WO2019216493A1 - 플라즈마 공정 측정 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

플라즈마 공정 측정 센서 및 그 제조 방법 Download PDF

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WO2019216493A1
WO2019216493A1 PCT/KR2018/010287 KR2018010287W WO2019216493A1 WO 2019216493 A1 WO2019216493 A1 WO 2019216493A1 KR 2018010287 W KR2018010287 W KR 2018010287W WO 2019216493 A1 WO2019216493 A1 WO 2019216493A1
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WO
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probe
plasma process
plasma
plate
pad
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PCT/KR2018/010287
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French (fr)
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하창승
최익진
한희성
홍윤기
임대철
장윤민
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/01—Handling plasma, e.g. of subatomic particles
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    • H05H1/0006—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature
    • H05H1/0081—Investigating plasma, e.g. measuring the degree of ionisation or the electron temperature by electric means

Definitions

  • the present invention relates to a plasma process measurement sensor and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a plasma process measurement sensor in the form of a wafer.
  • Plasma processes are widely used in deposition, etching, ashing, etc. in various semiconductor production and display panel production.
  • the plasma process is performed at a high temperature, it is difficult to accurately measure the state of the plasma, the amount of data collected is large, it is difficult to select data to be utilized, and the measurement itself may affect the plasma.
  • One object of the present invention is to provide a plasma process measuring sensor having a wafer shape and having a thickness similar to that of a wafer, and a method of manufacturing the same, which can accurately measure plasma without requiring additional equipment or replacement in existing plasma process equipment. will be.
  • Another object of the present invention is to provide a plasma process measuring sensor and a method of manufacturing the same, which can measure distribution of plasma characteristics in two dimensions.
  • Another object of the present invention is to provide a plasma process measuring sensor and a method of manufacturing the same, which can accurately measure the characteristics of the plasma without affecting the plasma.
  • Plasma process measurement sensor is a bottom plate, a ring on the bottom plate, a first pad on the bottom plate, not overlapping with the middle plate, a circuit board on the first pad, a probe on the circuit board And a second pad on the probe, and a top plate on the second pad, wherein the top plate, the bottom plate, and the probe are made of a conductive material or a semiconductor material, and an insulating film or an oxide film is further formed on the top plate.
  • the oxide film may also be referred to as an insulating film.
  • a method of manufacturing a plasma process measuring sensor comprising: forming a middle plate on a lower plate, forming a first pad so as not to overlap the middle plate on a lower plate, and forming a circuit board on the first pad. Forming a probe on the circuit board, forming a second pad on the probe, and forming a top plate on the second pad, wherein the top plate, the bottom plate, and the probe are made of a conductive material or a semiconductor material. Or an oxide film is further formed.
  • Plasma process measurement sensor since the thickness of the wafer shape is similar to the conventional wafer, there is an effect that can accurately measure the characteristics of the plasma while using the existing equipment as it is.
  • FIG. 1 is a view showing an example of a pull (foup).
  • FIG. 2 is a flow chart illustrating a process in which a wafer is transferred to a chamber after being processed from a pool to a chamber.
  • 3A is an exploded view of a plasma process measurement sensor according to an exemplary embodiment.
  • 3B is an exploded view of a plasma process measurement sensor according to another exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a pad according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a pad according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of coupling a top plate and a probe according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a plasma process measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a plane of a plasma process measurement sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • 9A, 9B, and 9C are views illustrating aspects of a structure of a plasma process measurement sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10A, 10B, and 10C are views illustrating aspects of a structure of a plasma process measurement sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 11A, 11B, and 11C are views illustrating aspects of a structure of a plasma process measurement sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the (up) or down (below) (on or under) when described as being formed on the “on” or “on” (under) of each component, the (up) or down (below) (on or under) includes both the two components are in direct contact with each other (directly) or one or more other components are formed indirectly formed between the two (component).
  • the (up) or down (below) when expressed as “up” or "on (under)” (on or under) it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
  • each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description.
  • the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
  • 1 is a diagram illustrating an example of the pull 100.
  • Front Opening Unified Pod (FOUP) 100 is one of the devices typically used in semiconductor manufacturing.
  • the wafer 110 passes through various process equipments according to the semiconductor manufacturing process, the wafers 110 are loaded into the pool 100 to facilitate storage and transportation while blocking external variables as much as possible.
  • the wafers 110 After the wafers 110 are loaded into the pool 100, it is checked whether the wafers 110 are correctly positioned. For example, the wafers 110 inside the pool 100 are scanned with a laser to check whether one wafer 110 is loaded in the slot of the pool 100 or loaded at the correct position. For example, when scanning the inside of the pull 100 with a laser, if the thickness of the wafer 110 is measured to be 1.2 mm or more, two wafers are loaded in one slot in which only one wafer 110 should be loaded. It can be judged that.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a process in which the wafer 110 is transferred to the chamber 100 after being processed into the chamber from the pool 100 and then processed again.
  • the pull 100 door is opened (210).
  • the transfer device selects one of the wafers 100 inside the pull 100 (220). Thereafter, the transfer device transfers the selected wafer 110 to the chamber (230). In the chamber, plasma is generated to perform an etching process, a deposition process, and the like on the wafer 110 (240).
  • the wafer is transferred to the pool 100 through the transfer device (260). When all of the semiconductors enter the pool 100, the pool 100 door is closed (260).
  • the performance and yield of the wafer vary depending on the result of step 240 of processing the wafer using plasma. Therefore, by accurately measuring the state of the plasma it is possible to accurately predict the results of the process.
  • single langmuir probes were mainly used to measure the state of plasma.
  • the single volume muir probe method inserts a small metal probe chip into the plasma to measure plasma parameters based on a current curve with a change in voltage applied to the probe.
  • the voltage applied to the probe affects the plasma, which causes errors in the plasma measurement.
  • an error occurs in the plasma measurement even when a dielectric material is deposited on the probe.
  • plasma density, ion flux, electron temperature, and the like, which are variables of plasma are measured using harmonic perturbation.
  • the probe may be divided into a probe part in contact with the plasma and a measurement circuit unit capable of generating a sine wave having a constant voltage and sensing a signal.
  • the signal measured by sensing the signal may be divided into a first harmonic component and a second harmonic component using a fast Fourier transform.
  • the measurement principle of plasma is as follows. First, the current flows through the probe, and the current flowing through the probe is classified by frequency using a modified Bessel function. The electronic temperature is measured using the ratio between the fundamental frequency current component and the second harmonic current component. The ion density can then be determined using the measured electron temperature, probe parameters, and first harmonic current.
  • the plasma process measurement sensor has the form of a wafer.
  • the wafer shape allows the sensor to accurately measure the plasma when the plasma process is performed by incorporating a wafer-like sensor into the wafer processing process without having to replace or upgrade existing semiconductor equipment.
  • the sensor operates wirelessly, and does not require a separate wired data cable.
  • 3A is an exploded view of a plasma process measurement sensor according to an exemplary embodiment.
  • Plasma process measurement sensor has the form of a wafer, the upper plate 310a, the pad 320a, the probe 330a, the circuit board 340a, the pad 350a, and the lower plate 360a
  • the middle plate is omitted.
  • the probe 330a may also be referred to as a sensor or a tip.
  • the lower plate 360a may also be referred to as a substrate.
  • the upper plate 310a and the lower plate 360a may be made of a conductive material or a semiconductor material.
  • the upper plate 310a and the lower plate 360a may be made of the same material as a product processed by plasma.
  • the upper plate 310a and the lower plate 360a may be formed of a silicon-based semiconductor material or an aluminum-based conductor. That is, since the plasma process measurement sensor according to an embodiment of the present invention directly contacts the plasma in the chamber, the upper plate 310a and the lower plate 360a may be made of a material having low reactivity with the plasma.
  • the pads 320a and 350a serve as adhesive and insulating EMI shields and are manufactured in a thin form.
  • the probe 330a is a sensor for measuring plasma and is configured with a diameter of 20 mm or less.
  • the probe 330a may be made of a conductive material or a semiconductor material.
  • the probe 330a may be made of the same material as a product processed by plasma.
  • the probe 330a may be formed of a silicon-based semiconductor material or an aluminum-based conductor. That is, since the plasma process measurement sensor according to an embodiment of the present invention contacts the plasma directly in the chamber, the probe 330a may be made of a material having low reactivity with the plasma.
  • the circuit board 340a includes a circuit electrically connected to the probe 330a.
  • 3B is an exploded view of a plasma process measurement sensor according to another exemplary embodiment.
  • the plasma process measurement sensor shown in FIG. 3B further includes a bottom door 370b. That is, the plasma process measurement sensor according to another embodiment of the present invention has a wafer shape, and includes an upper plate 310b, a pad 320b, a probe 330b, a circuit board 340b, a pad 350b, and a lower plate 360b. ), And the lower plate door 370b, and the middle plate is omitted.
  • the lower door 370b is located at the center area of the lower plate 360b for debugging the plasma process measuring sensor.
  • the lower door 370b is not separated from the lower plate 360b to disassemble the entire plasma process measuring sensor. It is comprised so that the circuit of the circuit board 340b can be confirmed.
  • the upper plate 310b, the lower plate 360b, and the lower door 370b may be made of a conductive material or a semiconductor material.
  • the upper plate 310b, the lower plate 360b, and the lower plate door 370b may be made of the same material as a product processed by plasma.
  • the upper plate 310b, the lower plate 360b, and the lower door 370b may be formed of a silicon-based semiconductor material or an aluminum-based conductor. That is, since the plasma process measurement sensor according to another embodiment of the present invention contacts the plasma directly in the chamber, the upper plate 310b, the lower plate 360b, and the lower door 370b are made of a material having low reactivity with plasma. It is preferred to be configured.
  • the pads 320b and 350b serve as adhesion, insulation, and EMI shielding, and are manufactured in a thin form.
  • the probe 330b is a sensor for measuring plasma and is configured with a diameter of 20 mm or less.
  • the probe 330b may be made of a conductive material or a semiconductor material.
  • the probe 330b may be made of the same material as a product processed by plasma.
  • the probe 330b may be formed of a silicon-based semiconductor material or an aluminum-based conductor. That is, since the plasma process measurement sensor according to an embodiment of the present invention contacts the plasma directly in the chamber, the probe 330b may be made of a material having low reactivity with the plasma.
  • the circuit board 340b includes a circuit electrically connected to the probe 330b.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of a pad according to an embodiment of the present invention.
  • the pad performs functions of insulation, EMI shielding, and adhesion, and includes an adhesive layer 410, an insulating layer 420, a metal layer 430, an insulating layer 440, and an adhesive layer 450.
  • the insulating layers 420 and 440 of the pad have a porous structure or a heat insulating structure, and the metal layer 430 of the pad has a thin film or mesh structure.
  • the adhesive layer 410 and the insulating layer 420 may be combined into one layer, and the adhesive layer 450 and the insulating layer 440 may also be combined into one layer.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a pad according to an embodiment of the present invention.
  • Plasma process measurement sensor has a wafer shape, and because the thickness should be similar to the actual wafer, the pad is made as thin as possible.
  • an insulating layer is first manufactured (510), a metal layer is prepared (520), an insulating layer is prepared (530), and finally an upper and lower adhesive layers are prepared (540).
  • an upper and lower adhesive layers are prepared (540).
  • an insulating layer is manufactured through a spray process or a sputter process.
  • the insulating layer is manufactured by the metal can method, it is thicker than that produced by the spray process or the sputter process, so it is manufactured by the spray process or the sputter process.
  • the insulating layer produced through the spray process or the sputtering process has a porous structure or a heat insulating structure.
  • a metal layer is manufactured through a spray process or a sputter process. If the insulating layer is manufactured by the metal can method, it is thicker than that produced by the spray process or the sputter process, so it is produced by the spray process or the sputter process.
  • the metal layer manufactured through the spray process or the sputter process has a thin film or mesh structure.
  • an adhesive layer is manufactured through a spray process or a paste coating process.
  • the adhesive layer and the insulating layer may be combined into one layer, and when combined, a separate adhesive layer manufacturing process step may be omitted.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of coupling a top plate and a probe according to an embodiment of the present invention.
  • the top plate and the probe are made of a conductive material or a semiconductor material.
  • the top plate and the probe are energized so that the plasma is not properly measured.
  • the semiconductor material turns into a conductor when it enters a high-temperature chamber, so that it is also energized and the plasma is not properly measured. Therefore, the top plate and the probe should be composed of one layer but insulated from each other.
  • a top plate is prepared (610) and an insulating film or an oxide film is formed on the top plate (620).
  • the plasma process measurement sensor according to the exemplary embodiment of the present invention has a wafer shape and should have a thickness similar to that of an actual wafer, an insulating film or an oxide film should be formed while keeping the top plate as thin as possible.
  • the thickness of the top plate is formed as an SiO 2 film in the case of an oxide film, and as a SiN film or Y 2 O 3 film in the case of an insulating film, so as to prevent cracks from occurring. It can be made as thin as 0.5mm.
  • the thickness can be manufactured to 0.5mm or thinner as long as no crack occurs.
  • the top plate and the probe are insulated from each other, so that the plasma can be accurately measured by the probe.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a plasma process measurement sensor according to an embodiment of the present invention.
  • Substrate means another name that refers to the bottom plate.
  • the circuit board is stacked (720) on the substrate, the probe is stacked (730) on the circuit board, and finally, the insulated top plate shown in FIG. 6 is stacked on the substrate and the circuit board (740).
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a plane of a plasma process measurement sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Plasma process measurement sensor 800 is composed of a plurality of probes 810 and the top plate 820 forming a layer with the probe, the position or number of probes 810 Can be changed as necessary.
  • 9A, 9B, and 9C are views illustrating aspects of a structure of a plasma process measurement sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A illustrates components of the plasma process measurement sensor before coupling according to an embodiment of the present disclosure, and includes an upper plate 910, a probe 920, a circuit board 930, a ring 940, and a lower plate 950. It is shown.
  • the middle plate 940 is located on the lower plate in the drawing, but may be integrated with the upper plate 910 or the lower plate 950.
  • the middle plate 940 may be replaced with an epoxy or silicon adhesive in addition to the conductive material and the semiconductor material.
  • FIG. 9B illustrates that an insulating film or an oxide film is formed on the upper plate 910 before the plasma process measurement sensor is coupled according to an exemplary embodiment.
  • the middle plate 940, the circuit board 930, and the probe 920 are stacked on the lower plate 950, and the upper plate 915 on which the insulating film or the oxide film is formed is covered.
  • FIG. 9C illustrates a side surface of the plasma process measurement sensor after coupling according to an embodiment of the present invention, and includes an upper plate 915, a probe 920, a circuit board 930, a middle plate 940 formed with an insulating film or an oxide film, and The bottom plate 950 is shown.
  • Plasma process measurement sensor after coupling has a flat type structure, and is simple to manufacture and has high reliability.
  • FIGS. 10A, 10B, and 10C are views illustrating aspects of a structure of a plasma process measurement sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A illustrates an upper plate 1010, a probe 1020, a circuit board 1030, a middle plate 1040, and a lower plate 1050 as components of a plasma process measurement sensor before coupling according to another embodiment of the present disclosure. It is shown.
  • the plasma process measurement sensor of FIG. 10 can form a thinner edge region by integrating the circuit into the center region in the circuit board 1030. For example, when inspecting the wafers for proper positioning in the foup, the thickness of the edge area to be inspected is thinned to prevent the wafers from being recognized as overlapping due to the thickness of the plasma process measurement sensor. To make.
  • the middle plate 1040 is located above the lower plate in the drawing, but may be integrated with the upper plate 1010 or the lower plate 1050.
  • the middle plate 1040 may be replaced with an epoxy-based, silicone-based adhesive in addition to the conductive material, semiconductor material.
  • FIG. 10B illustrates that an insulating film or an oxide film is formed on the upper plate 1010 before the plasma process measurement sensor is coupled according to another exemplary embodiment.
  • the middle plate 1040, the circuit board 1030, and the probe 1020 are stacked on the lower plate 1050, and the upper plate 1015 on which the insulating film or the oxide film is formed is covered.
  • FIG. 10C illustrates a side surface after coupling of a plasma process measurement sensor according to another exemplary embodiment, and includes an upper plate 1015, a probe 1020, a circuit board 1030, an intermediate plate 1040, and an insulating film or an oxide film formed thereon. And bottom plate 1050 is shown.
  • the plasma process measurement sensor after coupling has a hat-shaped structure in which the thickness of the edge region is thinner than the thickness of the central region. Accordingly, the thickness of the edge region of the plasma process measurement sensor of FIG. 10C is thinner than the thickness of the edge region of the plasma process measurement sensor of FIG. 9C.
  • 11A, 11B, and 11C are views illustrating aspects of a structure of a plasma process measurement sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A illustrates a top plate 1110, a probe 1120, a circuit board 1130, a middle plate 1140, and a bottom plate 1150 as components before coupling of a plasma process measurement sensor according to another exemplary embodiment of the present disclosure. It is shown.
  • the plasma process measurement sensor of FIG. 11 uses the circuit region 1130 to integrate the circuit into a ring-shaped region between the center region and the edge region. It is possible to form a thinner and central region.
  • the thickness of the edge region to be inspected is made thin to prevent the wafers from being recognized as overlapping due to the thickness of the plasma process measuring sensor.
  • the thickness of the center region of the plasma process measuring sensor needs to be manufactured to be similar to the wafer thickness.
  • the middle plate 1140 is positioned on the lower plate in the drawing, but may be integrated with the upper plate 1110 or the lower plate 1150.
  • the middle plate 1140 may be replaced with an epoxy or silicon adhesive in addition to the conductive material and the semiconductor material.
  • FIG. 11B illustrates that an insulating film or an oxide film is formed on the top plate 1110 before the plasma process measurement sensor is coupled according to another exemplary embodiment.
  • the middle plate 1140, the circuit board 1130, and the probe 1120 are stacked on the lower plate 1150, and the upper plate 1115 on which the insulating film or the oxide film is formed is covered.
  • FIG. 11C illustrates a side surface after coupling of a plasma process measurement sensor according to another embodiment of the present invention, and includes an upper plate 1115, a probe 1120, a circuit board 1130, a middle plate 1140, and an insulating film or an oxide film formed thereon. And a bottom plate 1150 is shown.
  • the plasma process measurement sensor After coupling, the plasma process measurement sensor has a protrusion-type structure in which the thickness of the center region and the edge region is thinner than the thickness of the ring-shaped region between the center region and the edge region. Therefore, the thickness of the center region and the edge region of the plasma process measurement sensor of FIG. 11C is thinner than that of the plasma process measurement sensor of FIG. 9C.
  • Embodiments of the present invention as described above may be applied to various plasma processes.

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Abstract

플라즈마 공정에서 플라즈마를 측정할 수 있는 센서 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 하판, 하판 위의 중판(ring), 하판 위에 있고 중판과 중첩하지 않는 제 1 패드, 제 1 패드 위의 회로판, 회로판 위의 프로브, 프로브 위의 제 2 패드, 및 제 2 패드 위의 상판을 포함하고, 상판, 하판, 및 프로브는 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성되고, 상판에 절연막 또는 산화막이 더 형성되는 것을 특징으로 한다. 상판과 프로브를 하나의 층으로 구성하되, 상판에 절연막 또는 산화막을 형성하여 프로브와 절연함으로써 플라즈마 공정 측정 센서의 두께를 최소화 하면서 센서의 기능을 수행할 수 있다.

Description

플라즈마 공정 측정 센서 및 그 제조 방법
본 발명은 플라즈마 공정 측정 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 형태의 플라즈마 공정 측정 센서에 관한 것이다.
각종 반도체 생산 및 디스플레이 패널 생산에서 증착(deposition), 식각(etching), 애싱(ashing) 등을 수행하는데 있어서 플라즈마 공정이 널리 사용되고 있다.
플라즈마 공정에 있어서, 플라즈마의 상태는 공정의 결과물에 큰 영향을 끼치므로 플라즈마의 상태를 최적의 상태로 유지시키는 것이 중요하며, 이를 위해서는 플라즈마의 상태를 정확하게 측정하는 것이 필요하다.
그러나 플라즈마 공정은 고온에서 수행되므로, 플라즈마의 상태를 정확하게 측정하는 것이 어려우며, 수집되는 데이터의 양이 광범위하여 활용할 데이터를 선택하는 것이 어렵고, 측정하는 것 자체가 플라즈마에 영향을 끼칠 수 있다.
또한, 플라즈마를 측정할 수 있는 장비가 개발됨에 따라 현장에서는 플라즈마 측정을 위해 장비를 교체해야 하는 번거로움이 있다.
본 발명의 일 목적은 기존 플라즈마 공정 장비에 추가적인 설비 또는 교체를 필요로 하지 않으면서도 플라즈마를 정확하게 측정할 수 있고, 웨이퍼 형태를 가지며 웨이퍼와 유사한 두께를 갖는 플라즈마 공정 측정 센서 및 그 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 플라즈마의 특성을 2차원으로 분포를 측정할 수 있는 플라즈마 공정 측정 센서 및 그 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은 플라즈마에 영향을 주지 않고 플라즈마의 특성을 정확하게 측정할 수 있는 플라즈마 공정 측정 센서 및 그 제작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 플라즈마 공정 측정 센서는 하판, 하판 위의 중판(ring), 하판 위에 있고, 중판과 중첩하지 않는 제 1 패드, 제 1 패드 위의 회로판, 회로판 위의 프로브(probe), 프로브 위의 제 2 패드, 및 제 2 패드 위의 상판을 포함하고, 상판, 하판, 및 프로브는 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성되고, 상판에 절연막 또는 산화막이 더 형성되는 것을 특징으로 한다. 여기서 산화막은 절연막으로도 지칭될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 의한 플라즈마 공정 측정 센서의 제작 방법은, 하판 위에 중판을 형성하는 단계, 하판 위에 중판과 중첩하지 않도록 제 1 패드를 형성하는 단계, 제 1 패드 위에 회로판을 형성하는 단계, 회로판 위에 프로브를 형성하는 단계, 프로브 위에 제 2 패드를 형성하는 단계, 제 2 패드 위에 상판을 형성하는 단계를 포함하고, 상판, 하판 및 프로브는 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성되고, 상판에 절연막 또는 산화막이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 웨이퍼 형태로서 두께 역시 기존의 웨이퍼와 유사하므로, 기존의 설비를 그대로 이용하면서 플라즈마의 특성을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플라즈마 공정에 있어서 플라즈마의 특성을 2차원적으로 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플라즈마의 특성을 측정하면서도 플라즈마에 영향을 주지 않아 플라즈마의 특성을 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 풉(foup)의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 2는 웨이퍼가 풉에서 챔버로 이송되어 공정된 후 다시 풉으로 이송되는 과정을 도시한 플로우 차트다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 분해도를 도시하고 있는 도면이다.
도 3b는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 분해도를 도시하고 있는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패드의 구조를 도시하고 있는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패드를 제작하는 과정을 도시한 플로우 차트다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상판과 프로브가 결합되는 과정을 도시한 플로우 차트다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서를 제작하는 과정을 도시한 플로우 차트다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 평면을 도시하고 있는 도면이다.
도 9a, 9b, 9c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 구조의 측면을 도시하고 있는 도면이다.
도 10a, 10b, 10c는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 구조의 측면을 도시하고 있는 도면이다.
도 11a, 11b, 11c는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 구조의 측면을 도시하고 있는 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 통상의 기술자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 구성요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 구성요소가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 구성요소가 상기 두 구성요소 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 풉(100)의 일 예시를 도시한 도면이다.
풉(Front Opening Unified Pod; FOUP; 100)은 일반적으로 반도체 제조에 사용되는 장치 중 하나이다. 상세하게는 웨이퍼(110)는 반도체 제조 공정에 따라 다양한 공정 장비를 거치게 되므로, 외부 변수들을 가능한 차단하면서 보관 및 운반에 용이하도록 풉(100)에 웨이퍼(110)들을 적재한다.
웨이퍼(110)들이 풉(100)에 적재되고 나면, 웨이퍼(110)들이 올바르게 위치해 있는지 여부를 확인한다. 예를 들면, 풉(100)의 내부의 웨이퍼(110)들을 레이저로 스캔하여 풉(100)의 슬롯에 하나의 웨이퍼(110)가 적재되어 있는지, 올바른 위치에 적재되어 있는지 여부를 확인한다. 예를 들어, 레이저로 풉(100)의 내부를 스캔 할 때, 웨이퍼(110)의 두께가 1.2mm 이상으로 측정된다면 웨이퍼(110)가 하나만 적재되어야 하는 하나의 슬롯에 두 장의 웨이퍼가 적재되어 있는 것으로 판단할 수 있다.
도 2는 웨이퍼(110)가 풉(100)에서 챔버로 이송되어 공정된 후 다시 풉(100)으로 이송되는 과정을 도시한 플로우 차트다.
풉(100)이 로드 포트로 적재되고 나면, 풉(100) 도어를 오픈한다(210). 풉(100) 도어가 오픈되면, 이송 장치는 풉(100) 내부에 있는 웨이퍼(100)들 중 하나를 선택한다(220). 이후에, 이송 장치는 선택한 웨이퍼(110)를 챔버로 이송한다(230). 챔버에서는 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼(110)에 식각 공정, 증착 공정 등을 수행한다(240). 공정이 완료된 웨이퍼는 다시 이송 장치를 통해 풉(100)으로 이송된다(260). 반도체들이 모두 풉(100)에 들어오면 풉(100) 도어는 클로즈된다(260).
위의 단계들 중에서, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 공정하는 단계(240)의 결과에 따라서 웨이퍼의 성능과 수율이 달라지게 된다. 따라서 플라즈마의 상태를 정확하게 측정함으로써 공정의 결과를 정확하게 예측할 수 있게 된다.
기존에는 플라즈마의 상태를 측정하기 위해 단일 량뮤어 탐침법(Single Langmuir Probe)을 주로 사용했다. 단일 량뮤어 탐침법은 플라즈마에 작은 금속 탐칩을 삽입하여 탐침에 인가되는 전압 변화에 따른 전류 곡선을 기초로 플라즈마 변수를 측정한다. 다만, 탐침에 인가한 전압에 의해 플라즈마에 영향을 미치고, 이로 인해 플라즈마 측정에도 오차가 발생한다. 또한, 탐침에 유전물질이 증착되는 경우에도 플라즈마 측정에 오차가 발생한다. 또한, 유선으로 탐침을 연결하는 경우 챔버 내부의 탐침과 챔버 외부에 위치하고 있는 데이터 분석 장치 간의 데이터 라인이 필요하므로 실제 공정 장비에 적용하기에 어려운 부분이 있다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에서는 고조파 섭동을 이용하여 플라즈마의 변수인 플라즈마 밀도, 이온 플럭스(flux), 전자 온도 등을 측정한다.
구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일 실시 예에서 탐침은 플라즈마와 접하는 탐침 부분과 일정한 전압을 갖는 정현파를 발생시키고 신호를 센싱할 수 있는 측정 회로부로 나눌 수 있다. 신호를 센싱하여 측정된 신호는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform)을 이용하여 제 1 고조파 성분과 제 2 고조파 성분으로 나눌 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서 플라즈마의 측정 원리는 다음과 같다. 우선 탐침에 전류를 흘려보내고, 탐침에 흐르는 전류를 수정 Bessel 함수(Modified Bessel Function)를 이용하여 각 주파수 별로 분류한다. 그리고 기본주파수 전류 성분과 제 2 고조파 전류 성분의 비를 이용하여 전자 온도를 측정한다. 그 다음 측정한 전자 온도와 탐침에 대한 변수, 제 1 고조파 전류를 이용하여 이온 밀도를 구할 수 있다.
고조파를 이용하여 플라즈마를 분석하게 될 경우, 탐침에 정현파 전압을 인가하기 때문에 플라즈마 섭동이 적으며, 정현파의 주파수를 높일수록 탐침에 유전 물질이 증착되어도 플라즈마를 진단할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 플라즈마 공정 측정 센서는 웨이퍼의 형태를 갖는다. 웨이퍼의 형태를 가짐으로써 기존의 반도체 장비를 교체하거나 업그레이드 할 필요 없이, 웨이퍼 공정 프로세스에 웨이퍼 형태의 센서가 섞여 들어가 있음으로써 플라즈마 공정이 수행될 때 센서는 플라즈마를 정확하게 측정할 수 있게 된다. 또한, 센서는 무선으로 작동하므로, 별도의 유선 데이터 케이블 등을 필요로 하지 않는다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 웨이퍼 형태의 센서에 다수의 탐침을 구성함으로써, 플라즈마를 측정한 변수들을 2차원 공간 분포로 표현할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 분해도를 도시하고 있는 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 웨이퍼의 형태를 가지며, 상판(310a), 패드(320a), 프로브(330a), 회로판(340a), 패드(350a), 및 하판(360a)으로 구성되며, 중판은 생략되어있다. 이하에서, 프로브(330a)는 센서 또는 팁으로도 지칭될 수 있다. 또한, 하판(360a)는 기판으로도 지칭될 수 있다.
상판(310a) 및 하판(360a)은 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성될 수 있다. 또한, 상판(310a) 및 하판(360a)은 플라즈마로 공정되는 제품과 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상판(310a) 및 하판(360a)은 Silicon계 반도체 물질 또는 Aluminum계 도체로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 챔버 내에서 직접 플라즈마와 접하기 때문에 상판(310a) 및 하판(360a)은 플라즈마에 대한 반응성이 낮은 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
패드(320a, 350a)는 접착, 절연 EMI (Electro Magnetic Interference) 차폐의 역할을 하며 박형으로 제조된다.
프로브(330a)는 플라즈마를 측정하는 센서로서 직경 20 mm 이하로 구성된다. 프로브(330a)는 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성될 수 있다. 또한, 프로브(330a)는 플라즈마로 공정되는 제품과 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로브(330a)는 Silicon계 반도체 물질 또는 Aluminum계 도체로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 챔버 내에서 직접 플라즈마와 접하기 때문에 프로브(330a)는 플라즈마에 대한 반응성이 낮은 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
회로판(340a)은 프로브(330a)와 전기적으로 연결된 회로를 포함한다.
도 3b는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 분해도를 도시하고 있는 도면이다.
도3a에 도시된 플라즈마 공정 측정 센서와 달리, 도 3b에 도시된 플라즈마 공정 측정 센서는 하판 도어(370b)를 더 포함한다. 즉, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 웨이퍼의 형태를 가지며, 상판(310b), 패드(320b), 프로브(330b), 회로판(340b), 패드(350b), 하판(360b), 및 하판 도어(370b)로 구성되며, 중판은 생략되어있다.
하판 도어(370b)는 플라즈마 공정 측정 센서의 디버그(debug)를 위해 하판(360b)의 중앙 영역에 위치하며, 하판(360b)에서 하판 도어(370b)를 분리하여 플라즈마 공정 측정 센서 전체를 분해하지 않고 회로판(340b)의 회로를 확인할 수 있도록 구성된다.
상판(310b), 하판(360b), 및 하판 도어(370b)는 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성될 수 있다. 또한, 상판(310b), 하판(360b), 및 하판 도어(370b)는 플라즈마로 공정되는 제품과 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상판(310b), 하판(360b), 및 하판 도어(370b)는 Silicon계 반도체 물질 또는 Aluminum계 도체로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 챔버 내에서 직접 플라즈마와 접하기 때문에 상판(310b), 하판(360b), 및 하판 도어(370b)는 플라즈마에 대한 반응성이 낮은 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
패드(320b, 350b)는 접착, 절연, EMI 차폐의 역할을 하며 박형으로 제조된다.
프로브(330b)는 플라즈마를 측정하는 센서로서 직경 20 mm 이하로 구성된다. 프로브(330b)는 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성될 수 있다. 또한, 프로브(330b)는 플라즈마로 공정되는 제품과 동일한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로브(330b)는 Silicon계 반도체 물질 또는 Aluminum계 도체로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 챔버 내에서 직접 플라즈마와 접하기 때문에 프로브(330b)는 플라즈마에 대한 반응성이 낮은 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
회로판(340b)은 프로브(330b)와 전기적으로 연결된 회로를 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패드의 구조를 도시하고 있는 도면이다.
패드는 절연, EMI 차폐, 접착의 기능을 수행하고 있으며, 접착층(410), 절연층(420), 금속층(430), 절연층(440), 및 접착층(450)을 포함한다.
패드의 상기 기능들을 실현하기 위해 패드의 절연층들(420, 440)은 다공성 구조 또는 단열 구조를 가지며, 패드의 금속층(430)은 박막 또는 Mesh 구조를 갖는다. 접착층(410) 및 절연층(420)은 하나의 층으로 결합될 수 있으며, 접착층(450) 및 절연층(440) 역시 하나의 층으로 결합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 패드를 제작하는 과정을 도시한 플로우 차트다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 웨이퍼 형태를 가지며, 실제 웨이퍼와 유사한 두께여야 하므로, 패드는 가능한 얇게 제작한다. 패드를 제작하기 위해 먼저 절연층을 제작하고(510), 금속층을 제작하고(520), 절연층을 제작하고(530), 마지막으로 상하부 접착층을 제작한다(540). 이하에서는, 박형의 패드를 제작하기 위한 각층의 제작 방법을 설명한다.
절연층 제작 단계(510, 530)에서는 스프레이(spray) 공정 또는 스퍼터(sputter) 공정을 통해 절연층을 제작한다. 절연층을 메탈캔 방식으로 제작하게 될 경우 스프레이 공정 또는 스퍼터 공정으로 제작한 것보다 두꺼워지므로 스프레이 공정 또는 스퍼터 공정으로 제작한다. 스프레이 공정 또는 스퍼터 공정을 통해 제작된 절연층은 다공성 구조 또는 단열 구조를 갖는다.
금속층 제작 단계(520)에서는 스프레이 공정 또는 스퍼터 공정을 통해 금속층을 제작한다. 절연층을 메탈캔 방식으로 제작하게 될 경우 스프레이 공정 또는 스퍼터 공정으로 으로 제작한 것보다 두꺼워지므로 스프레이 공정 또는 스퍼터 공정으로 제작한다. 스프레이 공정 또는 스퍼터 공정을 통해 제작된 금속층은 박막 또는 Mesh 구조를 갖는다.
상하부 접착층 제작 단계(540)에서는 스프레이 공정 또는 페이스트(paste) 도포 공정을 통해 접착층을 제작한다. 다만, 접착층과 절연층은 하나의 층으로 결합될 수 있으며, 결합될 경우 별도의 접착층 제조 공정 단계는 생략 가능하다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상판과 프로브가 결합되는 과정을 도시한 플로우 차트다.
상판과 프로브는 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성되는데, 상판과 프로브 둘다 전도성 물질로 구성될 때는 통전이 되어 플라즈마가 제대로 측정이 되지 않는다. 또한, 상판과 프로브가 반도체 물질로 구성되더라도 고온의 챔버에 들어가면 반도체 물질이 도체로 변하므로 역시 통전이 되어 플라즈마가 제대로 측정이 되지 않는다. 따라서 상판과 프로브를 하나의 층으로 구성하되 서로 절연시켜야 한다.
따라서 먼저 상판을 준비하고(610), 상판에 절연막 또는 산화막을 생성한다(620).
다만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는 웨이퍼 형태를 가지며, 실제 웨이퍼와 유사한 두께이여야 하므로, 상판을 최대한 얇게 유지하면서 절연막 또는 산화막을 형성해야 한다.
실험 결과, 상판이 Silicon 계열 반도체 물질로 구성될 경우, 상판에 산화막인 경우에는 SiO 2막으로, 절연막인 경우에는 SiN막 또는 Y 2O 3막으로 형성했을 때 크랙이 발생하지 않는 한도에서 두께를 0.5mm까지 얇게 제작할 수 있다.
실험 결과, 상판이 Aluminum 계열 도체 물질로 구성될 경우, 상판에 산화막으로 Alumina(Al 2O 3)막으로 형성했을 때 크랙이 발생하지 않는 한도에서 두께를 0.5mm까지 또는 더 얇게 제작할 수 있다.
상판에 절연막 또는 산화막을 생성하고(620), 그 다음에 상판에 프로브를 결합하게 되면(630) 상판과 프로브가 서로 절연되므로 프로브에서 플라즈마를 정확하게 측정할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서를 제작하는 과정을 도시한 플로우 차트다.
먼저 기판을 준비한다(710). 기판은 하판을 지칭하는 또 다른 명칭을 의미한다. 그 다음 기판 위에 회로판을 적층하고(720), 회로판 위에 프로브를 적층하고(730) 마지막으로 도 6에서 살펴본 절연된 상판을 기판 및 회로판 위에 적층하게 된다(740).
위의 과정을 통해 제작된 플라즈마 공정 측정 센서의 외관에 대해서는 도 8 내지 도 11에서 살펴본다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 평면을 도시하고 있는 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서(800)는 위에서 보면 복수의 프로브(810)들과 프로브와 하나의 층을 이루고 있는 상판(820)으로 구성되며, 프로브(810)들의 위치나 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다.
도 9a, 9b, 9c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 구조의 측면을 도시하고 있는 도면이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 결합 전 각 구성요소로서, 상판(910), 프로브(920), 회로판(930), 중판(ring; 940), 및 하판(950)을 도시하고 있다.
중판(940)은 도면상 하판 위에 위치해 있지만, 상판(910) 또는 하판(950)과 일체형으로 구성될 수 있다. 또한, 중판(940)은 전도성 물질, 반도체 물질 외에 에폭시계, 실리콘계 접착제로 대체될 수 있다.
도 9b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 결합 전에 상판(910)에 절연막 또는 산화막이 형성하는 것을 도시하고 있다. 그 다음으로는 하판(950)에 중판(940), 회로판(930) 및 프로브(920)을 적층하고, 절연막 또는 산화막이 형성된 상판(915)을 덮는다.
도 9c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 결합 후의 측면을 도시하고 있으며, 절연막 또는 산화막이 형성된 상판(915), 프로브(920), 회로판(930), 중판(940), 및 하판(950)을 도시하고 있다.
결합 후의 플라즈마 공정 측정 센서는 평판형(flat type)의 구조를 가지며, 제작이 간단하면서도 신뢰성이 높은 특징을 갖는다.
도 10a, 10b, 10c는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 구조의 측면을 도시하고 있는 도면이다.
도 10a는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 결합 전 각 구성요소로서, 상판(1010), 프로브(1020), 회로판(1030), 중판(1040), 및 하판(1050)을 도시하고 있다.
도 9의 플라즈마 공정 측정 센서와 달리, 도 10의 플라즈마 공정 측정 센서는 회로판(1030)에서 회로를 중앙 영역으로 집적시킴으로써 테두리 영역을 더 얇게 형성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 풉(foup)에서 웨이퍼가 올바르게 위치해 있는지 검사할 때, 플라즈마 공정 측정 센서의 두께로 인해 복수의 웨이퍼가 겹쳐져 있는 것으로 인식되는 것을 방지하기 위해 검사의 대상이 되는 테두리 영역의 두께를 얇게 제작한다.
중판(1040)은 도면상 하판 위에 위치해 있지만, 상판(1010) 또는 하판(1050)과 일체형으로 구성될 수 있다. 또한, 중판(1040)은 전도성 물질, 반도체 물질 외에 에폭시계, 실리콘계 접착제로 대체될 수 있다.
도 10b는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 결합 전에 상판(1010)에 절연막 또는 산화막이 형성하는 것을 도시하고 있다. 그 다음으로는 하판(1050)에 중판(1040), 회로판(1030) 및 프로브(1020)을 적층하고, 절연막 또는 산화막이 형성된 상판(1015)을 덮는다.
도 10c는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 결합 후의 측면을 도시하고 있으며, 절연막 또는 산화막이 형성된 상판(1015), 프로브(1020), 회로판(1030), 중판(1040), 및 하판(1050)을 도시하고 있다.
결합 후의 플라즈마 공정 측정 센서는 중앙 영역의 두께보다 테두리 영역의 두께가 더 얇은 모자(hat) 형태의 구조를 갖는다. 따라서 도9c의 플라즈마 공정 측정 센서의 테두리 영역의 두께보다 도10c의 플라즈마 공정 측정 센서의 테두리 영역의 두께가 더 얇다.
도 11a, 11b, 11c는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 구조의 측면을 도시하고 있는 도면이다.
도 11a는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 결합 전 각 구성요소로서, 상판(1110), 프로브(1120), 회로판(1130), 중판(1140), 및 하판(1150)을 도시하고 있다.
도 9 및 도 10에 도시된 플라즈마 공정 측정 센서와 달리, 도 11의 플라즈마 공정 측정 센서는 회로판(1130)에서 회로를 중앙 영역과 테두리 영역 사이에 있는 링(ring) 형태의 영역에 집적시킴으로써 테두리 영역과 중앙 영역을 더 얇게 형성하는 것이 가능하다. 풉(foup)에서 웨이퍼가 올바르게 위치해 있는지 검사할 때, 플라즈마 공정 측정 센서의 두께로 인해 복수의 웨이퍼가 겹쳐져 있는 것으로 인식되는 것을 방지하기 위해 검사의 대상이 되는 테두리 영역의 두께를 얇게 제작한다. 또한, 반도체 장비에 따라서 플라즈마 공정 측정 센서의 중앙 영역의 두께가 웨이퍼 두께와 유사하게 제작될 필요가 있다.
중판(1140)은 도면상 하판 위에 위치해 있지만, 상판(1110) 또는 하판(1150)과 일체형으로 구성될 수 있다. 또한, 중판(1140)은 전도성 물질, 반도체 물질 외에 에폭시계, 실리콘계 접착제로 대체될 수 있다.
도 11b는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 결합 전에 상판(1110)에 절연막 또는 산화막이 형성하는 것을 도시하고 있다. 그 다음으로는 하판(1150)에 중판(1140), 회로판(1130) 및 프로브(1120)을 적층하고, 절연막 또는 산화막이 형성된 상판(1115)을 덮는다.
도 11c는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 플라즈마 공정 측정 센서의 결합 후의 측면을 도시하고 있으며, 절연막 또는 산화막이 형성된 상판(1115), 프로브(1120), 회로판(1130), 중판(1140), 및 하판(1150)을 도시하고 있다.
결합 후의 플라즈마 공정 측정 센서는 중앙 영역과 테두리 영역 사이에 있는 링 형태의 영역의 두께보다 중앙 영역 및 테두리 영역의 두께가 더 얇은 돌출형 형태의 구조를 갖는다. 따라서 도9c의 플라즈마 공정 측정 센서의 중앙 영역과 테두리 영역의 두께보다 도11c의 플라즈마 공정 측정 센서의 중앙 영역과 테두리 영역의 두께가 더 얇다.
본 명세서에서 동작의 특정한 구조 및 세부내용이 도시되고 설명되었으나, 이들 설명은 예시적이며 다른 실시예들 및 균등물이 본 발명의 기술사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 통상의 기술자 의해 용이하게 만들어 질 수 있음이 이해된다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위의 기술사상 및 범위 내에 있는 모든 이러한 대안 및 균등물을 포함하는 것으로 의도되어 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시형태들은 다양한 플라즈마 공정에 적용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 플라즈마 공정 측정 센서에 있어서,
    하판;
    상기 하판 위의 중판(ring);
    상기 하판 위에 있고, 상기 중판과 중첩하지 않는 제 1 패드;
    상기 제 1 패드 위의 회로판;
    상기 회로판 위의 프로브(probe);
    상기 프로브 위의 제 2 패드; 및
    상기 제 2 패드 위의 상판을 포함하고,
    상기 상판, 상기 하판, 및 상기 프로브는 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성되고,
    상기 상판에 절연막이 더 형성되는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 공정 측정 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 패드 및 상기 제 2 패드는,
    제 1 절연층,
    상기 제 1 절연층 위의 금속층,
    상기 금속층 위의 제 2 절연층, 및
    상기 제 1 절연층 하부에 제 1 접착층 및 상기 제 2 절연층 상부에 제 2 접착층을 포함하는, 플라즈마 공정 측정 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중판은 접착제로 대체된,
    플라즈마 공정 측정 센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중판은 상기 상판 또는 상기 하판과 일체형인,
    플라즈마 공정 측정 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 물질은 Si계 반도체로 구성되고,
    상기 절연막은 SiO 2, Y 2O 3 또는 SiN으로 구성된, 플라즈마 공정 측정 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 물질은 Al계 도체로 구성되고,
    상기 절연막은 Al 2O 3로 구성된, 플라즈마 공정 측정 센서.
  7. 제 1 항에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는, 중앙 영역의 두께와 테두리 영역의 두께가 동일한, 플라즈마 공정 측정 센서.
  8. 제 1 항에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는, 중앙 영역의 두께보다 테두리 영역의 두께가 더 얇은, 플라즈마 공정 측정 센서.
  9. 제 1 항에 따른 플라즈마 공정 측정 센서는, 중앙 영역과 테두리 영역 사이에 있는 링(ring) 형태의 영역의 두께보다 중앙 영역 및 테두리 영역의 두께가 더 얇은, 플라즈마 공정 측정 센서.
  10. 플라즈마 공정 측정 센서의 제작 방법에 있어서,
    하판 위에 중판을 형성하는 단계;
    상기 하판 위에 상기 중판과 중첩하지 않도록 제 1 패드를 형성하는 단계;
    상기 제 1 패드 위에 회로판을 형성하는 단계;
    상기 회로판 위에 프로브(probe)를 형성하는 단계;
    상기 프로브 위에 제 2 패드를 형성하는 단계;
    상기 제 2 패드 위에 상판을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 상판, 상기 하판 및 상기 프로브는 전도성 물질 또는 반도체 물질로 구성되고,
    상기 상판에 절연막이 더 형성되는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 공정 측정 센서의 제조 방법.
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