KR20240069312A - 포커스 링 검사 장치 및 포커스 링 검사 방법 - Google Patents

포커스 링 검사 장치 및 포커스 링 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포커스 링을 검사하기 위한 검사 기술을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 열 전달 부재를 포함하는 포커스 링을 검사하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 포커스 링 검사 장치는, 포커스 링의 검사 공간을 제공하고 상벽의 소정 영역이 투명 재질로 형성되는 하우징, 상기 하우징 내에 구비되고 상기 포커스 링을 지지한 상태로 상기 포커스 링을 열처리하는 핫 플레이트 및 열처리가 완료된 상기 포커스 링의 열 화상을 획득하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛을 포함할 수 있다.

Description

포커스 링 검사 장치 및 포커스 링 검사 방법{FOCUS RING INSPECTION DEVICE AND FOCUS RING INSPECTION METHOD}
본 발명은 기판을 둘러싸도록 제공되어 플라즈마를 기판으로 집중시키는 포커스 링을 검사할 수 있는 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치를 제조하는 공정은 반도체 웨이퍼(이하, 기판이라 함) 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 막을 평탄화하기 위한 화학/기계적 연마 공정과, 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 포토레지스트 패턴을 이용하여 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 막 또는 패턴이 형성된 기판의 포면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
식각 공정은 기판 상에 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 포토레지스트 패턴의 노출된 영역을 제거하기 위한 공정이다. 일반적으로, 식각 공정의 종류는 건식 식각(dry etching)과 습식 식각(wet etching)으로 나눌 수 있다.
건식 식각 공정은 식각 공정이 진행되는 밀폐된 내부 공간에 소정 간격 이격 설치된 상부 전극 및 하부 전극에 고주파 전력을 인가하여 전기장을 형성하고, 밀폐 공간 내부로 공급된 반응 가스에 전기장을 가해 반응 가스를 활성화시켜 플라즈마 상태로 만든 후, 플라즈마 내의 이온이 하부 전극 상에 위치한 기판을 식각하도록 한다.
이때, 기판의 상면 전체에서 플라즈마를 균일하게 형성할 필요가 있다. 기판의 상면 전체에서 플라즈마를 균일하게 형성하기 위해 포커스 링이 구비된다.
포커스 링은 하부 전극 상에 배치된 정전 척(ESC) 및 기판의 가장 자리를 둘러싸도록 설치된다. 정전 척의 상부에는 고주파 전력 인가에 의해 전기장이 형성되는 데, 포커스 링은 전기장이 형성되는 영역을 기판이 위치되는 영역에 비하여 크게 확장시킨다. 따라서, 기판은 플라즈마가 형성되는 영역의 중심에 위치되며, 이에 따라, 기판이 균일하게 식각될 수 있다.
플라즈마 처리에 있어서, 기판 및 포커스 링은 플라즈마에 직접 노출되기 때문에 식각 공정의 진행에 따라 온도가 상승한다. 기판 및 포커스 링의 온도 상승은 기판의 에칭 특성에 영향을 미치기 때문에 기판을 지지하는 정전 척의 온도를 제어함으로써 기판의 온도와 포커스 링의 온도를 조정한다. 그러나, 정전 척과 포커스 링 사이의 열 전달 효율이 낮은 경우, 포커스 링의 온도를 제어하는 것이 곤란하게 된다. 그 때문에 정전 척과 포커스 링 사이에는 실리콘 고무 등의 열 전달 부재를 배치하여 밀착성을 높임으로써 열전달 효율을 향상시키는 기술이 제시되었다.
정전 척과 포커스 링 사이에 열 전달 부재가 배치되는 경우, 플라즈마 처리에 따라 가열되는 포커스 링 내의 온도 구배는 포커스 링과 열 전달 부재의 접착 상태에 따라 달라지게 되고, 포커스 링 내의 온도 구배는 웨이퍼의 식각률 및 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 선폭에 영향을 미치기 때문에 포커스 링 내의 온도 구배 및 포커스 링과 열 전달 부재 사이의 접착 상태를 단독으로 검사할 수 있는 시스템이 필요하다.
본 발명은 균일한 플라즈마 처리를 위하여 기판 및 정전 척의 가장자리를 감싸도록 제공되는 포커스 링의 상태를 단독으로 검사할 수 있는 포커스 링 검사 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 포커스 링 내 온도 분포를 측정할 수 있는 포커스 링 검사 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 포커스 링 내 열 분포를 기반하여 포커스 링에 대한 열 전달 효율 향상을 위하여 포커스 링 하면에 부착되는 열 전달 부재의 접착 상태를 검사할 수 있는 검사 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 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.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열 전달 부재를 포함하는 포커스 링을 검사하기 위한 검사 장치가 제공될 수 있다. 상기 검사 장치는, 상기 포커스 링의 검사 공간을 제공하고 상벽의 소정 영역이 투명 재질로 제공되는 하우징; 상기 검사 공간에 구비되고 상기 포커스 링을 지지한 상태로 상기 포커스 링을 열처리하는 핫 플레이트; 및 열처리가 완료된 상기 포커스 링의 열 화상을 획득하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사 유닛은, 상기 포커스 링을 촬영하는 카메라 모듈; 및 상기 카메라 모듈에 의하여 촬영된 영상을 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 모니터링하는 검사부를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 검사부는 저장 공간 및 검사 프로그램을 포함하는 PC 등의 형태로 구비될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 카메라 모듈은, 열처리가 완료된 상기 포커스 링 내부의 열 화상을 획득하는 적외선 카메라를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사부는, 상기 적외선 카메라가 획득한 열 화상에 근거하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 열 전달 부재는 상기 포커스 링과 상기 핫 플레이트 사이에 배치되고, 하나 이상의 패드 또는 시트 형태로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 포커스 링이 상기 핫 플레이트에 의하여 상기 포커스 링이 열처리되는 때, 상기 핫 플레이트의 열은 상기 열 전달 부재를 통해 상기 포커스 링으로 전달될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 포커스 링의 저면에는 하나 이상의 홈이 형성되고, 상기 열 전달 부재는 상기 홈에 하나씩 삽입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 검사 공간으로 열 전달 부재가 부착된 포커스 링을 반입하는 반입 단계; 상기 포커스 링을 목표 온도로 가열시키는 열처리 단계; 상기 가열된 포커스 링의 열 화상을 획득하는 측정 단계; 및 상기 측정 단계에서 획득된 데이터에 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 판단하는 판단 단계를 포함하는 검사 방법이 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 열처리 단계는, 상기 열 전달 부재를 통해 상기 포커스 링으로 전달되는 열에 의하여 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 측정 단계는, 상기 포커스 링을 촬영하기 위하여 구비되는 적외선 카메라에 의하여 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단 단계는, 상기 적외선 카메라에 의하여 획득된 열 화상을 레퍼런스와 비교하고, 그 비교값에 근거하여 상기 포커스 링과 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재 간의 체결 상태를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단 단계는, 상기 포커스 링을 기판 처리 장치에 장착하기 전에 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 포커스 링을 기판 처리 장치에 장착한 이후에 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 판단 단계는, 상기 측정 단계에서 획득된 상기 포커스 링의 열 화상의 분포 균일도에 근거하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재 간의 체결 상태를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 측정 단계에서 획득된 상기 포커스 링의 열 화상의 분포가 상기 포커스 링의 전체 면적에 대하여 균일할 경우 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재 간의 체결 상태가 정상인 것으로 판단할 수 있다. 반면, 상기 측정 단계에서 획득된 상기 포커스 링의 열 화상의 분포가 상기 포커스 링의 전체 면적에 대하여 균일하지 않을 경우 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재 간의 체결 상태가 불량인 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 내부에 처리 공간을 갖고 투명 재질로 형성된 영역을 포함하는 챔버; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 처리 공간 내에서 상기 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위한 플라즈마 발생 유닛; 상기 플라즈마를 기판으로 집중시키며 하부면에 열 전달 부재를 포함하는 포커스 링; 및 상기 포커스 링의 열 화상을 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사 유닛은, 상기 투명 재질로 형성된 영역을 통해 상기 포커스 링을 촬영하는 적외선 카메라; 및 상기 적외선 카메라에 의하여 촬영된 영상을 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 모니터링하는 검사부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적외선 카메라는 상기 포커스 링 내부의 열 화상을 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사부는, 상기 적외선 카메라가 획득한 열 화상에 근거하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 검사부는, 상기 적외선 카메라가 획득한 상기 포커스 링의 열 화상의 균일도에 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 판단할 수 있다.
본 발명에 의하면, 적외선 카메라를 이용한 포커스 링 검사를 통해 포커스 링 내의 미세한 열 구배까지 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 포커스 링의 열 화상에 기반하여 포커스 링 하부에 부착된 열 전달 부재의 체결 상태를 검사함으로써 접착 상태가 불량인 포커스 링을 가려낼 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명을 이용하여 검사할 수 있는 포커스 링의 일 예를 도시한 상면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링 검사 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링 검사 장치가 도 3에 적용된 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링 검사 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적 설명을 생략하고, 유사 기능 및 작용을 하는 부분은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용하기로 한다.
명세서에서 사용되는 용어들 중 적어도 일부는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이기에 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어에 대해서는 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 하는 때, 이것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 그리고, 어떤 부분이 다른 부분과 연결(또는, 결합)된다고 하는 때, 이것은, 직접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우뿐만 아니라, 다른 부분을 사이에 두고 간접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우도 포함한다.
한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해를 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해의 형상으로부터의 변화들, 예를 들면, 제작 방법 및/또는 허용 오차의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것이 아니라 형상에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링(FR)을 개략적으로 도시한 상면도이다.
포커스 링(FR)은 플라즈마 처리 장치에서 기판(W)과 기판(W)을 지지하는 기판 지지 유닛의 가장자리 영역에 배치될 수 있다. 포커스 링(FR)은 링 형상을 가지며, 기판 지지 유닛의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(FR)의 상면은 외측부가 내측부보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(FR)의 상면 내측부는 기판 지지 유닛에 안착된 기판(W)의 가장자리 영역을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 포커스 링(FR)은 플라즈마가 형성되는 영역의 중심에 기판(W)이 위치하도록 전기장 형성 영역을 확장시킬 수 있다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다. 포커스 링(FR)은 기판 지지 유닛과 포커스 링 간의 열 전달 효율을 향상을 위해 열 전달 부재(P)를 포함할 수 있다.
일반적으로, 열 전달 부재(P)는 하나 이상의 패드(pad) 형태 또는 시트(sheet) 형태로 구비되어 포커스 링(FR)의 저면(하면)에 부착될 수 있다. 복수 개의 열 전달 부재(P)는 환형의 포커스 링(FR) 저면에 일정한 간격을 갖고 부착될 수 있다. 따라서, 포커스 링(FR)이 기판 처리 장치에 장착되었을 때, 포커스 링(FR)의 하부에 위치하고, 기판 지지 유닛의 상부에 위치함으로써 기판 지지 유닛으로부터 방출 또는 흡수되는 열을 포커스 링(FR)으로 유연하고 효율적으로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 일 예로, 열 전달 부재(P)는 포커스 링(FR)의 저면에 형성된 하나 이상의 홈에 삽입되어 제공될 수 있다. 이때, 열 전달 부재(P)는 포커스 링(FR) 저면에 형성된 홈에 대응되는 크기로 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링 검사 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
포커스 링 검사 장치는 플라즈마 장치에 적용되는 포커스 링(FR)을 검사한다. 구체적으로, 포커스 링이 안착되는 기판 지지 유닛과 포커스 링 간의 열 전달 효율 향상을 위해 열 전달 부재(P)를 포함하는 포커스 링(FR)을 검사할 수 있다. 포커스 링 검사 장치는 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 체결 상태, 즉 부착 상태를 검사할 수 있다.
도 2를 참조하면, 포커스 링 검사 장치는 하우징(100), 핫 플레이트(130), 검사 유닛(500)을 포함할 수 있다.
하우징(100)은 내부에 공간(101)이 형성된다. 내부 공간(101)은 포커스 링(FR)에 대한 검사 공정을 수행하는 공간으로 제공된다. 하우징(100)의 공간을 형성하는 벽들 중 하나의 벽은 소정 영역이 투명 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 하우징(100)의 상측 벽의 소정 영역은 투명 재질로 형성될 수 있다.
하우징(100)은 바디(110)와 커버(120)를 포함할 수 있다. 바디(110)는 상면이 개방되며 내부에 공간이 형성된다. 커버(120)는 바디(110)의 상단에 놓이며, 바디(110)의 개방된 상면을 밀폐시킬 수 있다. 밀폐된 하우징(100)의 내부는 상압보다 낮은 압력으로 유지될 수 있다.
상세하게 도시하지는 않았지만, 하우징(100)의 일 측벽에는 출입구가 형성될 수 있다. 출입구는 포커스 링(FR)이 하우징(100) 내부로 출입할 수 있는 통로로 제공될 수 있다. 출입구는 도어 등 개폐 부재에 의하여 개폐될 수 있다.
커버(120)의 상벽은 투명 재질로 제공된 투명 영역(122)을 포함할 수 있다. 일 예로, 투명 영역(122)은 뷰포트(view port)일 수 있다. 검사 유닛(500)은 투명 영역(122)을 통해 포커스 링(FR)의 열 화상을 획득할 수 있다.
핫 플레이트(130)는 검사 공간(101) 내에서 포커스 링(FR)을 지지한다. 핫 플레이트(130)는 가열 부재(132)를 포함할 수 있다.
핫 플레이트(130)는 소정의 두께를 가지며, 포커스 링(FR)보다 큰 반경을 갖는 원판으로 제공될 수 있다. 핫 플레이트(130)의 상면에는 포커스 링(FR)이 안착되는 안착 홈이 형성될 수 있다. 실시예에 의하면, 핫 플레이트(130)에는 포커스 링(FR)을 고정하는 구성이 제공되지 않으며, 포커스 링(FR)은 핫 플레이트(130)에 놓인 상태로 열처리될 수 있다. 포커스 링(FR)이 핫 플레이트(130) 상에 안착되는 경우, 열 전달 부재(P)는 포커스 링(FR)과 핫 플레이트(130) 사이에 배치될 수 있다.
가열 부재(132)는 핫 플레이트(130)의 내부에 제공된다. 일 예로, 가열 부재(132)는 히터로 제공되고, 히터는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다. 가열 부재(132)는 균일한 간격으로 핫 플레이트(130) 내부에 매설될 수 있다. 가열 부재(132)는 외부 전원(미도시)과 연결될 수 있고, 외부 전원에서 인가되는 전류에 저항함으로써 열을 발생시킬 수 있다. 발생된 열은 열 전달 부재(P)를 거쳐 포커스 링(FR)으로 전달되며, 포커스 링(FR)을 소정 온도로 가열할 수 있다.
한편, 핫 플레이트(130)에는 복수 개의 핀 홀(미도시)이 형성될 수 있고, 각 핀 홀에는 핀 홀을 따라 상하 방향으로 이동하는 리프트 핀이 제공될 수 있다. 복수 개의 리프트 핀은 검사 대상 포커스 링(FR)을 핫 플레이트(130)에 로딩하거나 핫 플레이트(130)에 놓인 포커스 링(FR)을 언로딩하기 위하여 제공될 수 있다.
검사 유닛(500)은 하우징(100)의 상부에 구비되어 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P)의 체결 상태를 검사할 수 있다. 검사 유닛(500)은 포커스 링(FR)을 촬영하기 위한 카메라 모듈(510)과 카메라 모듈(510)에 의하여 촬영된 영상을 기반하여 포커스 링(RF)과 열 전달 부재(P)의 체결 상태를 모니터링하는 검사부(520)를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(510)은 하우징(100)의 상부에 설치되어 투명 영역(122)을 통해 포커스 링(FR)을 촬영할 수 있다. 일 예로, 카메라 모듈(510)은 물체의 열 화상을 획득할 수 있는 적외선 카메라를 포함할 수 있다. 카메라 모듈(510)은 적외선 카메라로 구비되어 포커스 링(FR)을 촬영할 수 있다. 적외선 카메라로 구비되는 카메라 모듈(510)은 핫 플레이트(130)에 의하여 열처리가 완료된 포커스 링(FR)을 촬영하여 포커스 링(FR)의 열 화상을 획득할 수 있다. 카메라 모듈(510)은 획득한 영상을 검사부(520)로 전달할 수 있다.
한편, 카메라 모듈(510)의 위치는 하우징(510)의 상부에 한정되는 것은 아니며, 포커스 링(FR)을 촬영하여 포커스 링(FR)의 열 화상을 획득할 수 있는 다양한 위치에 설치될 수 있다. 카메라 모듈(510)의 위치에 따라 투명 영역(122)의 위치가 달라질 수 있다.
검사부(520)는 카메라 모듈(510)이 획득한 영상을 전달받고, 이를 기반하여 포커스 링(RF)과 열 전달 부재(P)의 체결 상태를 판단할 수 있다. 검사부(520)는 적외선 카메라로 구비된 카메라 모듈(510)이 획득한 열 화상에 근거하여 포커스 링(RF)과 열 전달 부재(P)의 체결 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 검사부(520)는 카메라 모듈(510)로부터 전달받은 포커스 링(FR)의 열 화상을 레퍼런스 영상과 비교하고, 그 비교값이 기설정된 값을 초과하는 경우 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 비교 대상이 되는 레퍼런스 영상은 정상 상태의 포커스 링(FR)에 대한 열 화상으로 검사부(520)에 기저장될 수 있다. 일 예로, 검사부(520)는 저장 장치를 포함하는 PC 등으로 구비될 수 있다.
한편, 검사부(520)는 카메라 모듈(510)이 획득한 포커스 링(FR)의 열 화상의 분포 균일도를 근거하여 포커스 링(RF)과 열 전달 부재(P)의 체결 상태를 판단할 수 있다. 검사부(520)는 카메라 모듈(510)로부터 전달받은 포커스 링(FR)의 열 화상의 온도 분포가 포커스 링(FR) 전체 면적에 대하여 균일한 경우 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 체결 상태에 이상이 없는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 체결 상태가 정상인 것으로 판단할 수 있다.
반면, 검사부(520)는 카메라 모듈(510)로부터 전달받은 포커스 링(FR)의 열 화상의 온도 분포가 포커스 링(FR) 전체 면적에 대하여 균일하지 않은 경우 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 체결 상태가 불량인 것으로 판단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치는, 포커스 링(FR)을 검사하기 위한 별도의 장치로서, 가열된 포커스 링(FR)의 열 화상을 획득하고 획득한 포커스 링(FR)의 열 화상을 바탕으로 포커스 링(FR)과 포커스 링(FR) 하부면에 부착되는 열 전달 부재(P)의 체결 상태를 검사할 수 있다. 또한, 포커스 링(FR) 내부의 미세한 온도 구배(열 구배)에 대해서도 확인할 수 있다. 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 불량한 접촉 상태에 의해 발생 가능한 포커스 링(FR) 내의 균일하지 못한 온도 구배는 기판의 식각률 및 기판 상에 형성된 패턴의 선폭에 영향을 미치기 때문에, 본 발명에 의한 검사 장치를 이용하여 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 접촉 불량을 사전에 가려냄으로써 이를 방지할 수 있다.
한편, 상술한 별도의 장치를 플라즈마 처리 장치에 적용할 수도 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 기판 처리 공정 수행 시의 모습(10)을 나타내는 예시적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라즈마를 이용하여 기판(W)에 대한 공정 처리를 수행한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 발생 유닛(400)을 포함한다.
챔버(100)는 내부에 공간(101)이 형성된다. 내부 공간(101)은 기판(W)에 대한 플라즈마 처리를 수행하는 공간으로 제공될 수 있다. 기판(W)에 대한 플라즈마 처리는 식각 공정을 포함한다.
챔버(100)는 바디(110)와 커버(120)를 포함할 수 있다. 바디(110)는 상면이 개방되며 내부에 공간이 형성되고, 커버(120)는 바디(110)의 상단에 놓이며 바디(110)의 개방된 상면을 밀폐할 수 있다.
챔버(100)의 일 측벽에는 기판 유입구가 형성될 수 있다. 기판 유입구는 기판(W)이 챔버(100) 내부로 출입할 수 있는 통로로 제공된다. 기판 유입구는 도어 등 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다.
챔버(100)의 바닥면에는 배기 홀(102)이 형성된다. 배기 홀(102)은 배기 라인(111)과 연결되고, 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 챔버(100) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(111)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 또한, 배기 과정에 의해 챔버(100)의 내부 공간(101)은 소정 압력으로 감압될 수 있다.
챔버(100)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 흡착 고정하는 정전 척을 포함한다. 기판 지지 유닛(200)은 유전판(210), 하부 전극(220), 히터(230), 지지판(240), 및 절연판(270)을 포함한다.
유전판(210)은 기판 지지 유닛(200)의 상단부에 위치한다. 유전판(210)은 원판 형상의 유전체로 제공된다. 유전판(210)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 유전판(210)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 때문에, 기판(W) 가장자리 영역은 유전판(210)의 외측에 위치한다. 유전판(210)에는 제1 공급 유로(211)가 형성된다. 제1 공급 유로(211)는 유전판(210)의 상면으로부터 저면으로 제공된다. 제1 공급 유로(211)는 서로 이격하여 복수 개 형성되며, 기판(W)의 저면으로 열전달 매체가 공급되는 통로로 제공된다. 유전판(210)에는, 기판(W)을 유전판(210)에 흡착시키기 위한 별도의 전극이 매설될 수 있다. 상기 전극에는 직류 전류가 인가될 수 있다. 인가된 전류에 의해 상기 전극과 기판 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 유전판(210)에 흡착될 수 있다.
하부 전극(220)은 하부 전력 공급부(221)와 연결된다. 하부 전력 공급부(221)는 하부 전극(220)에 전력을 인가한다. 하부 전력 공급부(221)는 하부 RF 전원(222)과 하부 임피던스 정합부(225)를 포함한다. 하부 RF 전원(222)은 복수 개 제공될 수 있으며, 또는 선택적으로 1개만 제공될 수도 있다. 하부 RF 전원(222)은 주로 이온 충격 에너지(Ion Bombardment Energy)를 조절한다. 하부 임피던스 정합부(225)는 하부 RF 전원(222)과 전기적으로 연결되며, 상이한 크기의 주파수 전력들을 매칭하여 하부 전극(220)에 인가한다.
히터(230)는 외부 전원(미도시)과 전기적으로 연결된다. 히터(230)는 외부 전원으로부터 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 유전판(210)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(230)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(230)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 히터(230)는 균일한 간격으로 유전판(210)에 매설될 수 있다.
유전판(210)의 하부에는 지지판(240)이 위치한다. 유전판(210)의 저면과 지지판(240)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다. 지지판(240)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 지지판(240)의 상면은 중심 영역이 가장자리영역보다 높게 위치되도록 단차질 수 있다. 지지판(240)의 상면 중심 영역은 유전판(210)의 저면에 상응하는 면적을 가지며, 유전판(210)의 저면과 접착된다. 지지판(240)에는 제1 순환 유로(241), 제2 순환 유로(242), 그리고 제2 공급 유로(243)가 형성된다.
제1순환 유로(241)는 열전달 매체가 순환하는 통로로 제공된다. 제1순환 유로(241)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1순환 유로(241)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1순환 유로(241)들은 서로 연통될 수 있다. 제1순환 유로(241)들은 동일한 높이에 형성된다.
제2순환 유로(242)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2순환 유로(242)는 지지판(240) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제2순환 유로(242)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제2순환 유로(242)들은 서로 연통될 수 있다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 제2순환 유로(242)들은 동일한 높이에 형성된다. 제2순환 유로(242)는 제1순환 유로(241)의 하부에 위치될 수 있다.
제2공급 유로(243)는 제1순환 유로(241)로부터 상부로 연장되며, 지지판(240)의 상면으로 제공된다. 제2공급 유로(243)는 제1공급 유로(211)에 대응하는 개수로 제공되며, 제1순환 유로(241)와 제1공급 유로(211)를 연결한다.
제1순환 유로(241)는 열전달 매체 공급라인(251)을 통해 열전달 매체 저장부(252)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(252)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(251)을 통해 제1순환 유로(241)에 공급되며, 제2공급 유로(243)와 제1공급 유로(211)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 플라즈마에서 기판(W)으로 전달된 열이 기판 지지 유닛(200)로 전달되는 매개체 역할을 한다. 플라즈마에 함유된 이온 입자들은 기판 지지 유닛(200)에 형성된 전기력에 끌려 기판 지지 유닛(200)로 이동하며, 이동하는 과정에서 기판(W)과 충돌하여 식각 공정을 수행한다. 이온 입자들이 기판(W)에 충돌하는 과정에서 기판(W)에는 열이 발생한다. 기판(W)에서 발생된 열은 기판(W) 저면과 유전판(210)의 상면 사이 공간에 공급된 헬륨 가스를 통해 기판 지지 유닛(200)으로 전달된다. 이에 의해, 기판(W)은 설정 온도로 유지될 수 있다.
제2순환 유로(242)는 냉각 유체 공급라인(261)을 통해 냉각 유체 저장부(262)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(262)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(262) 내에는 냉각기(263)가 제공될 수 있다. 냉각기(263)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(263)는 냉각 유체 공급 라인(261) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(261)을 통해 제2순환 유로(242)에 공급된 냉각 유체는 제2순환 유로(242)를 따라 순환하며 지지판(240)을 냉각한다. 지지판(240)의 냉각은 유전판(210)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.
지지판(240)의 하부에는 절연판(270)이 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)에 상응하는 크기로 제공된다. 절연판(270)은 지지판(240)과 챔버(100)의 바닥면 사이에 위치한다. 절연판(270)은 절연 재질로 제공되며, 지지판(240)과 챔버(100)를 전기적으로 절연시킨다.
포커스 링(280)은 기판 지지 유닛(200)의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(200)은 링 형상을 가지며, 유전판(210)의 둘레를 따라 배치된다. 포커스 링(280)의 상면은 외측부(280a)가 내측부(280b)보다 높도록 단차질 수 있다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 상면과 동일 높이에 위치된다. 포커스 링(280)의 상면 내측부(280b)는 유전판(210)의 외측에 위치된 기판(W)의 가장자리영역을 지지한다. 포커스 링(280)의 외측부(280a)는 기판(W) 가장자리영역을 둘러싸도록 제공된다. 포커스 링(280)은 플라즈마가 형성되는 영역의 중심에 기판(W)이 위치하도록 전기장 형성 영역을 확장시킨다. 이에 의해, 기판(W)의 전체 영역에 걸쳐 플라즈마가 균일하게 형성되어 기판(W)의 각 영역이 균일하게 식각될 수 있다. 포커스 링의 하부에는 열전도성 패드가 위치할 수 있다.
가스 공급 유닛(300)은 챔버(100)에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 저장부(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 유입 포트(330)를 포함한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(310)와 가스 유입 포트(330)를 연결하며, 가스 저장부(310)에 저장된 공정 가스를 가스 유입 포트(330)에 공급한다. 가스 유입 포트(330)는 상부 전극(410)에 형성된 가스 공급홀(412)과 연결된다.
플라즈마 발생 유닛(400)은 챔버(100) 내부에 머무르는 공정 가스를 여기시킨다. 플라즈마 발생 유닛(400)은 상부 전극(410), 분배판(420), 및 상부 전력 공급부를 포함한다.
상부 전극(410)은 기판 지지 유닛(200) 상부에 위치한다. 상부 전극(410)은 원판 형상으로 제공되며 상부 전극(410)의 중심 영역에는 가스 공급홀(412)이 형성될 수 있다. 가스 공급홀(412)은 가스 유입 포트(330)와 연결되며, 버퍼 공간(414)으로 공정 가스를 공급한다.
버퍼 공간(414)은 가스 공급홀(412)을 통해 공급된 가스가 챔버(100) 내부로 공급되기 전에 일시적으로 머무르는 공간으로 제공될 수 있다.
분배판(420)은 버퍼 공간(414)의 하부에 위치한다. 분배판(420)은 원판 형상으로 제공된다. 분배판(420)에는 분배 홀(421)들이 형성된다. 분배홀(421)들은 분배판(420)의 상면으로부터 하면으로 제공된다. 버퍼 공간(414)에 머무르는 공정 가스는 분배홀(421)들을 통해 챔버(100) 내부로 균일하게 공급될 수 있다.
상부 전력 공급부는 상부 전극(410)에 RF 전력을 인가한다. 상부 전력 공급부는 상부 RF 전원(441) 및 상부 임피던스 정합부(442)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 포커스 링 검사 시의 모습(20)을 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 포커스 링(280)을 검사하는 경우, 기판 처리 장치(20)는 검사 유닛(500)을 더 포함한다.
기판 지지 유닛(200) 상에 안착된 포커스 링(280)의 검사를 수행하는 경우, 바디(110)의 상단에는 도 3의 가스 공급 유닛(300) 및 플라즈마 발생 유닛(400)이 설치되는 커버(120)를 대신하여, 포커스 링 검사용 커버(120a)가 제공될 수 있다. 커버(120a)는 바디(110)의 개방된 상면을 밀폐시킨다. 따라서, 이 경우 챔버(100)의 상벽은 포커스 링 검사용 커버(120a)의 상벽이다. 바디(110)와 커버(120a)는 포커스 링의 검사 공간을 형성한다. 커버(120a)의 상벽은 투명 재질로 제공된 투명 영역(122)을 포함할 수 있다. 일 예로, 투명 영역(122)은 뷰포트(view port)일 수 있다. 검사 유닛(500)은 투명 영역(122)을 통해 포커스 링(280)의 열 화상을 획득할 수 있다.
검사 유닛(500)은 포커스 링(280)과 열 전달 부재(281)의 체결 상태를 검사할 수 있다. 검사 유닛(500)은 포커스 링(280)을 촬영하기 위한 카메라 모듈(510)과 카메라 모듈(510)에 의하여 촬영된 영상을 기반하여 포커스 링(280)과 열 전달 부재(281)의 체결 상태를 모니터링하는 검사부(520)를 포함할 수 있다. 검사 유닛(500)은 포커스 링(280)의 열 화상을 기반하여 포커스 링(280)과 열 전달 부재(281)의 체결 상태를 검사한다.
카메라 모듈(510)은 하우징(100)의 상부에 설치되어 투명 영역(122)을 통해 포커스 링(280)을 촬영할 수 있다. 일 예로, 카메라 모듈(510)은 물체의 열 화상을 획득할 수 있는 적외선 카메라를 포함할 수 있다. 카메라 모듈(510)은 적외선 카메라로 구비되어 포커스 링(280)을 촬영할 수 있다. 적외선 카메라로 구비되는 카메라 모듈(510)은 핫 플레이트(130)에 의하여 열처리가 완료된 포커스 링(280)을 촬영하여 포커스 링(280)의 열 화상을 획득할 수 있다. 카메라 모듈(510)은 획득한 영상을 검사부(520)로 전달할 수 있다.
한편, 카메라 모듈(510)의 위치는 하우징(510)의 상부에 한정되는 것은 아니며, 포커스 링(280)을 촬영하여 포커스 링(280)의 열 화상을 획득할 수 있는 다양한 위치에 설치될 수 있다. 카메라 모듈(510)의 위치에 따라 투명 영역(122)의 위치가 달라질 수 있다.
검사부(520)는 카메라 모듈(510)이 획득한 영상을 전달받고, 이를 기반하여 포커스 링(280)과 열 전달 부재(281)의 체결 상태를 판단할 수 있다. 검사부(520)는 적외선 카메라로 구비된 카메라 모듈(510)이 획득한 열 화상에 근거하여 포커스 링(280)과 열 전달 부재(281)의 체결 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 검사부(520)는 카메라 모듈(510)로부터 전달받은 포커스 링(280)의 열 화상을 레퍼런스 영상과 비교하고, 그 비교값이 기설정된 값을 초과하는 경우 포커스 링(280)과 열 전달 부재(281) 간의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 비교 대상이 되는 레퍼런스 영상은 정상 상태의 포커스 링(280)에 대한 열 화상으로 검사부(520)에 기저장될 수 있다.
다른 예로, 검사부(520)는 카메라 모듈(510)이 획득한 포커스 링(280)의 열 화상의 분포 균일도를 근거하여 포커스 링(280)과 열 전달 부재(281)의 체결 상태를 판단할 수 있다. 검사부(520)는 카메라 모듈(510)로부터 전달받은 포커스 링(280)의 열 화상의 온도 분포가 포커스 링(280) 전체 면적에 대하여 균일한 경우 포커스 링(280)과 열 전달 부재(281) 간의 체결 상태에 이상이 없는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 포커스 링(280)과 열 전달 부재(281) 간의 체결 상태가 정상인 것으로 판단할 수 있다.
반면, 검사부(520)는 카메라 모듈(510)로부터 전달받은 포커스 링(FR)의 열 화상의 온도 분포가 포커스 링(FR) 전체 면적에 대하여 균일하지 않은 경우 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 체결 상태가 불량인 것으로 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 5에 도시된 기판 처리 장치(10')는 도 3에 도시된 기판 처리 장치(10)와 투명 영역(122) 및 카메라 모듈(510)의 위치를 제외한 구성이 모두 동일하므로 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 기판 처리 장치(10')의 챔버는 바디와 커버로 구분되지 않을 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(10')는 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라즈마 발생 유닛(400), 그리고 검사 유닛(500')을 포함한다.
챔버(100)는 일측벽에 투명 재질로 제공된 투명 영역(122)을 포함하고, 검사 유닛(500')은 투명 영역(122)을 통해 포커스 링(280)의 열 화상을 획득할 수 있다. 일 예로, 검사 유닛(500')의 카메라 모듈(510)은 투명 영역(122)의 내부에 배치될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 다르게, 검사 유닛(500')의 카메라 모듈(510)은 투명 영역(122) 외부에 설치될 수 있다. 즉, 챔버(100)의 투명 영역(122)이 형성된 일 측부에 설치되어 투명 영역(122)을 통해 포커스 링(280)을 촬영할 수 있다. 일 예로, 투명 영역(122)은 뷰포트(view port)일 수 있다.
상세히 도시하지는 않았지만, 기판 지지 유닛(200)의 상부가 아닌 측부에 제공된 카메라 모듈(510)이 포커스 링(280)의 전체 영역을 촬영할 수 있도록, 카메라 모듈(510)의 광 경로를 형성하기 위한 광 경로 형성 부재가 챔버(100)의 내부 공간(101)에 구비될 수 있다. 일 예로, 광 경로 형성 부재는 거울 등과 같은 반사 부재로 구비될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링 검사 방법을 도시한 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링 검사 방법은 앞서 설명한 도 2, 도 4, 도 5에 도시된 장치들 중 하나에 의하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링 검사 방법은 포커스 링을 기판 처리 장치에 장착하기 전에 사전 단계로 수행될 수 있다. 또는, 포커스 링을 기판 처리 장치에 장착한 상태로 수행할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포커스 링 검사 방법은 반입 단계(S100), 열처리 단계(S200), 측정 단계(S300) 및 판단 단계(S400)를 포함할 수 있다.
반입 단계(S100)는 검사 공간으로 검사 대상을 반입하는 단계로, 열 전달 패드가 부착된 포커스 링을 검사 공간으로 반입하는 단계이다. 반입 단계(S100)는 포커스 링을 지지한 상태로 반송하는 이송 로봇 등에 의하여 수행될 수 있다.
열 처리 단계(S200)는 검사 대상을 열 처리하는 단계로, 핫 플레이트(130) 또는 기판 지지 유닛(200)에 의하여 열 전달 패드가 부착된 포커스 링을 목표 온도로 가열시키는 단계이다. 열 처리 단계(S200)에서, 포커스 링의 가열은 포커스 링의 하부면에 부착된 열 전달 부재를 통해 핫 플레이트(130) 또는 기판 지지 유닛(200)으로부터의 열이 전달됨으로써 수행될 수 있다.
측정 단계(S300)는 열 처리 단계(S200)에 의하여 가열된 포커스 링의 열 화상을 획득하는 단계로, 가열된 포커스 링의 열 분포도가 측정될 수 있다. 측정 단계(S300)는 포커스 링의 열 화상을 촬영하기 위하여 구비되는 카메라 모듈(510)에 의하여 수행되고, 카메라 모듈(510)은 포커스 링의 상부 또는 측부에 구비된 적외선 카메라일 수 있다.
판단 단계(S400)는 측정 단계(S300)에서 획득된 데이터에 기반하여 포커스 링과 열 전달 부재의 체결 상태를 판단하는 단계이다. 구체적으로, 판단 단계(S400)는 카메라 모듈(510)이 획득한 영상을 기반하여 포커스 링과 열 전달 부재의 체결 상태를 판단할 수 있다. 즉, 판단 단계(S400)는 측정 단계(S300)에서 측정된 포커스 링의 열 화상에 근거하여 수행될 수 있다.
일 예로, 판단 단계(S400)는 적외선 카메라가 포커스 링을 촬영함으로써 획득한 포커스 링의 열 화상을 레퍼런스와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 그 비교값이 기설정된 값을 초과하는 경우 포커스 링(FR)과 열 전달 부재(P) 간의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 비교 대상이 되는 레퍼런스 영상은 정상 상태의 포커스 링(FR)에 대한 열 화상으로 검사부(520)에 기저장될 수 있다.
다른 예로, 판단 단계(S400)는 측정 단계(S300)에서 획득된 포커스 링의 열 화상의 분포 균일도에 근거하여 포커스 링과 열 전달 부재의 체결 상태를 판단하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 측정 단계(S300)에서 획득된 포커스 링의 열 화상에서 그 온도 분포(열 분포)가 포커스 링 전체 면적에 대하여 균일한 경우, 판단 단계(S400)는 포커스 링과 열 전달 부재 간의 체결 상태에 이상이 없는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 측정 단계(S300)에서 획득된 포커스 링의 열 화상에서 그 온도 분포(열 분포)가 포커스 링 전체 면적에 대하여 균일하지 않은 경우, 판단 단계(S400)는 포커스 링과 열 전달 부재 간의 체결 상태에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 장치 및 방법은 열 전달 부재가 부착된 포커스 링의 열 화상을 획득하고 이를 기반으로 포커스 링과 열 전달 부재의 접착 상태를 판단할 수 있다. 이에 따라 포커스 링 내의 미세한 열 구배까지 확인 가능하고, 열 전달 부재의 접착 상태가 불량인 포커스 링을 사전에 가려냄으로써 포커스 링의 비정상적 온도 구배에 의한 공정 불량을 방지할 수 있으므로 생산성 향상 면에서 유리하다. 또한, 포커스 링을 검사하기 위한 별도의 장치로 적용될 뿐만 아니라, 플라즈마 처리 장치에 적용하여 플라즈마 처리에 이미 사용된 포커스 링의 검사에도 적용될 수 있어 보다 효율적인 포커스 링 검사 기술을 제공할 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 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 하우징(챔버)
110: 바디
120: 커버
122: 투명 영역
130: 핫 플레이트
500: 검사 유닛
510: 카메라 모듈
520: 검사부
FR: 포커스 링
P: 열 전달 부재

Claims (20)

  1. 열 전달 부재를 포함하는 포커스 링을 검사하기 위한 장치에 있어서,
    상기 포커스 링의 검사 공간을 제공하고 상벽의 소정 영역이 투명 재질로 제공되는 하우징;
    상기 검사 공간에 구비되고 상기 포커스 링을 지지한 상태로 상기 포커스 링을 열처리하는 핫 플레이트; 및
    열처리가 완료된 상기 포커스 링의 열 화상을 획득하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛을 포함하는 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검사 유닛은,
    상기 포커스 링을 촬영하는 적외선 카메라; 및
    상기 적외선 카메라에 의하여 촬영된 영상을 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 모니터링하는 검사부를 포함하는 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적외선 카메라는,
    열처리가 완료된 상기 포커스 링 내부의 열 화상을 획득하는 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 적외선 카메라가 획득한 열 화상에 근거하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 판단하는 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열 전달 부재는 상기 포커스 링과 상기 핫 플레이트 사이에 배치되고,
    하나 이상의 패드 또는 시트 형태로 제공되는 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 포커스 링이 상기 핫 플레이트에 의하여 상기 포커스 링이 열처리되는 때,
    상기 핫 플레이트의 열은 상기 열 전달 부재를 통해 상기 포커스 링으로 전달되는 검사 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 포커스 링의 저면에는 하나 이상의 홈이 형성되고,
    상기 열 전달 부재는 상기 홈에 삽입되는 검사 장치.
  8. 검사 공간으로 열 전달 부재가 부착된 포커스 링을 반입하는 반입 단계;
    상기 포커스 링을 목표 온도로 가열시키는 열처리 단계;
    상기 가열된 포커스 링의 열 화상을 획득하는 측정 단계; 및
    상기 측정 단계에서 획득된 데이터에 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 판단하는 판단 단계를 포함하는 검사 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열처리 단계는,
    상기 열 전달 부재를 통해 상기 포커스 링으로 전달되는 열에 의하여 수행되는 검사 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측정 단계는,
    상기 포커스 링을 촬영하기 위하여 구비되는 적외선 카메라에 의하여 수행되는 검사 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 적외선 카메라에 의하여 획득된 열 화상을 레퍼런스와 비교하고, 그 비교값에 근거하여 상기 포커스 링과 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재 간의 체결 상태를 판단하는 검사 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 포커스 링을 기판 처리 장치에 장착하기 전에 수행되는 검사 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 포커스 링을 기판 처리 장치에 장착한 이후에 수행되는 검사 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 측정 단계에서 획득된 상기 포커스 링의 열 화상의 분포 균일도에 근거하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재 간의 체결 상태를 판단하는 검사 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 측정 단계에서 획득된 상기 포커스 링의 열 화상의 분포가 상기 포커스 링의 전체 면적에 대하여 균일할 경우 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재 간의 체결 상태가 정상인 것으로 판단하는 검사 방법.
  16. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 갖고 투명 재질로 형성된 영역을 포함하는 챔버;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 처리 공간 내로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 처리 공간 내에서 상기 가스를 플라즈마 상태로 여기시키기 위한 플라즈마 발생 유닛;
    상기 플라즈마를 기판으로 집중시키며 하부면에 열 전달 부재를 포함하는 포커스 링; 및
    상기 포커스 링의 열 화상을 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 검사하는 검사 유닛을 포함하는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 검사 유닛은,
    상기 투명 재질로 형성된 영역을 통해 상기 포커스 링을 촬영하는 적외선 카메라; 및
    상기 적외선 카메라에 의하여 촬영된 영상을 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 모니터링하는 검사부를 포함하는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적외선 카메라는 상기 포커스 링 내부의 열 화상을 획득하는 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 적외선 카메라가 획득한 열 화상에 근거하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 판단하는 기판 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 검사부는,
    상기 적외선 카메라가 획득한 상기 포커스 링의 열 화상의 균일도에 기반하여 상기 포커스 링과 상기 열 전달 부재의 체결 상태를 판단하는 기판 처리 장치.
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