것은 플라즈마 공정 전에 각 시스템들을 영점 조절하는 것과 동일한 효과를 낼 수 있다.
OES 시스템 교정이 완료되면, 각각의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)에서 기판(S)에 대해 플라즈마 공정을 수행할 수 있다(S200). 예를 들어, 도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 이송 로봇(230)은 기판(S)을 제1 공정 챔버(400a) 내로 이송하고, 이어서 제1 공정 챔버(400a)는 기판(S)에 대해 플라즈마 공정을 수행할 수 있다. 플라즈마 공정은 애싱 공정, 식각 공정, 및 증착 공정 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이 때, 교정된 OES 시스템(450)은 플라즈마로부터 발생된 플라즈마 광(PL)을 수광하여 제1 공정 챔버(400a)를 모니터링할 수 있다. 이 때, 제1 공정 챔버(400a)로 기판(S)이 제공되기 전에, 기판(S)이 트랜스퍼 챔버(20) 내에서 일정 시간 대기할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)에 제공된 OES 시스템들(450)을 교정하기 위한 기준 광원부(30)가 트랜스퍼 챔버(20) 내에 배치될 수 있다. 복수의 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d)은 트랜스퍼 챔버(20)를 공유하는 레이 아웃으로 제공되므로, 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d) 각각에 기준 광원부(30)를 위치시킬 필요 없이 트랜스퍼 챔버(20) 내의 기준 광원부(30)로 OES 시스템들(450)을 교정할 수 있다. 또한, 멀티 기준 광원들을 이용함으로써, 특정 파장 대역에서의 검출도가 낮아지는 것을 방지할 수 있어 검사의 신뢰도가 향상될 수 있다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 광원부(30a)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 10b는 도 10a의 기준 광원부(30a)가 동작하는 것을 보여주는 도면이다. 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한 기준 광원부(30)와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성들에는 동일한 참조 번호가 사용되며, 설명의 간이화를 위해 중복되는 설명을 생략한다.
도 10a를 참조하면, 기준 광원부(30a)의 기준 광원(320a)은 제2 이송 로봇(230)에 제공될 수 있다. 기준 광원(320a)은 제2 이송 로봇(230)의 이송 핸드(236)에 결합될 수 있다. 일 예로, 기준 광원(320a)이 제2 이송 로봇(230)의 이송 핸드(236)의 저면에 결합되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
도 10b를 참조하면, 제2 이송 로봇(230)의 이송 핸드(236)는 기준 광(RL)을 입사시키기 위해, 제1 공정 챔버(400a) 내로 진입할 수 있다. 일 예로, 이송 핸드(236)는 트랜스퍼 챔버(20) 내의 제1 위치 및 제1 공정 챔버(400a) 내의 제2 위치 간에 이동될 수 있다. 제1 위치는 대기 위치이고, 제2 위치는 기준 광 입사 위치일 수 있다. 제2 위치는 제1 공정 챔버(400a)의 중심축(C)을 지나, 이송 통로(422)보다 윈도우(425)에 인접한 위치일 수 있다. 이송 핸드(236)가 제2 위치에 위치함으로써, 기준 광원(320a)과 수광부(452)가 더 가까워지므로, 기준 광(RL)을 획득할 때 검사의 신뢰도가 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 윈도우(425)의 개수 및 배치 관계에 제한되지 않고, 이송 핸드(236)를 통해 기준 광원(320a)을 윈도우(425)에 정렬할 수 있다. 상술한 제2 위치는 일 예일 뿐, 제2 이송 로봇(230)은 제1 공정 챔버(400a) 내의 다양한 위치에서 기준 광을 입사할 수 있다. 또한, 이송 핸드(236)를 다양한 위치들에 위치시키고 각 위치에서 기준 광을 입사시킴으로써, 검사 공정이 복수 회 진행될 수 있다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 광원부(30b)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 11b는 도 11a의 기준 광원부(30b)가 동작하는 것을 보여주는 도면이다. 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한 기준 광원부(30)와 실질적으로 동일하거나 유사한 구성들에는 동일한 참조 번호가 사용되며, 설명의 간이화를 위해 중복되는 설명을 생략한다.
도 11a를 참조하면, 기준 광원부(30b)은 교정 로봇(330)을 포함할 수 있다. 교정 로봇(330)은 제2 구동부(331), 제2 결합부(332), 제2 지지부(333), 제4 내지 제6 회전판들(334a,334b,334c), 제3 및 제4 회전축들(335a,335b), 및 교정 핸드(336)를 포함할 수 있다. 제2 구동부(331)는 교정 로봇(330)을 구동시킬 수 있다. 제2 결합부(332) 및 제2 지지부(333)는 제2 구동부(331)와 제4 회전판(334a)을 결합하고, 지지할 수 있다. 제4 및 제5 회전판들(334a,334b)은 각각 제3 및 제4 회전축들(335a,335b)과 결합될 수 있고, 제6 회전판(334c)은 교정 핸드(336)와 결합될 수 있다. 제4 내지 제6 회전판들(334a,334b,334c)의 회전으로 인해 제3 및 제4 회전축들(335a,335b)의 위치(예를 들어, X-Y 평면 상에서의 위치)가 변할 수 있고, 이에 따라 교정 핸드(336)가 움직일 수 있다. 교정 핸드(336)는 트랜스퍼 챔버(20)와 공정 챔버들(400a,400b,400c,400d) 사이에서 움직일 수 있다. 기준 광원(320b)은 교정 로봇(330)에 제공될 수 있다. 기준 광원(320b)은 교정 로봇(330)의 교정 핸드(336)에 결합될 수 있다. 일 예로, 기준 광원(320b)이 교정 로봇(330)의 교정 핸드(336)의 저면에 결합되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
도 11b를 참조하면, 교정 로봇(330)의 교정 핸드(336)는 기준 광(RL)을 입사시키기 위해, 제1 공정 챔버(400a) 내로 진입할 수 있다. 일 예로, 교정 핸드(336)는 트랜스퍼 챔버(20) 내의 제1 위치 및 제1 공정 챔버(400a) 내의 제2 위치 간에 이동될 수 있다. 제1 위치는 대기 위치이고, 제2 위치는 기준 광 입사 위치일 수 있다. 도 10b를 참조하여 설명한 바와 같이, 제2 위치는 제1 공정 챔버(400a)의 중심축(C)을 지나, 이송 통로(422)보다 윈도우(425)에 인접한 위치일 수 있다. 이송 핸드(236)가 제2 위치에 위치함으로써, 기준 광원(320b)과 수광부(452)가 더 가까워지므로, 기준 광(RL)을 획득할 때 검사의 신뢰도가 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 윈도우(425)의 개수 및 배치 관계에 제한되지 않고, 교정 핸드(336)를 통해 기준 광원(320b)을 윈도우(425)에 정렬할 수 있다. 상술한 제2 위치는 일 예일 뿐, 교정 로봇(330)은 제1 공정 챔버(400a) 내의 다양한 위치에서 기준 광을 입사할 수 있다. 또한, 교정 핸드(336)를 다양한 위치들에 위치시키고 각 위치에서 기준 광을 입사시킴으로써, 검사 공정이 복수 회 진행될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

Claims (20)

  1. 기판에 대해 처리 공정을 수행하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 일측에 배치되어, 상기 공정 챔버으로 상기 기판을 이송하는 트랜스퍼 챔버;
    상기 공정 챔버의 타측에 배치되어, 상기 공정 챔버를 모니터링하는 OES(Optical Emission Spectroscopy) 시스템; 및
    상기 OES 시스템을 교정(calibration)하기 위한 기준 광을 방출하는 기준 광원부를 포함하되,
    상기 기준 광원부는 상기 트랜스퍼 챔버 내에 배치되는 기판 처리 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 광원부는:
    상기 기준 광을 방출하는 기준 광원; 및
    상기 기준 광원을 지지하는 바디를 포함하되,
    상기 바디는 상기 트랜스퍼 챔버의 일측에 제공되는 기판 처리 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 광원부는 상기 기준 광을 방출하는 기준 광원을 포함하고,
    상기 트랜스퍼 챔버는 상기 기판을 이송하는 이송 로봇을 포함하되,
    상기 기준 광원은 상기 이송 로봇에 결합되는 기판 처리 모듈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이송 로봇은 상기 기판을 지지하고 상기 공정 챔버 내부로 상기 기판을 이송하는 이송 핸드를 더 포함하되,
    상기 기준 광원은 상기 이송 핸드에 결합되는 기판 처리 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 광원부는:
    상기 기준 광을 방출하는 기준 광원;
    상기 트랜스퍼 챔버 내에 배치되고, 상기 기준 광원을 포함하는 교정 로봇을 포함하는 기판 처리 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 교정 로봇은:
    상기 트랜스퍼 챔버 내의 제1 위치 및 상기 공정 챔버 내의 제 2 위치 간에 움직일 수 있는 교정 핸드; 및
    상기 교정 핸드를 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치간에 이동시키는 구동기를 더 포함하되,
    상기 기준 광원은 상기 교정 핸드에 결합되는 기판 처리 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 광원부는 서로 다른 파장 대역을 갖는 복수의 기준 광들을 방출하는 복수의 기준 광원들을 포함하는 기판 처리 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준 광원부는:
    제1 파장 대역을 갖는 제1 기준 광을 방출하는 제1 기준 광원; 및
    상기 제1 파장 대역 내의 제2 파장 대역을 갖는 제2 기준 광을 방출하는 제2 기준 광원을 포함하되,
    상기 제1 기준 광의 제1 파장 대역폭보다 상기 제2 기준 광의 제2 파장 대역폭이 좁은 기판 처리 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는, 상기 공정 챔버 내로 공정 가스를 공급하는 공정 가스 공급부를 더 포함하고,
    상기 제2 파장 대역은 상기 공정 가스의 주 방출 파장 대역과 대응되는 기판 처리 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버들은 복수 개로 제공되고, 상기 복수 개의 공정 챔버들은 각각 상기 OES 시스템을 포함하되,
    상기 OES 시스템을 교정하는 것은, 상기 기준 광원부로 상기 복수 개의 공정 챔버들 각각으로 상기 기준 광을 입사시키고, 상기 각각의 OES 시스템들이 상기 기준 광을 수광하여 얻은 데이터들을 표준화하는 것을 포함하는 기판 처리 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는 복수 개로 제공되고,
    상기 트랜스퍼 챔버는 상기 복수 개의 공정 챔버들 각각으로 상기 기판을 이송하는 이송 로봇을 포함하는 기판 처리 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 공정 챔버들은 상기 트랜스퍼 챔버의 둘레를 따라 배치되는 기판 처리 모듈.
  13. 기판이 대기하는 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내에 배치되고, 상기 챔버 외부로 상기 기판을 이송하는 이송 로봇; 및
    상기 챔버 내에 제공되고, 상기 챔버 외부를 모니터링하기 위한 기준 광을 방출하는 기준 광원부를 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준 광은 상기 챔버 외부에 배치된 OES 시스템을 교정(Calibration)하는 광인 기판 처리 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준 광원부는 상기 기준 광을 방출하는 기준 광원을 포함하고,
    상기 기준 광원은 상기 이송 로봇에 결합되는 기판 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 이송 로봇은 상기 기판을 지지하고 상기 공정 챔버 내부로 상기 기판을 이송하는 이송 핸드를 더 포함하되,
    상기 기준 광원은 상기 이송 핸드에 결합되는 기판 처리 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준 광원부는:
    상기 기준 광을 방출하는 기준 광원; 및
    상기 기준 광원을 지지하는 바디를 포함하되,
    상기 바디는 상기 트랜스퍼 챔버의 일측에 결합되는 기판 처리 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준 광원부는:
    상기 기준 광을 방출하는 기준 광원;
    상기 트랜스퍼 챔버 내에 배치되고, 상기 기준 광원을 포함하는 교정 로봇을 포함하는 기판 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 교정 로봇은:
    상기 트랜스퍼 챔버 내의 제1 위치 및 상기 공정 챔버 내의 제 2 위치 간에 움직일 수 있는 교정 핸드; 및
    상기 교정 핸드를 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치간에 이동시키는 구동기를 더 포함하되,
    상기 기준 광원은 상기 교정 핸드에 결합되는 기판 처리 장치.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 기준 광원부는 서로 다른 파장 대역을 갖는 복수의 기준 광들을 방출하는 복수의 기준 광원들을 포함하는 기판 처리 장치.
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