WO2023132401A1 - 광 분석 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

광 분석 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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WO2023132401A1
WO2023132401A1 PCT/KR2022/002110 KR2022002110W WO2023132401A1 WO 2023132401 A1 WO2023132401 A1 WO 2023132401A1 KR 2022002110 W KR2022002110 W KR 2022002110W WO 2023132401 A1 WO2023132401 A1 WO 2023132401A1
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space
light
plasma
chamber
wavelength range
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PCT/KR2022/002110
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지효정
윤성진
정재표
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피에스케이 주식회사
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    • G—PHYSICS
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    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Definitions

  • the present invention relates to an optical analysis unit and a substrate processing apparatus including the same, and more particularly, to an optical analysis unit analyzing light generated in a substrate processing apparatus processing a substrate using plasma, and a substrate including the same. It is about a processing device.
  • Plasma refers to an ionized gaseous state composed of ions, radicals, and electrons. Plasma is generated by very high temperatures, strong electric fields or RF Electromagnetic Fields.
  • a semiconductor device manufacturing process includes an ashing or etching process of removing a thin film on a substrate using plasma. The ashing or etching process is performed when ion and radical particles contained in the plasma collide with or react with a film on the substrate.
  • End Point Detection an end point of a plasma treatment process
  • Leak Detection a substrate processing apparatus
  • the end point of the plasma treatment process can be detected, a substrate such as a wafer that has been processed can be taken out of the chamber immediately, and an unprocessed substrate that needs to be processed can be brought into the chamber.
  • outside air flows into the substrate processing apparatus, it is difficult to precisely process the substrate because the pressure in the chamber and the component composition of the plasma delivered to the substrate may change. If it is possible to detect whether or not it is detected, quick action can be taken to increase the semiconductor production rate.
  • An object of the present invention is to provide a light analysis unit capable of effectively monitoring light in a chamber, and a substrate processing apparatus including the same.
  • an object of the present invention is to provide a light analysis unit capable of monitoring light in different spaces with only a single light analyzer, and a substrate processing apparatus including the same.
  • An apparatus for processing a substrate includes a chamber having a first space and a second space communicating with the first space; a plasma source generating plasma in the first space or the second space; and a light analysis unit monitoring light generated in the first space and the second space, wherein the light analysis unit includes: a first receiver configured to receive light in the first space; and a second receiver configured to receive the light of the second space.
  • the chamber may include a process chamber having the second space, which is a processing space in which a substrate is processed; and a plasma chamber having a first space, which is a plasma space in which the plasma is generated or flows, wherein the first space is in fluid communication with the second space.
  • a first view port is provided in the plasma chamber, a second view port is provided in the process chamber, the first receiver receives light through the first view port, and the second view port is provided.
  • the receiver is configured to receive light through the second view port, and the light analysis unit is configured to monitor light generated in the first space and the second space through the first view port and the second view port.
  • the plasma chamber a first plasma chamber in which the antenna generating the plasma is wound; and a second plasma chamber disposed between the first plasma chamber and the process chamber.
  • a gas supply port for supplying a process gas to the plasma space may be installed at an upper portion of the first plasma chamber.
  • the light analysis unit may include: an optical analyzer for analyzing light received by the first and second receivers; and an optical cable for transmitting the light received by the first and second receivers to the optical analyzer.
  • one end of the optical cable may be connected to the optical analyzer, and the other end may be branched and connected to the first receiver and the second receiver, respectively.
  • the first receiver may include a first lens; and a first filter unit provided in front of the first lens and transmitting light within a first wavelength range
  • the second receiver includes: a second lens; and a second filter unit provided in front of the second lens and transmitting light within a second wavelength range different from the first wavelength range.
  • the first wavelength range and the second wavelength range may not overlap each other.
  • the first wavelength range may be 200 nm to 300 nm
  • the second wavelength range may be 301 nm to 400 nm.
  • the present invention provides a light analysis unit that monitors light in a first space of a chamber and a second space that is different from the first space.
  • the light analysis unit may include: a first receiver provided in a first view port that monitors the first space; a second receiver provided to a second view port that monitors the second space; and an optical analyzer configured to analyze the light received by the first and second receivers.
  • an optical cable for transmitting the light received by the first and second receivers to the optical analyzer may be further included.
  • one end of the optical cable may be connected to the optical analyzer, and the other end may be branched and connected to the first receiver and the second receiver, respectively.
  • the first receiver may include a first lens; and a first filter unit provided in front of the first lens and transmitting light within a first wavelength range
  • the second receiver includes: a second lens; and a second filter unit provided in front of the second lens and transmitting light within a second wavelength range different from the first wavelength range.
  • the first filter unit may be coated and provided on the front side of the first lens
  • the second filter unit may be coated and provided on the front side of the second lens
  • the first wavelength range and the second wavelength range may not overlap each other.
  • the first wavelength range may be 200 nm to 300 nm
  • the second wavelength range may be 301 nm to 400 nm.
  • light in the chamber can be effectively monitored.
  • light in different spaces can be monitored with only a single light analyzer.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a substrate processing facility of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a substrate processing apparatus performing a plasma processing process in the process chamber of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a lens and a filter unit of the first receiver and the second receiver of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a diagram showing a wavelength range of light passing through a first lens and a second lens.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a process of processing a substrate by generating plasma.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a light intensity value output by an optical analyzer.
  • a substrate processing facility 1 has an equipment front end module (EFEM) 20 and a processing module 30 .
  • EFEM equipment front end module
  • the facility front end module 20 and processing module 30 are arranged in one direction.
  • the facility front end module 20 has a load port 10 and a transfer frame 21 .
  • the load port 10 is disposed in front of the equipment front end module 20 in the first direction 11 .
  • the load port 10 has a plurality of support parts 6 . Each support part 6 is arranged in a row in the second direction 12, and a carrier 4 (for example, a cassette, FOUP, etc.) is settled. In the carrier 4, a substrate W to be subjected to a process and a substrate W after processing are received.
  • the transfer frame 21 is disposed between the load port 10 and the processing module 30 .
  • the transfer frame 21 includes a first transfer robot 25 disposed therein and transferring the substrate W between the load port 10 and the processing module 30 .
  • the first transfer robot 25 moves along the transfer rail 27 provided in the second direction 12 to transfer the substrate W between the carrier 4 and the processing module 30 .
  • the processing module 30 includes a load lock chamber 40 , a transfer chamber 50 , and a process chamber 60 .
  • the load lock chamber 40 is disposed adjacent to the transfer frame 21 .
  • the load lock chamber 40 may be disposed between the transfer chamber 50 and the facility front end module 20 .
  • the load lock chamber 40 is a waiting space before the substrate W to be provided for the process is transferred to the process chamber 60 or before the substrate W after the process is transferred to the front end module 20 of the facility.
  • the transfer chamber 50 is disposed adjacent to the load lock chamber 40 .
  • the transfer chamber 50 When viewed from the top, the transfer chamber 50 has a polygonal body. Referring to FIG. 1 , the transfer chamber 50 has a pentagonal body when viewed from above.
  • a load lock chamber 40 and a plurality of process chambers 60 are disposed along the circumference of the body.
  • a passage (not shown) through which the substrate W enters and exits is formed on each sidewall of the body, and the passage connects the transfer chamber 50 and the load lock chamber 40 or the process chambers 60 .
  • Each passage is provided with a door (not shown) that opens and closes the passage to seal the inside.
  • a second transfer robot 53 that transfers the substrate W between the load lock chamber 40 and the process chamber 60 is disposed in the inner space of the transfer chamber 50 .
  • the second transfer robot 53 transfers an unprocessed substrate W waiting in the load lock chamber 40 to the process chamber 60 or transfers a substrate W after processing to the load lock chamber 40. do.
  • the substrates W are transferred between the process chambers 60 in order to sequentially provide the substrates W to the plurality of process chambers 60 .
  • the transfer chamber 50 has a pentagonal body
  • the load lock chambers 40 are disposed on the side walls adjacent to the front end module 20 of the equipment, and the process chambers 60 are continuously arranged on the other side walls. are placed by
  • the transfer chamber 50 may be provided in various shapes according to the required process module as well as the above shape.
  • the process chamber 60 is disposed along the circumference of the transfer chamber 50 .
  • a plurality of process chambers 60 may be provided.
  • processing of the substrate W is performed.
  • the process chamber 60 receives the substrate W from the second transfer robot 53 and processes the substrate W, and provides the substrate W upon completion of the process to the second transfer robot 53 .
  • Processes performed in each of the process chambers 60 may be different from each other.
  • the substrate processing apparatus 1000 performing the plasma processing process in the process chamber 60 will be described in detail.
  • FIG. 2 is a view showing a substrate processing apparatus performing a plasma processing process in the process chamber of FIG. 1 .
  • the substrate processing apparatus 1000 performs a predetermined process on a substrate W using plasma.
  • the substrate processing apparatus 1000 may etch or ashing the thin film on the substrate (W).
  • the thin film may be various types of films such as a polysilicon film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film.
  • the thin film may be a natural oxide film or a chemically generated oxide film.
  • the substrate processing apparatus 1000 may include a process processing unit 200 , a plasma generating unit 400 , an exhaust unit (not shown), and a light analysis unit 700 .
  • the processing unit 200 provides a processing space 212 in which a substrate W is placed and processing of the substrate is performed.
  • Plasma is generated by discharging the process gas of the plasma generating unit 400 and supplied to the processing space 212 of the process processing unit 200 .
  • An exhaust unit (not shown) discharges process gases remaining inside the process processor 200 and/or reaction by-products generated during substrate processing to the outside, and maintains the pressure in the process processor 200 at a set pressure.
  • An exhaust unit (not shown) may adjust the pressure of the processing space 212 to a pressure close to vacuum while the substrate W is being processed.
  • the light analysis unit 700 may analyze light generated from the process processor 200 and/or the plasma generator 400 .
  • the process processor 200 may include a process chamber 210 , a support unit 230 , and a baffle 250 .
  • the process chamber 210 may have a process space 212 in which a process of processing the substrate W is performed.
  • An upper portion of the process chamber 210 may be open, and an opening (not shown) may be formed in a sidewall.
  • the substrate W enters and exits the process chamber 210 through the opening.
  • the opening may be opened and closed by an opening and closing member such as a door (not shown).
  • an exhaust hole (not shown) is formed on the bottom surface of the process chamber 210 .
  • the exhaust hole may be connected to an exhaust unit including a pressure reducing member such as a pump to exhaust process gas and/or by-products in the processing space 212 to the outside of the processing space 212 .
  • the support unit 230 supports the substrate W in the processing space 212 .
  • the support unit 230 may chuck the substrate W using static electricity or vacuum pressure.
  • the support unit 230 may include a lift pin module (not shown), and may move the substrate W in a vertical direction.
  • the baffle 250 is positioned above the support unit 230 to face the support unit 230 .
  • the baffle 250 may be disposed between the support unit 230 and the plasma generator 400 .
  • Plasma generated by the plasma generator 400 may pass through a plurality of holes (not shown) formed in the baffle 250 .
  • the baffle 250 uniformly supplies the plasma flowing into the processing space 212 to the substrate W. Holes (not shown) formed in the baffle 250 are provided as through holes provided from the upper surface to the lower surface of the baffle 250 and may be uniformly formed in each area of the baffle 250 .
  • the plasma generator 400 may be located above the process chamber 210 .
  • the plasma generating unit 400 may generate plasma by discharging process gas and supply the generated plasma to the processing space 212 .
  • the plasma generator 400 may include a first plasma chamber 410, a gas supply port 420, a plasma source 430, a second plasma chamber 440, and a gas supply unit 450.
  • the first plasma chamber 410 may have an open top and bottom surfaces.
  • the first plasma chamber 410 may have a cylindrical shape with open top and bottom surfaces.
  • the first plasma chamber 410 may have a cylindrical shape with open upper and lower surfaces.
  • the first plasma chamber 410 may have a plasma generation space 412 in which plasma is generated.
  • the first plasma chamber 410 may be made of a quartz material.
  • the first plasma chamber 410 may have a tube shape.
  • a gas supply port 420 may be disposed above the first plasma chamber 410
  • a second plasma chamber 440 may be disposed below the first plasma chamber 410 .
  • the gas supply port 420 may receive process gas from the gas supply unit 450 and supply it to the plasma generation space 412 .
  • the process gas supplied by the gas supply unit 450 may include fluorine and/or hydrogen.
  • the gas supply unit 450 includes a gas supply source 451 for storing and/or supplying process gas, and a gas supply line 453 connected to the gas supply source 451 to deliver process gas to the gas supply port 420. ) may be included.
  • the process gas supplied to the plasma generating space 412 may be excited into a plasma state by an electric field generated by an antenna 432 described later.
  • Process gas may be supplied to the plasma generating space 412 through the gas supply port 424 .
  • Gas supplied to the plasma generation space 412 may flow into the processing space 212 via the baffle 250 .
  • the plasma source 430 applies high frequency power to the plasma generating space 412 .
  • the plasma source 430 may generate plasma by exciting a process gas.
  • the plasma source 430 may include an antenna 432 and a power source 434 .
  • Antenna 432 may be an inductively coupled plasma (ICP) antenna.
  • the antenna 432 may be provided in a coil shape.
  • the antenna 432 may be wound around the plasma chamber 410 multiple times from outside the plasma chamber 410 .
  • the antenna 432 may be spirally wound around the plasma chamber 410 multiple times from the outside of the plasma chamber 410 .
  • the antenna 432 may be wound around the plasma chamber 410 in a region corresponding to the plasma generating space 412 .
  • Power source 434 may apply power to antenna 432 .
  • the power source 434 may apply a high-frequency alternating current to the antenna 432 .
  • the high-frequency alternating current applied to the antenna 432 may form an induced electric field in the plasma generating space 412 .
  • the process gas supplied into the plasma generation space 412 may be converted into a plasma state by obtaining energy required for ionization from an induced electric field.
  • the power source 434 may be connected to one end of the antenna 432 .
  • the power source 434 may be connected to one end of an antenna 432 provided at a height corresponding to the upper region of the plasma chamber 410 . Also, the other end of the antenna 432 may be grounded.
  • the other end of the antenna 432 provided at a height corresponding to the lower region of the plasma chamber 410 may be grounded.
  • the power supply 434 may be connected to the other end of the antenna 432 and one end of the antenna 432 may be grounded.
  • the second plasma chamber 440 may diffuse the plasma generated in the first plasma chamber 410 .
  • the second plasma chamber 440 may be disposed below the first plasma chamber 410 .
  • the second plasma chamber 440 may have an open top and bottom shape.
  • the second plasma chamber 440 may have an inverted funnel shape.
  • An upper end of the second plasma chamber 440 may have a diameter corresponding to that of the first plasma chamber 410 .
  • the lower end of the second plasma chamber 440 may have a larger diameter than the upper end of the diffusion chamber 440 .
  • the diameter of the second plasma chamber 440 may increase from top to bottom.
  • the second plasma chamber 440 may have a plasma diffusion space 442 in which plasma flows. Plasma generated in the plasma generating space 412 may diffuse while passing through the diffusion space 442 .
  • Plasma introduced into the plasma diffusion space 442 may be introduced into the processing space 412 via the baffle 250 .
  • An exhaust unit may exhaust process gas and impurities inside the process processing unit 200 to the outside.
  • the exhaust unit may exhaust impurities generated during the processing of the substrate W to the outside of the substrate processing apparatus 1000 .
  • the exhaust may provide reduced pressure to the process space 212 .
  • the plasma generation space 412 and the plasma diffusion space 442 may be referred to as a plasma space, and the plasma generation space 412 and/or the plasma diffusion space 442 may be an example of the first space.
  • Processing space 212 may be an example of a second space.
  • the plasma generating space 412 , the plasma diffusion space 442 , and the processing space 212 may be in fluid communication.
  • the light analysis unit 700 may analyze light generated in the chambers 410 , 440 , and 210 .
  • the light analysis unit 700 may include a first receiver 710, a second receiver 730, an optical cable 750, and an optical analyzer 770.
  • the first receiver 710 may monitor light generated in the plasma diffusion space 442 through the first view port 444 provided in the plasma diffusion chamber 440 . That is, the first receiver 710 may receive an optical signal generated in the plasma diffusion space 442 through the first view port 444 .
  • the second receiver 730 may monitor light generated in the processing space 212 through the second view port 214 provided to the process chamber 210 . That is, the second receiver 730 may receive an optical signal generated in the processing space 212 through the second view port 214 .
  • the optical cable 750 may be connected to the first receiving unit 710 and the second receiving unit 730 . Also, the optical cable 750 may be connected to the optical analyzer 770 . The optical cable 750 may receive an optical signal from the first receiver 710 and transfer the optical signal to the optical analyzer 770, and may also receive an optical signal from the second receiver 730 and transmit the optical signal to the optical analyzer 770. there is. One end of the optical cable 750 is connected to the optical analyzer 770, and the other end of the optical cable 750 is branched and coupled to the first connection terminal 711 of the first receiver 710, respectively, It may be coupled to the second connection terminal 731 of the second receiver 730. That is, the optical cable 750 may be a Y-Fiber Optic Cable.
  • the optical analyzer 770 may be a spectrometer that analyzes optical signals received from the first receiver 710 and the second receiver 730 .
  • the optical analyzer 770 may be an optical emission spectrometer (OES).
  • the optical analyzer 770 may include a charge-coupled device (CCD device), which is a device that obtains an image by converting light into electricity.
  • the optical analyzer 770 may analyze and output the intensity (amount of light) and the wavelength of light received from the first receiver 710 and the second receiver 730 .
  • the optical analysis unit 700 receives an optical signal in a first space, which is the plasma diffusion space 442, and receives and analyzes an optical signal in a second space, which is the processing space 212. It is configured so that An end point of a plasma processing process may be detected by receiving and analyzing an optical signal in the processing space 212 .
  • the plasma diffusion space 442 is disposed adjacent to the gas supply port 420 for supplying process gas rather than the processing space 212 . Therefore, by receiving and analyzing the optical signal in the plasma diffusion space 442, the connection between the first plasma chamber 410, the second plasma chamber 440, and the gas supply port 420, or a leak in these configurations ) can be checked. That is, the light analysis unit 700 of the present invention may be configured to detect both the end point and leak of the plasma treatment process.
  • the optical analysis unit 700 has one optical analyzer 770, and the first receiver 710 and the second receiver 730 are one Y-Fiber Optic Cable. Since they are connected through the optical cable 750, the optical signal received by the first receiving unit 710 and the optical signal received by the second receiving unit 730 are transmitted to the optical analysis unit 700 at the same time as the optical analyzer 770. can be forwarded to In this case, even if the light analyzer 770 outputs data on the amount and wavelength of light, whether the data on the output light is data on the light in the processing space 212 or data on the light in the plasma diffusion space 442. Data can be difficult to ascertain.
  • the light analysis unit 700 is configured to divide the wavelength band of the transmitted light and pass through it.
  • the first receiver 710 may include a first lens 712 and a first filter unit 714 .
  • the first filter unit 714 may be provided in front of the first lens 712 based on the traveling path of light.
  • the first filter unit 714 may transmit only light within a first wavelength range.
  • the first filter unit 714 may transmit only light having a wavelength range of 200 nm to 300 nm.
  • the first filter unit 714 may be an optical filter or a coating material coated on the first lens 712 with a material that transmits only light of a predetermined wavelength range.
  • the second receiver 730 may include a second lens 732 and a second filter unit 734 .
  • the second filter unit 734 may be provided in front of the second lens 732 based on the travel path of light.
  • the second filter unit 734 may transmit only light within the second wavelength range.
  • the second filter unit 734 may transmit only light having a wavelength range of 301 nm to 800 nm, more preferably 309 nm to 800 nm.
  • the second filter unit 734 may be an optical filter or a coating material coated on the second lens 732 with a material that transmits only light of a predetermined wavelength range.
  • optical signals transmitted to the optical analyzer 770 may be classified as shown in FIG. 4 .
  • the light in section A shown in FIG. 4 it can be seen that the light is generated in the plasma diffusion space 442 .
  • the light in section B it can be seen that the light is generated in the processing space 212 .
  • the first wavelength range and the second wavelength range may be different from each other and may not overlap each other.
  • the reason why the first wavelength range has a shorter wavelength than the second wavelength range is that the wavelength of light generated by external air flowing into the substrate processing apparatus 1000 due to leakage is about 200 nm to 300 nm.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing how to process a substrate by generating plasma.
  • the generated plasma P passes through the plasma diffusion space 442 to the processing space 212 .
  • the first receiver 710 may transmit only the light in the first wavelength range to the optical analyzer 770 .
  • the second receiver 730 may transmit only light in the second wavelength range to the optical analyzer 770 . Accordingly, as shown in FIG.
  • section A is data related to light in the plasma diffusion space 442
  • section B is the processing space ( 212) is light-related data. Therefore, if an abnormal peak value is detected in section A, it can be estimated that a leak has occurred, and the end point of the plasma treatment process can be detected through data on light in section B. That is, according to an embodiment of the present invention, only a single optical analyzer 770 can measure the process in the processing space 212 and the environment of the plasma diffusion space 442 of the plasma diffusion chamber 440 at the same time. be able to As a result, the footprint and cost of the substrate processing apparatus 1000 can be reduced, and the competitiveness of the process and mass production capability can be enhanced.

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 제1공간, 그리고 상기 제1공간과 연통하는 제2공간을 가지는 챔버; 상기 제1공간 또는 상기 제2공간에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 및 상기 제1공간 및 상기 제2공간에서 발생하는 광을 모니터링하는 광 분석 유닛을 포함하고, 상기 광 분석 유닛은, 상기 제1공간의 광을 수신하는 제1수신 부; 및 상기 제2공간의 광을 수신하는 제2수신 부를 포함할 수 있다. 대표도 : 도 2

Description

광 분석 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치
본 발명은 광 분석 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 내에서 발생하는 광을 분석하는 광 분석 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 사용하여 기판 상의 박막을 제거하는 애싱 또는 식각 공정을 포함한다. 애싱 또는 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 및 라디칼 입자들이 기판 상의 막과 충돌 또는 반응함으로써 수행된다.
한편, 제조되는 반도체 소자의 수율 향상을 위해, 플라즈마 처리 공정의 종료 시점을 검출하는 것(End Point Detection)과, 기판 처리 장치 내로 외기가 유입되는지를 검출하는 것(Leak Detection)이 요구된다. 플라즈마 처리 공정의 종료 시점을 검출할 수 있다면, 처리가 완료된 웨이퍼 등의 기판을 챔버 내에서 곧바로 반출하고, 처리가 요구되는 미처리 기판을 챔버 내로 반입시킬 수 있기 때문이다. 또한, 기판 처리 장치 내로 외기가 유입되는 경우, 챔버 내 압력, 기판으로 전달되는 플라즈마가 포함하는 성분 구성 등이 변화할 수 있기 때문에 기판을 정밀하게 처리하는 것이 어려워지는데, 기판 처리 장치 내로 외기가 유입되는 지를 검출할 수 있으면 이에 대해 빠른 조치를 수행할 수 있어 반도체 생산 율을 보다 높일 수 있다.
본 발명은 챔버 내 광을 효과적으로 모니터링 할 수 있는 광 분석 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단일 광 분석기만으로 서로 다른 공간의 광을 모니터링 할 수 있게 하는 광 분석 유닛, 그리고 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 제1공간, 그리고 상기 제1공간과 연통하는 제2공간을 가지는 챔버; 상기 제1공간 또는 상기 제2공간에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 및 상기 제1공간 및 상기 제2공간에서 발생하는 광을 모니터링하는 광 분석 유닛을 포함하고, 상기 광 분석 유닛은, 상기 제1공간의 광을 수신하는 제1수신 부; 및 상기 제2공간의 광을 수신하는 제2수신 부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 챔버는, 기판이 처리되는 처리 공간인 상기 제2공간을 가지는 공정 챔버; 및 상기 플라즈마가 발생 또는 유동하는 플라즈마 공간인 제1공간 - 상기 제1공간은 상기 제2공간과 유체 연통됨 - 을 가지는 플라즈마 챔버를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플라즈마 챔버에는 제1뷰 포트가 제공되고, 상기 공정 챔버에는 제2뷰 포트가 제공되고, 상기 제1수신 부는 상기 제1뷰 포트를 통해 광을 수신하고, 상기 제2수신 부는 상기 제2뷰 포트를 통해 광을 수신하고, 상기 광 분석 유닛은 상기 제1뷰 포트 및 상기 제2뷰 포트를 통해 상기 제1공간 및 상기 제2공간에서 발생하는 광을 모니터링하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 플라즈마 챔버는, 상기 플라즈마를 발생시키는 안테나가 감기는 제1플라즈마 챔버; 및 상기 제1플라즈마 챔버와 상기 공정 챔버 사이에 배치되는 제2플라즈마 챔버를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1플라즈마 챔버의 상부에는, 상기 플라즈마 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 포트가 설치될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 광 분석 유닛은, 상기 제1수신 부 및 상기 제2수신 부가 수신한 광을 분석하는 광 분석기; 및 상기 제1수신 부 및 상기 제2수신 부가 수신한 광을 상기 광 분석기로 전달하는 광 케이블을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 광 케이블은, 일 단이 상기 광 분석기와 연결되고, 타 단은 분기되어 제1수신 부 및 상기 제2수신 부 각각에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1수신 부는, 제1렌즈; 및 상기 제1렌즈의 전방에 제공되고, 제1파장 범위 내 광을 투과시키는 제1필터 부를 포함하고,상기 제2수신 부는, 제2렌즈; 및 상기 제2렌즈의 전방에 제공되고, 상기 제1파장 범위와 상이한 범위인 제2파장 범위 내 광을 투과시키는 제2필터 부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1파장 범위와 상기 제2파장 범위는 서로 중첩되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1파장 범위는 200nm 내지 300nm이고, 상기 제2파장 범위는 301nm 내지 400nm일 수 있다.
또한, 본 발명은 챔버의 제1공간 및 상기 제1공간과 상이한 공간인 제2공간의 광을 모니터링하는 광 분석 유닛을 제공한다. 광 분석 유닛은, 상기 제1공간을 모니터링하는 제1뷰 포트에 제공되는 제1수신 부; 상기 제2공간을 모니터링하는 제2뷰 포트에 제공되는 제2수신 부; 및 상기 제1수신 부 및 상기 제2수신 부가 수신한 광을 분석하는 광 분석기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1수신 부 및 상기 제2수신 부가 수신한 광을 상기 광 분석기로 전달하는 광 케이블을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 광 케이블은, 일 단이 상기 광 분석기와 연결되고, 타 단은 분기되어 제1수신 부 및 상기 제2수신 부 각각에 연결될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1수신 부는, 제1렌즈; 및 상기 제1렌즈의 전방에 제공되고, 제1파장 범위 내 광을 투과시키는 제1필터 부를 포함하고, 상기 제2수신 부는, 제2렌즈; 및 상기 제2렌즈의 전방에 제공되고, 상기 제1파장 범위와 상이한 범위인 제2파장 범위 내 광을 투과시키는 제2필터 부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1필터 부는, 상기 제1렌즈의 전방에 코팅되어 제공되고, 상기 제2필터 부는, 상기 제2렌즈의 전방에 코팅되어 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1파장 범위와 상기 제2파장 범위는 서로 중첩되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1파장 범위는 200nm 내지 300nm이고, 상기 제2파장 범위는 301nm 내지 400nm일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 챔버 내 광을 효과적으로 모니터링 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 단일 광 분석기만으로 서로 다른 공간의 광을 모니터링 할 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 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 프로세스 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 제1수신 부, 그리고 제2수신 부가 가지는 렌즈 및 필터부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 제1렌즈 및 제2렌즈를 통과하는 광의 파장 범위를 나타낸 도면이다.
도 5는 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 광 분석기가 출력하는 광량 값의 일 예를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 설비 전방 단부 모듈(equipment front end module, EFEM)(20) 및 처리 모듈(30)을 가진다. 설비 전방 단부 모듈(20)과 처리 모듈(30)은 일 방향으로 배치된다.
설비 전방 단부 모듈(20)은 로드 포트(load port, 10) 및 이송 프레임(21)을 가진다. 로드 포트(10)는 제1방향(11)으로 설비 전방 단부 모듈(20)의 전방에 배치된다. 로드 포트(10)는 복수 개의 지지부(6)를 가진다. 각각의 지지부(6)는 제 2 방향(12)으로 일렬로 배치되며, 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(4)(예를 들어, 카세트, FOUP등)가 안착된다. 캐리어(4)에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정 처리가 완료된 기판(W)이 수납된다. 이송 프레임(21)은 로드 포트(10)와 처리 모듈(30) 사이에 배치된다. 이송 프레임(21)은 그 내부에 배치되고 로드 포트(10)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송하는 제 1 이송로봇(25)을 포함한다. 제 1 이송로봇(25)은 제 2 방향(12)으로 구비된 이송 레일(27)을 따라 이동하여 캐리어(4)와 처리 모듈(30)간에 기판(W)을 이송한다.
처리 모듈(30)은 로드락 챔버(40), 트랜스퍼 챔버(50), 그리고 프로세스 챔버(60)를 포함한다.
로드락 챔버(40)는 이송 프레임(21)에 인접하게 배치된다. 일 예로, 로드락 챔버(40)는 트랜스퍼 챔버(50)와 설비 전방 단부 모듈(20)사이에 배치될 수 있다. 로드락 챔버(40)는 공정에 제공될 기판(W)이 프로세스 챔버(60)로 이송되기 전, 또는 공정 처리가 완료된 기판(W)이 설비 전방 단부 모듈(20)로 이송되기 전 대기하는 공간을 제공한다.
트랜스퍼 챔버(50)는 로드락 챔버(40)에 인접하게 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 다각형의 몸체를 갖는다. 도 1을 참조하면, 트랜스퍼 챔버(50)는 상부에서 바라볼 때, 오각형의 몸체를 갖는다. 몸체의 외측에는 로드락 챔버(40)와 복수개의 프로세스 챔버(60)들이 몸체의 둘레를 따라 배치된다. 몸체의 각 측벽에는 기판(W)이 출입하는 통로(미도시)가 형성되며, 통로는 트랜스퍼 챔버(50)와 로드락 챔버(40) 또는 프로세스 챔버(60)들을 연결한다. 각 통로에는 통로를 개폐하여 내부를 밀폐시키는 도어(미도시)가 제공된다. 트랜스퍼 챔버(50)의 내부공간에는 로드락 챔버(40)와 프로세스 챔버(60)들간에 기판(W)을 이송하는 제 2 이송로봇(53)이 배치된다. 제 2 이송로봇(53)은 로드락 챔버(40)에서 대기하는 미처리된 기판(W)을 프로세스 챔버(60)로 이송하거나, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 로드락 챔버(40)로 이송한다. 그리고, 복수개의 프로세스 챔버(60)에 기판(W)을 순차적으로 제공하기 위하여 프로세스 챔버(60)간에 기판(W)을 이송한다. 도 1과 같이, 트랜스퍼 챔버(50)가 오각형의 몸체를 가질 때, 설비 전방 단부 모듈(20)과 인접한 측벽에는 로드락 챔버(40)가 각각 배치되며, 나머지 측벽에는 프로세스 챔버(60)들이 연속하여 배치된다. 트랜스퍼 챔버(50)는 상기 형상뿐만 아니라, 요구되는 공정모듈에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있다.
프로세스 챔버(60)는 트랜스퍼 챔버(50)의 둘레를 따라 배치된다. 프로세스 챔버(60)는 복수 개 제공될 수 있다. 각각의 프로세스 챔버(60)내에서는 기판(W)에 대한 공정 처리가 진행된다. 프로세스 챔버(60)는 제 2 이송로봇(53)으로부터 기판(W)을 이송 받아 공정 처리를 하고, 공정 처리가 완료된 기판(W)을 제 2 이송로봇(53)으로 제공한다. 각각의 프로세스 챔버(60)에서 진행되는 공정 처리는 서로 상이할 수 있다. 이하, 프로세스 챔버(60) 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치(1000)에 대해서 상세히 설명한다.
도 2는 도 1의 프로세스 챔버 중 플라즈마 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(1000)는 플라즈마를 이용하여 기판(W) 상에 소정의 공정을 수행한다. 일 예로, 기판 처리 장치(1000)는 기판(W) 상의 박막을 식각 또는 애싱할 수 있다. 박막은 폴리 실리콘막, 실리콘 산화막, 그리고 실리콘 질화막 등 다양한 종류의 막일 수 있다. 또한, 박막은 자연 산화막이나 화학적으로 생성된 산화막일 수 있다.
기판 처리 장치(1000)는 공정 처리부(200), 플라즈마 발생부(400), 배기부(미도시), 그리고 광 분석 유닛(700)을 포함할 수 있다.
공정 처리부(200)는 기판(W)이 놓이고, 기판에 대한 처리가 수행되는 처리 공간(212)을 제공한다. 플라즈마 발생부(400) 공정 가스를 방전시켜 플라즈마(Plasma)를 생성시키고, 이를 공정 처리부(200)의 처리 공간(212)으로 공급한다. 배기부(미도시)는 공정 처리부(200) 내부에 머무르는 공정 가스 및/또는 기판 처리 과정에서 발생한 반응 부산물 등을 외부로 배출하고, 공정 처리부(200) 내의 압력을 설정 압력으로 유지한다. 배기부(미도시)는 기판(W)이 처리되는 동안 처리 공간(212)의 압력을 진공에 가까운 압력으로 조절할 수 있다. 광 분석 유닛(700)은 공정 처리부(200) 및/또는 플라즈마 발생부(400)에서 발생하는 광을 분석할 수 있다.
공정 처리부(200)는 공정 챔버(210), 지지 유닛(230), 그리고 배플(250)을 포함할 수 있다.
공정 챔버(210)는 기판(W)에 대한 처리 공정이 수행되는 처리 공간(212)을 가질 수 있다. 공정 챔버(210)는 상부가 개방되고, 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 기판(W)은 개구를 통하여 공정 챔버(210)의 내부로 출입한다. 개구는 도어(미도시)와 같은 개폐 부재에 의해 개폐될 수 있다. 또한, 공정 챔버(210)의 바닥면에는 배기홀(미도시) 형성된다. 배기홀은 펌프와 같은 감압 부재를 포함하는 배기부와 연결되어, 처리 공간(212) 내 공정 가스 및/또는 부산물을 처리 공간(212)의 외부로 배기할 수 있다.
지지 유닛(230)은 처리 공간(212)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(230)은 정전기 또는 진공 압력을 이용하여 기판(W)을 척킹할 수 있다. 지지 유닛(230)은 리프트 핀 모듈(미도시)을 포함할 수 있고, 기판(W)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
배플(250)은 지지 유닛(230)과 마주보도록 지지 유닛(230)의 상부에 위치한다. 배플(250)은 지지 유닛(230)과 플라즈마 발생부(400)의 사이에 배치될 수 있다. 플라즈마 발생부(400)에서 발생되는 플라즈마는 배플(250)에 형성된 복수의 홀(미도시)들을 통과할 수 있다.
배플(250)은 처리 공간(212)으로 유입되는 플라즈마가 기판(W)으로 균일하게 공급되도록 한다. 배플(250)에 형성된 홀(미도시)들은 배플(250)의 상면에서 하면까지 제공되는 관통홀로 제공되며, 배플(250)의 각 영역에 균일하게 형성될 수 있다.
플라즈마 발생부(400)는 공정 챔버(210)의 상부에 위치될 수 있다. 플라즈마 발생부(400)는 공정 가스를 방전시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 처리 공간(212)으로 공급할 수 있다. 플라즈마 발생부(400)는 제1플라즈마 챔버(410), 가스 공급 포트(420), 플라즈마 소스(430), 제2플라즈마 챔버(440), 그리고 가스 공급 유닛(450)을 포함할 수 있다.
제1플라즈마 챔버(410)에는 상면, 그리고 하면이 개방된 형상을 가질 수 있다. 제1플라즈마 챔버(410)는 상면, 그리고 하면이 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 제1플라즈마 챔버(410)는 상면, 그리고 하면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 제1플라즈마 챔버(410)는 플라즈마가 발생되는 플라즈마 발생 공간(412)을 가질 수 있다.
제1플라즈마 챔버(410)는 쿼츠(Quartz) 소재로 제공될 수 있다. 제1플라즈마 챔버(410)는 튜브 형상을 가질 수 있다. 제1플라즈마 챔버(410)의 상부에는 가스 공급 포트(420)가 배치될 수 있고, 제1플라즈마 챔버(410)의 하부에는 제2플라즈마 챔버(440)가 배치될 수 있다.
가스 공급 포트(420)는 가스 공급 유닛(450)으로부터 공정 가스를 전달받아 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(450)이 공급하는 공정 가스는 플루오린(Fluorine) 및/또는 하이드러전(Hydrogen)을 포함할 수 있다. 가스 공급 유닛(450)은 공정 가스를 저장 및/또는 공급하는 가스 공급 원(451), 그리고 가스 공급 원(451)과 연결되어 가스 공급 포트(420)로 공정 가스를 전달하는 가스 공급 라인(453)을 포함할 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 공정 가스는, 후술하는 안테나(432)가 발생시키는 전계에 의해 플라즈마 상태로 여기될 수 있다.
공정 가스는 가스 공급 포트(424)를 통해 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급될 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)으로 공급된 가스는 배플(250)을 거쳐 처리 공간(212)으로 유입될 수 있다.
플라즈마 소스(430)는 플라즈마 발생 공간(412)에 고주파 전력을 인가한다. 플라즈마 소스(430)는 공정 가스를 여기하여 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마 소스(430)는 안테나(432), 그리고 전원(434)을 포함할 수 있다.
안테나(432)는 유도 결합형 플라즈마(ICP) 안테나일 수 있다. 안테나(432)는 코일 형상으로 제공될 수 있다. 안테나(432)는 플라즈마 챔버(410) 외부에서 플라즈마 챔버(410)에 복수 회 감길 수 있다. 안테나(432)는 플라즈마 챔버(410)의 외부에서 나선 형으로 플라즈마 챔버(410)에 복수 회 감길 수 있다. 안테나(432)는 플라즈마 발생 공간(412)에 대응하는 영역에서 플라즈마 챔버(410)에 감길 수 있다.
전원(434)은 안테나(432)에 전력을 인가할 수 있다. 전원(434)은 안테나(432)에 고주파 교류 전류를 인가할 수 있다. 안테나(432)에 인가된 고주파 교류 전류는 플라즈마 발생 공간(412)에 유도 전기장을 형성할 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412) 내로 공급되는 공정 가스는 유도 전기장으로부터 이온화에 필요한 에너지를 얻어 플라즈마 상태로 변환될 수 있다. 또한, 전원(434)은 안테나(432)의 일단에 연결될 수 있다. 전원(434)은 플라즈마 챔버(410)의 상부 영역과 대응되는 높이에 제공되는 안테나(432)의 일단에 연결될 수 있다. 또한, 안테나(432)의 타단은 접지될 수 있다. 플라즈마 챔버(410)의 하부 영역과 대응되는 높이에 제공되는 안테나(432)의 타단은 접지될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 안테나(432)의 타단에 전원(434)이 연결되고 안테나(432)의 일단이 접지될 수도 있다.
제2플라즈마 챔버(440)는 제1플라즈마 챔버(410)에서 발생된 플라즈마를 확산시킬 수 있다. 제2플라즈마 챔버(440)는 제1플라즈마 챔버(410)의 하부에 배치될 수 있다. 제2플라즈마 챔버(440)는 상부와 하부가 개방된 형상을 가질 수 있다. 제2플라즈마 챔버(440)는 역 깔대기 형상을 가질 수 있다. 제2플라즈마 챔버(440)의 상단은 제1플라즈마 챔버(410)와 대응되는 직경을 가질 수 있다. 제2플라즈마 챔버(440)의 하단은 확산 챔버(440)의 상단보다 큰 직경을 가질 수 있다. 제2플라즈마 챔버(440)는 상단에서 하단으로 갈수록 그 직경이 커질 수 있다. 또한, 제2플라즈마 챔버(440)는 플라즈마가 유동하는 플라즈마 확산 공간(442)을 가질 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412)에서 발생된 플라즈마는 확산 공간(442)을 거치면서 확산될 수 있다. 플라즈마 확산 공간(442)으로 유입된 플라즈마는 배플(250)을 거쳐 처리 공간(412)으로 유입될 수 있다.
배기부(미도시)는 공정 처리부(200) 내부의 공정 가스 및 불순물을 외부로 배기할 수 있다. 배기부는 기판(W) 처리 과정에서 발생하는 불순물을 기판 처리 장치(1000)의 외부로 배기할 수 있다. 배기부는 처리 공간(212)에 감압을 제공할 수 있다.
플라즈마 발생 공간(412), 그리고 플라즈마 확산 공간(442)은 플라즈마 공간이라 칭해질 수 있고, 플라즈마 발생 공간(412) 및/또는 플라즈마 확산 공간(442)은 제1공간의 일 예일 수 있다. 처리 공간(212)은 제2공간의 일 예일 수 있다. 플라즈마 발생 공간(412), 플라즈마 확산 공간(442), 그리고 처리 공간(212)은 유체 연통될 수 있다.
광 분석 유닛(700)은 챔버(410, 440, 210) 내에서 발생하는 광을 분석할 수 있다. 광 분석 유닛(700)은 제1수신 부(710), 제2수신 부(730), 광 케이블(750), 그리고 광 분석기(770)를 포함할 수 있다.
제1수신 부(710)는 플라즈마 확산 챔버(440)에 제공되는 제1뷰 포트(444)를 통해 플라즈마 확산 공간(442)에서 발생하는 광을 모니터링할 수 있다. 즉, 제1수신 부(710)는 제1뷰 포트(444)를 통해 플라즈마 확산 공간(442)에서 발생하는 광 신호(Optical Signal)을 수신할 수 있다. 제2수신 부(730)는 공정 챔버(210)에 제공되는 제2뷰 포트(214)를 통해 처리 공간(212)에서 발생하는 광을 모니터링 할 수 있다. 즉, 제2수신 부(730)는 제2뷰 포트(214)를 통해 처리 공간(212)에서 발생하는 광 신호(Optical Signal)을 수신할 수 있다.
광 케이블(750)은 제1수신 부(710) 및 제2수신 부(730)와 연결될 수 있다. 또한, 광 케이블(750)은 광 분석기(770)와 연결될 수 있다. 광 케이블(750)은 제1수신 부(710)로부터 광 신호를 수신하여 광 분석기(770)로 전달하고, 또한 제2수신 부(730)로부터 광 신호를 수신하여 광 분석기(770)로 전달할 수 있다. 광 케이블(750)의 일 단은 광 분석기(770)와 연결되고, 광 케이블(750)의 타 단은 분기되어 각각 제1수신 부(710)의 제1연결 단자(711)에 커플링되고, 제2수신 부(730)의 제2연결 단자(731)에 커플링 될 수 있다. 즉, 광 케이블(750)은 Y-Fiber Optic Cable일 수 있다.
광 분석기(770)는 제1수신 부(710) 및 제2수신 부(730)로부터 수신된 광 신호를 분석하는 분광기일 수 있다. 광 분석기(770)는 OES(optical emission spectrometer)일 수 있다. 광 분석기(770)는 내부에 빛을 전화로 변환시켜 화상을 얻어내는 소자인 전하결합소자(CCD 소자)를 포함할 수 있다. 광 분석기(770)는 제1수신 부(710) 및 제2수신 부(730)로부터 수신되는 광의 세기(광량), 그리고 광의 파장을 분석 및 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 광 분석 유닛(700)이 플라즈마 확산 공간(442)인 제1공간의 광 신호를 수신하고, 처리 공간(212)인 제2공간의 광 신호를 수신하여 분석할 수 있도록 구성된다. 처리 공간(212)에서의 광 신호를 수신 및 분석하여 플라즈마에 의한 처리 공정의 End Point를 검출할 수 있다. 또한, 플라즈마 확산 공간(442)은 처리 공간(212)보다 공정 가스를 공급하는 가스 공급 포트(420)와 인접하게 배치된다. 이에, 플라즈마 확산 공간(442)에서의 광 신호를 수신 및 분석하여 제1플라즈마 챔버(410), 제2플라즈마 챔버(440), 가스 공급 포트(420) 간의 연결 부위, 또는 이들 구성에서 리크(Leak)가 발생하는 지를 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 광 분석 유닛(700)은 플라즈마 처리 공정의 End Point 및 Leak를 모두 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예와 같이 광 분석 유닛(700)이 하나의 광 분석기(770)를 가지고, 제1수신 부(710) 및 제2수신 부(730)가 하나의 Y-Fiber Optic Cable인 광 케이블(750)을 통해 연결되므로, 광 분석 유닛(700)으로는 제1수신 부(710)가 수신하는 광 신호 및 제2수신 부(730)가 수신하는 광 신호가 동시에 광 분석기(770)로 전달될 수 있다. 이 경우, 광 분석기(770)가 광량 및 광 파장에 대한 데이터를 출력하더라도, 출력된 광에 대한 데이터가 처리 공간(212)의 광에 대한 데이터인지, 플라즈마 확산 공간(442)에서의 광에 대한 데이터인지 확인하기 어려울 수 있다.
이에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 분석 유닛(700)은 도 3에 도시된 바와 같이, 투과되는 광의 파장 대역을 나눠 통과할 수 있도록 구성한다. 구체적으로, 제1수신 부(710)는 제1렌즈(712) 및 제1필터 부(714)를 포함할 수 있다. 제1필터 부(714)는 광의 진행 경로를 기준으로, 제1렌즈(712)보다 전방에 제공될 수 있다. 제1필터 부(714)는 제1파장 범위 내의 광만을 투과시킬 수 있다. 예컨대, 제1필터 부(714)는 200nm 내지 300nm 의 파장 범위를 가지는 광만을 투과시킬 수 있다. 제1필터 부(714)는 광 필터이거나, 또는 정해진 파장대의 광만을 투과시키는 소재로 제1렌즈(712)에 코팅되는 코팅 물질일 수 있다.
제2수신 부(730)는 제2렌즈(732) 및 제2필터 부(734)를 포함할 수 있다. 제2필터 부(734)는 광의 진행 경로를 기준으로, 제2렌즈(732)보다 전방에 제공될 수 있다. 제2필터 부(734)는 제2파장 범위 내의 광만을 투과시킬 수 있다. 예컨대, 제2필터 부(734)는 301nm 내지 800nm, 보다 바람직하게는 309nm 내지 800nm 의 파장 범위를 가지는 광만을 투과시킬 수 있다. 제2필터 부(734)는 광 필터이거나, 또는 정해진 파장대의 광만을 투과시키는 소재로 제2렌즈(732)에 코팅되는 코팅 물질일 수 있다.
이와 같이 제1수신 부(710) 및 제2수신 부(730)가 구성되는 경우, 광 분석기(770)로 전달되는 광 신호는 도 4에 도시된 바와 같이 구분될 수 있다. 도 4에 도시된 A 구간의 광의 경우에는, 플라즈마 확산 공간(442)에서 발생한 광인 것을 알 수 있다. 또한, B 구간의 광의 경우에는, 처리 공간(212)에서 발생한 광인 것을 알 수 있다. 또한, 제1파장 범위와 제2파장 범위는 서로 상이하며, 서로 중첩되지 않을 수 있다. 또한, 제1파장 범위가 제2파장 범위보다 파장이 짧은 것은, 리크로 인해 기판 처리 장치(1000) 내로 유입되는 외기에 의해 발생하는 광의 파장이 약 200nm 내지 300nm 정도이기 때문이다.
도 5는 플라즈마를 발생시켜 기판을 처리하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 플라즈마 발생 공간(412)으로 공정 가스(G)를 공급하여 플라즈마(P)를 발생시키면, 발생된 플라즈마(P)는 플라즈마 확산 공간(442)을 거쳐 처리 공간(212)으로 전달될 수 있다. 이때, 제1수신 부(710)는 제1파장 범위의 광만을 투과시켜 광 분석기(770)로 전달할 수 있다. 또한, 제2수신 부(730)는 제2파장 범위의 광만을 투과시켜 광 분석기(770)로 전달할 수 있다. 이에, 도 6에 도시된 바와 같이 광 분석기(770)가 특정 시점에서 파장대 별 광량을 출력하면, A 구간은 플라즈마 확산 공간(442)의 광에 관한 데이터임을 알 수 있고, B 구간은 처리 공간(212)의 광에 관한 데이터임을 알 수 있다. 이에, A 구간에서 비 정상적인 피크 값이 검출되면, 리크가 발생된 것으로 추정할 수 있고, B 구간에서의 광에 관한 데이터를 통해 플라즈마 처리 공정의 End Point를 검출할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 의하면 단일의 광 분석기(770)만으로도, 처리 공간(212)에서 진행되는 공정 프로세스, 그리고 플라즈마 확산 챔버(440)의 플라즈마 확산 공간(442)의 환경을 동시에 측정할 수 있게 된다. 이로 인해 기판 처리 장치(1000)의 풋 프린트(Footprint) 및 비용을 절감할 수 있고, 공정과 양산 능력의 경쟁력을 높일 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (17)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    제1공간, 그리고 상기 제1공간과 연통하는 제2공간을 가지는 챔버;
    상기 제1공간 또는 상기 제2공간에서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스; 및
    상기 제1공간 및 상기 제2공간에서 발생하는 광을 모니터링하는 광 분석 유닛을 포함하고,
    상기 광 분석 유닛은,
    상기 제1공간의 광을 수신하는 제1수신 부; 및
    상기 제2공간의 광을 수신하는 제2수신 부를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버는,
    기판이 처리되는 처리 공간인 상기 제2공간을 가지는 공정 챔버; 및
    상기 플라즈마가 발생 또는 유동하는 플라즈마 공간인 제1공간 - 상기 제1공간은 상기 제2공간과 유체 연통됨 - 을 가지는 플라즈마 챔버를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버에는 제1뷰 포트가 제공되고,
    상기 공정 챔버에는 제2뷰 포트가 제공되고,
    상기 제1수신 부는 상기 제1뷰 포트를 통해 광을 수신하고,
    상기 제2수신 부는 상기 제2뷰 포트를 통해 광을 수신하고,
    상기 광 분석 유닛은 상기 제1뷰 포트 및 상기 제2뷰 포트를 통해 상기 제1공간 및 상기 제2공간에서 발생하는 광을 모니터링하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플라즈마 챔버는,
    상기 플라즈마를 발생시키는 안테나가 감기는 제1플라즈마 챔버; 및
    상기 제1플라즈마 챔버와 상기 공정 챔버 사이에 배치되는 제2플라즈마 챔버를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1플라즈마 챔버의 상부에는, 상기 플라즈마 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 포트가 설치되는 기판 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광 분석 유닛은,
    상기 제1수신 부 및 상기 제2수신 부가 수신한 광을 분석하는 광 분석기; 및
    상기 제1수신 부 및 상기 제2수신 부가 수신한 광을 상기 광 분석기로 전달하는 광 케이블을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 케이블은,
    일 단이 상기 광 분석기와 연결되고, 타 단은 분기되어 제1수신 부 및 상기 제2수신 부 각각에 연결되는 기판 처리 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1수신 부는,
    제1렌즈; 및
    상기 제1렌즈의 전방에 제공되고, 제1파장 범위 내 광을 투과시키는 제1필터 부를 포함하고,
    상기 제2수신 부는,
    제2렌즈; 및
    상기 제2렌즈의 전방에 제공되고, 상기 제1파장 범위와 상이한 범위인 제2파장 범위 내 광을 투과시키는 제2필터 부를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1파장 범위와 상기 제2파장 범위는 서로 중첩되지 않는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1파장 범위는 200nm 내지 300nm이고,
    상기 제2파장 범위는 301nm 내지 400nm인 기판 처리 장치.
  11. 챔버의 제1공간 및 상기 제1공간과 상이한 공간인 제2공간의 광을 모니터링하는 광 분석 유닛에 있어서,
    상기 제1공간을 모니터링하는 제1뷰 포트에 제공되는 제1수신 부;
    상기 제2공간을 모니터링하는 제2뷰 포트에 제공되는 제2수신 부; 및
    상기 제1수신 부 및 상기 제2수신 부가 수신한 광을 분석하는 광 분석기를 포함하는 광 분석 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1수신 부 및 상기 제2수신 부가 수신한 광을 상기 광 분석기로 전달하는 광 케이블을 더 포함하는 광 분석 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광 케이블은,
    일 단이 상기 광 분석기와 연결되고, 타 단은 분기되어 제1수신 부 및 상기 제2수신 부 각각에 연결되는 광 분석 유닛.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1수신 부는,
    제1렌즈; 및
    상기 제1렌즈의 전방에 제공되고, 제1파장 범위 내 광을 투과시키는 제1필터 부를 포함하고,
    상기 제2수신 부는,
    제2렌즈; 및
    상기 제2렌즈의 전방에 제공되고, 상기 제1파장 범위와 상이한 범위인 제2파장 범위 내 광을 투과시키는 제2필터 부를 포함하는 광 분석 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1필터 부는,
    상기 제1렌즈의 전방에 코팅되어 제공되고,
    상기 제2필터 부는,
    상기 제2렌즈의 전방에 코팅되어 제공되는 광 분석 유닛.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1파장 범위와 상기 제2파장 범위는 서로 중첩되지 않는 광 분석 유닛.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1파장 범위는 200nm 내지 300nm이고,
    상기 제2파장 범위는 301nm 내지 400nm인 광 분석 유닛.
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