CN116137240A - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基板处理装置，更详细来说涉及一种为了改善基板的翘曲在基板的下表面进行沉积的情况下对基板的翘曲程度进行测定，从而可在基板的下表面沉积适当厚度的膜的基板处理装置。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种基板处理装置，更详细来说涉及一种为了改善基板的翘曲而在基板的下表面进行沉积的情况下对基板的翘曲程度进行测定，从而可在基板的下表面沉积适当厚度的膜的基板处理装置。
背景技术
利用根据以往技术的基板处理装置可在基板的一面、例如基板的上表面沉积薄膜。在这种情况，如3d-Nand器件等在基板的上表面重叠沉积薄膜的情况下，因薄膜的应力可能使基板弯曲(bowing)。
图1的(A)-图1的(C)是用于说明在基板沉积有薄膜的情况下基板的弯曲现象的图。
图1的(A)示出在基板10的上表面沉积有规定厚度的薄膜12的情况下压缩应力(compressive force)对基板10起作用的情况，且图1的(B)示出相反地在基板10的上表面沉积有规定厚度的薄膜12的情况下拉伸应力(tensile force)对基板10起作用的情况。
如图1的(A)所示，如果压缩应力对基板10起作用，则如图所示，基板10的边缘区域朝向下侧弯曲，相反地，如图1的(B)所示，如果拉伸应力对基板10起作用，则基板10的边缘区域朝向上侧弯曲。
如上所述，如果基板10弯曲并翘曲，则在后续的各种基板处理工艺中对基板执行处理的情况下，基板10难以定位在固定位置，特别是对基板的处理工艺的精密度日益提高，而因这种弯曲现象引起的基板的翘曲会使处理工艺的精密度下降。
近来，为了防止上述基板的弯曲现象，开发了如图1的(C)所示在基板10的下表面沉积规定厚度的薄膜14来防止弯曲现象的技术。通过在基板10的下表面沉积与在基板10的上表面沉积的薄膜应力的性质相同的薄膜，从而可防止基板的弯曲现象并改善翘曲。
然而，为了在基板10的下表面沉积薄膜来改善基板的翘曲现象，需要与基板的翘曲程度对应地沉积准确厚度的薄膜。
其原因在于，假如在基板的下表面沉积的薄膜的厚度不够的情况下，不能充分地缓和基板的翘曲程度，且在基板的下表面沉积的薄膜的厚度太厚的情况下，应力通过在基板的下表面沉积的薄膜再次起作用而发生翘曲。
发明内容
[发明所要解决的问题]
本发明为了解决如上所述的问题点，目的在于提供一种基板处理装置，所述基板处理装置对在第一面沉积有薄膜的基板的翘曲程度进行测定并在基板的第二面沉积准确厚度的薄膜，从而可改善基板的翘曲程度。
[解决问题的技术手段]
如上所述般本发明的目的通过基板处理装置来达成，所述基板处理装置的特征在于包括：工艺设备，配置有至少一个工艺腔室，所述至少一个工艺腔室在第一面沉积有第一膜的基板的第二面沉积第二膜；设备前端模块(Equipment Front End Module，EFEM)，配置在所述工艺设备的前方且配置有供所述基板安装的装载端口(load port)；传感器部，配置在所述设备前端模块以对所述基板的翘曲程度进行测定；以及控制部，根据在所述传感器部测定的所述基板的翘曲程度对所述工艺腔室进行控制，以对在所述基板的第二面沉积的所述第二膜的沉积厚度进行调节。
此处，所述传感器部可配置在所述装载端口的上部。
另外，在所述装载端口还包括支撑所述基板并旋转的旋转支撑板，且所述传感器部可在所述基板通过所述旋转支撑板旋转期间对翘曲程度进行测定。
进而，所述传感器部与所述基板以彼此相对移动的方式布置，且在所述传感器部与所述基板彼此相对移动期间可对翘曲程度进行测定。
另一方面，所述工艺腔室包括腔室壳体、配置在所述腔室壳体的内部且支撑所述基板的基板支撑部、以及用于在所述基板的第二面沉积薄膜的第一气体供给部，且所述控制部可对从所述第一气体供给部供给的工艺气体的量、或所述第一气体供给部与所述基板的第二面之间的距离进行调节。
在这种情况，所述第一气体供给部可被划分成个别供给工艺气体的多个区域，且在所述多个区域分别连接质量流量控制器(Mass Flow Controller，MFC)以对供给的工艺气体的量进行调节，或者所述多个区域连接到单个质量流量控制器以对通过气体分配模块供给的工艺气体的量进行调节。
进而，所述第一气体供给部可以可旋转的方式配置以使到所述基板的第二面的距离变化。
另外，所述第一气体供给部可包括多个上下板，所述多个上下板以可分别上下移动的方式配置，以使到所述基板的第二面的距离变化。
[发明的效果]
根据具有上述构成的本发明，可对在第一面沉积有薄膜的基板的翘曲程度进行测定并在基板的第二面沉积准确厚度的薄膜，从而改善基板的翘曲程度。
附图说明
图1的(A)-图1的(C)是用于说明在基板沉积有薄膜的情况下基板的弯曲现象的图。
图2是示出根据本发明一实施例的基板处理装置的概略图。
图3是示出工艺腔室的侧剖面图。
图4是示出设备前端模块(Equipment Front End Module，EFEM)的立体图。
图5的(A)-图5的(C)是根据各种实施例示出配置在设备前端模块的传感器部与基板的平面图。
图6的(A)-图6的(C)是示出根据另一实施例的第一气体供给部的平面图。
图7是根据具有被划分成多个区域的第一气体供给部的一实施例的工艺腔室的侧面图。
图8是根据具有被划分成多个区域的第一气体供给部的另一实施例的工艺腔室的侧面图。
图9是根据一实施例的工艺腔室的侧面图，其中具有对到基板的第二面的距离进行调节的第一气体供给部。
图10是根据另一实施例的工艺腔室的侧面图，其中具有对到基板的第二面的距离进行调节的第一气体供给部。
具体实施方式
以下，将参照附图对根据本发明实施例的基板处理装置的结构详细地进行阐述。
图2是示出根据本发明一实施例的基板处理装置1000的概略图。
参照图2，所述基板处理装置1000可包括：工艺设备100，配置有至少一个工艺腔室110A，所述至少一个工艺腔室110A在第一面22(参照图3)沉积有第一膜28(参照图3)的基板20(参照图3)的第二面24(参照图3)沉积第二膜；设备前端模块(Equipment Front EndModule，EFEM)30，配置在所述工艺设备100的前方且配置有供所述基板20安装的装载端口60；传感器部200、300、400，配置在所述设备前端模块30以对所述基板20的翘曲程度进行测定；以及控制部500，根据在所述传感器部200、300、400测定的所述基板20的翘曲程度对所述工艺腔室110A进行控制，以对在所述基板20的第二面24沉积的所述第二膜的沉积厚度进行调节。
首先，所述基板处理装置1000大体来看可包括：工艺设备100，执行对基板20的工艺；以及设备前端模块(Equipment Front End Module，EFEM)30，位于所述工艺设备100的前方。
所述设备前端模块30配置在所述工艺设备100的前方，且起到在收容基板的容器(未图示)与所述工艺设备100之间移送基板的作用。
所述设备前端模块30具有框架50，且在所述框架50的前方可配置有多个装载端口(load port)60。
所述框架50可位于所述装载端口60与工艺设备100之间。用于收容上述基板的容器可利用如高架传输机(overhead transfer)、高架输送机(overhead conveyor)或自动引导车辆(automatic guided vehicle)等移送工具(未图示)放置在所述装载端口60上。
另一方面，用于收容所述基板的容器可使用如前开口一体式吊舱(Front OpenUnified Pod，FOUP)等密闭用容器。另外，在上述框架50内可设置有移送机器人70，所述移送机器人70在放置在所述装载端口60的容器与工艺设备100之间移送基板。
在上述工艺设备100内可对所述基板执行规定的工艺。所述工艺设备100可包括基板移送腔室(transfer chamber)102、负载锁定腔室(loadlock chamber)106及工艺腔室110A、110B、110C。
所述基板移送腔室102在从上部观察时大体上具有多边的形状，且所述负载锁定腔室106及工艺腔室110A、110B、110C可设置在所述基板移送腔室102的侧面。在所述基板移送腔室102的内侧具有移送104，以通过所述负载锁定腔室106从移送机器人70接收基板20，或者将完成工艺的基板20移交到所述移送机器人70。
所述负载锁定腔室106位于所述基板移送腔室102的侧面中与所述设备前端模块30相邻的侧面。
基板在所述负载锁定腔室106内短暂停留后，被装载到所述工艺设备100，从而在所述工艺腔室110A、110B、110C中进行对基板的处理工艺。
所述工艺腔室110A、110B、110C可对基板20执行沉积工艺、刻蚀工艺等各种工艺。例如，所述工艺腔室110A、110B、110C中的至少一个工艺腔室110A可构成为可在第一面22沉积有第一膜28的基板20的第二面24沉积第二膜的沉积腔室。之后对所述工艺腔室110A进行详细阐述。
另一方面，在工艺完成后，基板从所述工艺设备100被卸载，并在负载锁定腔室106内短暂停留。所述基板移送腔室102及工艺腔室110A的内部保持真空，且所述负载锁定腔室106转换成真空及大气压。
所述负载锁定腔室106布置于在工艺中保持真空及工艺温度的所述基板移送腔室102及工艺腔室110A、110B、110C与大气压及常温状态的所述设备前端模块30之间，并起到缓冲压力及温度的急剧变化的缓冲器(buffer)作用。另外，所述负载锁定腔室106防止外部污染物质流入到所述基板移送腔室102及工艺腔室110A、110B、110C的内部。
另一方面，在上述构成中，通过所述设备前端模块30内部的移送机器人70可在安装在所述装载端口60的容器中将基板移送到所述负载锁定腔室106内部。
图3是示出可在所述基板20的第二面24沉积第二膜的工艺腔室110A的侧剖面图。
参照图3，所述工艺腔室110A可包括：腔室壳体112，形成外观；基板支撑部140，配置在所述腔室壳体112的内部且支撑所述基板20；第一气体供给部120，布置在所述基板支撑部140的内侧且用于在所述基板20的第二面24沉积薄膜；以及第二气体供给部130，向所述基板20的第一面22供给惰性气体。
此处，方便起见，所述基板20的第一面22与第二面24是为了区分所述基板20的两面而定义的。例如，所述基板20的第一面22可定义为上表面或沉积所需薄膜的表面。进而，所述基板20的第二面24作为位于所述第一面22的相对面的表面，可定义为下表面或沉积下述用于改善翘曲的薄膜的表面。
在所述第一面22已经沉积有第一膜28的基板20通过上述基板移送腔室102被引入到所述腔室壳体112的内侧，并安装在所述基板支撑部140的上部。在这种情况，所述基板支撑部140可支撑所述基板20的第二面24的边缘下表面。所述基板支撑部140的下侧端部可由基底板142支撑。
所述第一气体供给部120可供给工艺气体以在所述基板20的第二面24沉积薄膜。在这种情况，也可使用等离子体来沉积第二膜。
另一方面，第二膜可由与所述第一膜28应力方向相同的膜形成。即，由于第二膜用于改善由所述第一膜28引起的基板20的翘曲程度，因此优选为第二膜由具有与所述第一膜28相同的应力方向的膜形成。
另一方面，所述第二气体供给部130向所述基板20的第一面22供给惰性气体，从而防止所述第一气体供给部120的工艺气体沉积到所述第一面22。另外，所述第二气体供给部130可具有加热部(未图示)，以将所述基板20加热到工艺所需的温度。
另一方面，如上所述，在所述工艺腔室110A中在所述基板20的第二面24沉积薄膜来改善翘曲程度的情况，需要沉积具有适当厚度的第二膜。
其原因在于，例如，在所述基板20的第二面24沉积的第二膜的厚度不够的情况下，不能充分地缓和所述基板20的翘曲程度，且在所述基板20的第二面24沉积的第二膜的厚度太厚的情况下，应力通过在所述基板20的第二面24沉积的第二膜再次起作用而发生翘曲。
在本发明中，为了解决这种问题点，可包括：传感器部200、300、400，配置在上述设备前端模块30以对所述基板20的翘曲程度进行测定；以及控制部500，根据从所述传感器部200、300、400测定的所述基板20的翘曲程度对所述工艺腔室110A进行控制，以对在所述基板20的第二面24沉积的所述第二膜的沉积厚度进行调节。
图4是示出所述设备前端模块30的立体图。
参照图4，所述设备前端模块30可包括供基板20安装的装载端口60、以及挡板(shutter)62。如果所述挡板62打开，则利用移送机器人70将基板20移送到负载锁定腔室106，或者利用移送机器人70将完成工艺的基板20传递到装载端口60。
另一方面，上述传感器部200、300、400可配置在所述设备前端模块30。在这种情况，所述传感器部200、300、400可配置在所述基板20的上部、或所述装载端口60的上部。
例如，所述设备前端模块30具有上部结构64，且可在所述上部结构64的下表面装载所述传感器部200、300、400。以这种传感器部200、300、400的装载位置为例进行说明，只要是与所述基板20的上部、或所述装载端口60的上部对应的位置即可。
图5是根据各种实施例示出配置在所述设备前端模块30的传感器部200、300、400与基板20的平面图。
首先，参照图5的(A)，示出根据一实施例的传感器部200与安装在装载端口60的基板20。
所述传感器部200如上所述可以位于所述装载端口60的上部并朝向所述基板20的方式布置。
所述传感器部200例如可包括传感器主体210、以及装载在所述传感器主体210的传感器模块220。所述传感器主体210可配置在所述上部结构64的下表面。
所述传感器模块220起到测定所述基板20的翘曲程度的作用。例如，所述传感器模块220可由测定到所述基板20的距离的非接触传感器形成。即，在所述传感器模块220形成有多个的情况，上述控制部500可将在所述传感器模块220测定的距离进行汇总，并通过距离的偏差测定出所述基板20的翘曲程度。
在这种情况，可在所述控制部500中预先输入并储存关于与所述基板20的翘曲程度对应的第二膜的厚度的数值信息。例如，在考虑所述基板20的厚度、大小、工艺气体的种类、第一膜28的种类等来对所述基板20的翘曲程度进行测定的情况，可预先储存关于可消除所述翘曲程度的第二膜的厚度的数值信息。
另外，在所述控制部500决定所述第二膜需要的沉积厚度的情况下，对上述工艺腔室110A进行控制来沉积所述基板20的第二面24所需要的沉积厚度的第二膜。
在这种情况，所述控制部500对所述工艺腔室110A的第一气体供给部120进行调节，从而可对向所述基板20的第二面24供给的工艺气体的种类、流量、速度、等离子体等进行调节。之后对此进行叙述。
另一方面，图5的(B)是示出根据另一实施例的传感器部300与安装在装载端口60的基板20的平面图。
参照图5的(B)，所述传感器部300与所述基板20可以彼此相对移动的方式布置。
例如，所述传感器部300的传感器主体310可以可移动的方式配置在上述上部结构64的下表面。
因此，在所述传感器部300在所述基板20的上部移动的情况下，传感器模块320可对到所述基板20的距离进行测定，从而对所述基板20的翘曲程度进行测定。
在对所述基板20的翘曲程度进行测定后，由于所述控制部500的动作与上述实施例相似，因此省略重复的说明。
另一方面，图5的(C)示出根据又一实施例的传感器部400与安装在装载端口60的基板20的平面图。
参照图5的(C)，在所述装载端口60可还包括支撑所述基板20并旋转的旋转支撑板66。
即，在所述基板20安装在所述旋转支撑板66的情况且在所述基板20通过所述旋转支撑板66的旋转而旋转的情况，通过所述传感器部400来测定所述基板20的翘曲程度。
在这种情况，如图所示，所述传感器主体410可具有比所述基板20的整体直径小且比半径大的长度。另外，所述传感器主体410可大致以从所述基板20的中央向半径方向延伸的方式布置。在所述基板20旋转时，通过所述传感器模块420来测定到所述基板20的距离，从而测定基板20的翘曲程度。
另一方面，在上述控制部500通过所述传感器部200、300、400来感知基板20的翘曲程度的情况，对所述工艺腔室110A进行控制，从而对在所述基板20的第二面24沉积的第二膜的厚度进行调节。
例如，所述控制部500可对从所述第一气体供给部120供给的工艺气体的量、或所述第一气体供给部120与所述基板20的第二面24之间的距离进行调节，从而对在所述基板20的第二面24沉积的第二膜的厚度进行调节。
图6的(A)-图6的(C)是示出被划分成多个区域的第一气体供给部120A、120B、120C的平面图。即，所述第一气体供给部120A、120B、120C可被划分成个别供给工艺气体的多个区域。在这种情况，可对从各区域供给的工艺气体的量进行调节，从而对在所述基板20的第二面24沉积的第二膜的厚度进行调节。
参照图6的(A)，所述第一气体供给部120A例如可被划分成位于中央部的第一区域1200A、以及位于边缘的第二区域1200B。
另外，参照图6的(B)，所述第一气体供给部120B例如可被四等分而划分成四个区域1200C、1200D、1200E、1200F。
进而，参照图6的(C)，所述第一气体供给部120C例如可具有位于中央部的第一区域1200K，且边缘被划分成多个第二区域1200G、1200H、1200I、1200J。
如图6的(A)-图6的(C)所示，在所述第一气体供给部120A、120B、120C被划分成多个区域的情况，需要可将工艺气体个别供给到各区域的构成。图7是根据具有被划分成多个区域1300A、1300B、1300C的第一气体供给部120D的一实施例的工艺腔室110A的侧面图。
参照图7，所述第一气体供给部120D可被划分成可个别供给工艺气体的多个区域1300A、1300B、1300C，例如三个区域1300A、1300B、1300C。
在这种情况，可在多个区域1300A、1300B、1300C分别连接质量流量控制器(MassFlow Controller，MFC)160A、160B、160C，从而对所供给的工艺气体的量进行调节。
在如图7所示的布置的情况，可对在所述基板20的第二面24沉积的第二膜的厚度精细地进行调节，相比之下，个别连接MFC可能使工艺腔室的构成变得复杂进而难以控制。
图8是根据具有被划分成多个区域1300A、1300B、1300C的第一气体供给部120D的另一实施例的工艺腔室110A的侧面图。
参照图8，在本实施例的情况，在所述第一气体供给部120D被划分成可个别供给工艺气体的多个区域1300A、1300B、1300C、例如三个区域1300A、1300B、1300C的情况下，多个区域1300A、1300B、1300C也连接到单个质量流量控制器160。在这种情况，可在所述质量流量控制器160与所述多个区域1300A、1300B、1300C之间布置气体分配模块150。
因此，在本实施例的情况，通过布置单个质量流量控制器160，可简化工艺腔室的构成，同时还可对从各区域供给的工艺气体的量个别地进行控制。
另一方面，图9是根据一实施例的工艺腔室110A的侧面图，其中具有对到所述基板20的第二面24的距离进行调节的第一气体供给部120E。
参照图9，根据本实施例的所述第一气体供给部120E可以可旋转的方式配置以使到所述基板20的第二面24的距离变化。即，所述第一气体供给部120E可以可向相对于所述基板20的第二面24大致垂直的方向旋转的方式布置。另外，所述第一气体供给部120E可在所述基板支撑部140的内侧以可旋转的方式布置。
如果所述第一气体供给部120E以可旋转的方式布置，则所述基板20的第二面24与所述第一气体供给部120E之间的距离会变化，从而可对在所述第二面24沉积的第二膜的厚度进行调节。
但在根据图9的实施例的情况，所述第一气体供给部120E的中央部与所述第二面24之间的距离不发生变化。进而，在所述第一气体供给部120E向一侧旋转的情况，所述第一气体供给部120E的内侧的气体供给流路脱离垂直于所述基板20的第二面24的状态，从而可能难以调节在所述第二面24沉积的第二膜的厚度，且在所述基板支撑部140的内侧壁形成不期望的沉积，从而可能成为产生颗粒物的原因。
图10是根据用于解决上述问题点的另一实施例的工艺腔室110A的侧面图。
参照图10，根据本实施例的所述第一气体供给部120F可包括多个上下板1400A、1400B、1400C，所述多个上下板1400A、1400B、1400C以可分别上下移动的方式配置以使到所述基板20的第二面24的距离变化。
所述多个上下板1400A、1400B、1400C可个别供给工艺气体，进而可以可个别上下移动的方式布置。
因此，在所述多个上下板1400A、1400B、1400C上下移动的情况下，可对到所述基板20的第二面24的距离进行调节，并对在所述第二面24沉积的第二膜的厚度进行调节。
另外，在本实施例的情况，也可对所述第一气体供给部120F的中央部与所述第二面24的距离进行调节。进而，即便在所述第一气体供给部120F与第二面24之间的距离变化的情况下，所述第一气体供给部120F的内侧的气体供给流路也可保持垂直于所述基板20的第二面24的状态。另外，与上述图9相比，可减少所述基板支撑部140的内侧壁的沉积。
另一方面，可对从所述多个上下板1400A、1400B、1400C供给的工艺气体的量个别地进行控制，从而更精密地对在所述第二面24沉积的第二膜的厚度进行调节。
另一方面，虽然在上述图9及图10中未示出，但使所述第一气体供给部120E旋转的第一驱动部(未图示)、以及使所述多个上下板1400A、1400B、1400C上下移动的第二驱动部(未示出)可配置在支撑所述基板支撑部140的基底板142。
即，所述第一驱动部或第二驱动部可布置在被所述基板20的第二面24、基板支撑部140及基底板142包围的空间中。例如，所述第一驱动部及第二驱动部可配置在所述基底板142的上表面。在这种情况，通过所述第一驱动部及第二驱动部的驱动，即便在产生颗粒物等的情况下，也可最大限度防止颗粒物附着在所述基板20的第一面22。
上述参照本发明的优选实施例进行了说明，但相应技术领域的工作人员可在不脱离以上叙述的权利要求所记载的本发明的思想及领域的范围内对本发明实施各种修改及变更。因而，如果经变形的实施基本上包括本发明的权利要求的构成要素，则均应视为包含于本发明的技术范畴中。

Claims (8)

1.一种基板处理装置，其特征在于，包括：
工艺设备，配置有至少一个工艺腔室，所述至少一个工艺腔室在第一面沉积有第一膜的基板的第二面沉积第二膜；
设备前端模块，配置在所述工艺设备的前方且配置有供所述基板安装的装载端口；
传感器部，配置在所述设备前端模块以对所述基板的翘曲程度进行测定；以及
控制部，根据在所述传感器部测定的所述基板的翘曲程度对所述工艺腔室进行控制，以对在所述基板的第二面沉积的所述第二膜的沉积厚度进行调节。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述传感器部配置在所述装载端口的上部。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
在所述装载端口还包括支撑所述基板并旋转的旋转支撑板，所述传感器部在所述基板通过所述旋转支撑板旋转期间对翘曲程度进行测定。
4.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述传感器部与所述基板以彼此相对移动的方式布置，且在所述传感器部与所述基板彼此相对移动期间对翘曲程度进行测定。
5.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述工艺腔室包括腔室壳体、配置在所述腔室壳体的内部且支撑所述基板的基板支撑部、以及用于在所述基板的第二面沉积薄膜的第一气体供给部，
所述控制部对从所述第一气体供给部供给的工艺气体的量、或所述第一气体供给部与所述基板的第二面之间的距离进行调节。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部被划分成个别供给工艺气体的多个区域，且在所述多个区域分别连接质量流量控制器以对供给的工艺气体的量进行调节，或者所述多个区域连接到单个质量流量控制器以对通过气体分配模块供给的工艺气体的量进行调节。
7.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部以能够旋转的方式配置以使到所述基板的第二面的距离变化。
8.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
所述第一气体供给部包括：
多个上下板，以能够分别上下移动的方式配置，以使到所述基板的第二面的距离变化。
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