KR100910206B1

KR100910206B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Info

Publication number: KR100910206B1
Application number: KR1020080098707A
Authority: KR
Inventors: 남원식
Original assignee: (주)앤피에스
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2009-07-30

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 챔버에서 기판 처리의 환경조건이 일정하게 유지되도록 전력과 가스의 공급 등이 연동하여 제어되는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판이 처리되는 하나의 기준챔버와 적어도 하나의 종속챔버를 갖는 복수의 챔버와, 상기 복수의 챔버와 연결되어 상기 기준챔버와 상기 종속챔버를 연동하여 제어하는 시스템제어부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 하나의 기준챔버와 적어도 하나의 종속챔버를 포함하는 복수의 챔버에 기판이 반입되는 단계와, 상기 복수의 챔버에 전력이 공급되는 단계와, 상기 기준챔버에서 처리되는 기판의 온도를 기준으로 상기 종속챔버에서 처리되는 기판의 온도가 조정되는 단계와, 상기 기준챔버의 내부압력을 기준으로 상기 종속챔버의 내부압력이 조절되는 단계 및 상기 복수의 챔버에서 동일한 기판 처리환경을 유지시켜 기판 처리하는 단계를 포함한다.

연동, 기판, 급속열처리, Rapid thermal process(RTP)

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate processing apparatus and the processing method thereof}

최근 반도체 장치를 구성하는 소자 패턴이 미세화됨에 따라서 얇은 게이트 절연막이나 얕은 불순물 확산영역 등을 보다 균일하고 안정하게 형성시키는 기술이 필요하게 되었다. 이 때문에 기존의 노(Furnace)를 이용한 열처리 방식보다 급속열처리(Rapid Thermal Process; RTP) 장치를 이용한 열처리 방식이 많이 이용되고 있다.

일반적으로 급속열처리는 열원인 램프로부터 방출되는 복사광선에 의해 기판의 온도를 빠르게 가열 또는 냉각시킬 수 있어서 열소모 비용(Thermal budget)을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 일괄적으로 다수의 기판을 동시에 열처리하는 노를 이용한 열처리 가공보다 1회 처리되는 기판처리량은 적지만 열처리 공정이 짧고, 공정 중에 내부압력이나 온도 대역의 조절이 용이하여 우수한 품질을 갖는 기판을 가공할 수 있는 장점이 있다.

위와 같은 특성을 갖는 종래의 급속열처리 장치는 기본적으로 기판이 안착되는 하부챔버와, 하부챔버와 결합되어 열처리가 이루어지는 내부공간을 형성하고 열원인 다수의 램프가 장착된 상부챔버로 구성된 챔버와, 챔버에 공급되는 전력, 가스 등을 공급하는 공급부 등을 포함하여 구성된다.

그러나, 종래의 급속열처리 장치를 이용하여 기판을 대량 생산하기 위해서는 반도체 생산라인 상에 종래의 급속열처리 장치를 개별적으로 설치시켜야 한다.

즉, 급속열처리 장치마다 독립적으로 기판의 열처리가 이루어지는 특성상 종래 급속열처리 장치에 전력, 가스 등을 공급하기 위해서는 각각의 급속열처리 장치와 연결되는 공급라인이 구성되어야 하며 이로 인해서 가공설비의 전체적인 규모가 지나치게 커지는 문제점이 생긴다.

또한, 동일한 특성을 갖는 기판을 대량 생산하는 과정에서 종래 급속열처리 장치마다 각각 가공에 필요한 매개변수(Parameter)를 초기에 설정해주어야 하고, 가공 중에 매개변수의 변동이 있을 경우에도 재설정이 필요하여 결국 단위시간당 기판처리량이 감소하고 이로 인하여 기판의 가공비용이 상승하게 되는 문제점도 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 복수의 챔버를 연동제어하여, 전체 시스템의 규모를 줄이고 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판이 처리되는 하나의 기준챔버와 적어도 하나의 종속챔버를 갖는 복수의 챔버와, 상기 복수의 챔버와 연결되어 상기 기준챔버와 상기 종속챔버를 연동하여 제어하는 시스템제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 하나의 기준챔버와 적어도 하나의 종속챔버를 포함하는 복수의 챔버에 기판이 반입되는 단계와, 상기 복수의 챔버에 전력이 공급되는 단계와, 상기 기준챔버에서 처리되는 기판의 온도를 기준으로 상기 종속챔버에서 처리되는 기판의 온도가 조정되는 단계와, 상기 기준챔버의 내부압력을 기준으로 상기 종속챔버의 내부압력이 조절되는 단계 및 상기 복수의 챔버에서 동일한 기판 처리환경을 유지시켜 기판 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 복수의 기판을 동일한 조건으로 동시에 연동 처리하는 복수의 챔버를 갖는 기판 처리 장치를 구성함으로써 기판의 처리를 위한 가공설비의 전체적인 규모가 축소되고, 이에 따라 기판의 처리 생산원가가 낮아질 수 있다.

또한, 동일한 특성을 갖는 기판을 대량 생산하는 과정에서 연동하는 복수의 챔버를 갖는 기판 처리 장치를 사용하여 기준이 되는 챔버에 1회의 과정으로 공정 매개변수 설정이 이루어지기 때문에 종래보다 변수 설정시간이 단축되어 단위시간당 기판처리량이 증가하고, 이로 인해서 기판의 가공비용이 절감될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 반도체 생산라인과 연결한 모습을 나타낸 도면이다. 여기에서 후술하는 기판 처리 장치는 단시간에 고온으로 기판을 열처리하는 급속열처리 장치를 중심으로 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100, 100')는 기판의 처리가 이루어지는 복수의 챔버(220)와, 복수의 챔버(200)에 전력, 가스 등을 공급하고 제어하는 시스템제어부(400)를 포함하여 구성된다.

기판의 대량 생산을 위하여 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)가 다수개 설치되는 반도체 생산라인(10)은 기판 처리 공정에 필요한 전력, 가스 등이 제공되는 유틸리티 라인(12)과, 유틸리티 라인(12)에서 다수 분기되어 기판 처리 장치(100)와 연결되는 공급 라인(14) 및 기판 처리 장치(100)에 기판을 자동으로 반출입시키는 기판 운송부(16) 등을 포함한다.

본 실시예에서는 하나의 공급 라인(14)과 연결되는 기판 처리 장치(100)의 내부에 2개의 챔버(200)가 포함되도록 하였으나, 반도체 생산라인(10)의 규모, 공급용량 등에 따라서 3개 이상의 챔버(200)를 하나의 기판 처리 장치(100) 내에 구성할 수도 있다.

하나의 챔버(200)에서 기판이 매엽식으로 처리되는 기판 처리 방식, 특히 열처리 방식의 특성상 본 발명에서와 같이 복수의 챔버(200)를 갖는 기판 처리 장치(100)를 동일한 공급 라인(14)을 통해 복수의 챔버(200)에 전력, 가스 등을 공급함으로써 종래의 급속열처리 장치를 사용하는 것보다 가공설비의 전체적인 규모를 축소할 수 있다.

또한, 복수의 챔버(200)는 설치되는 장소적 여건에 따라 상하 적층 등의 여러 방식으로 설치가 가능하여 가공설비의 전체적인 규모를 축소할 수 있다.

결국 이러한 가공설비 규모의 축소는 기판의 처리 비용의 절감을 가져온다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 기판(20)이 처리되는 복수의 챔버(200)와, 복수의 챔버(200)와 연결되어 복수의 챔버(200)에서 처리되는 기판(20)의 온도와 복수의 챔버(200)의 내부압력을 일정하게 유지시키는 시스템제어부(400)를 포함하여 구성된다.

상기 복수의 챔버(200)는 하나의 기준챔버(210)와 적어도 하나 이상의 종속챔버(310)로 이루어진다. 그런데, 기준챔버(210)와 종속챔버(310)의 구분은 시스템 제어부(400)에 의한 연동(Linkage)과정에서 설정의 기준이 되는 여부에 따른 구분일뿐 서로 동일한 내부 구성을 갖는다.

한편, 챔버(200)는 열원의 종류, 열원의 가열방향 등 여러 요인에 의해서 다양한 형태로 구성될 수 있다.

본 실시예에서의 챔버(200)는 기판이 안착되는 하부챔버(230, 330)와, 하부챔버(230, 330)의 상부에서 결합되어 열처리가 이루어지는 내부공간을 형성하고 열원인 다수의 램프(245, 345)가 내부에 장착되는 상부챔버(240, 340) 및 상부챔버(240, 340)와 하부챔버(230, 330) 사이에 놓여져 내부공간의 기밀상태를 유지하고, 램프(245, 345)의 복사열을 기판(20)으로 투과시키는 석영창(250, 350)을 포함한다.

상기 챔버(200)를 구성하는 하부챔버(230, 330)와 상부챔버(240, 340)를 보다 자세히 살펴보면 다음과 같다.

우선, 상기 하부챔버(230, 330)의 내부 상면에는 기판(20)을 회전 가능하게 지지하는 기판 지지부(232, 332)가 내장되며, 하부챔버(230, 330)의 일측면으로는 기판 운송부(16;도1참조)에 의해 운송된 기판(20)이 내부공간으로 반출입될 수 있도록 기판 반출입구(234, 334)가 형성된다.

그리고, 기판 반출입구(234, 334)의 주변에는 열처리 가공에 필요한 가스가 주입되는 가스주입구(235, 335)가 형성되며, 마주보는 반대측에는 주입된 가스가 배출되는 가스배출구(236, 336)가 형성된다. 특히, 가스주입구(235, 335)에는 공급되는 가스의 가스밀도를 측정할 수 있는 가스센서(미도시)가 부착된다.

기판 처리 장치(100)를 이용한 열처리 과정에서 사용되는 가스의 종류는 다양한데 그 기능에 따라 크게 퍼지가스(purge gas), 공정가스(process gas), 냉각가스(cooling gas)로 구분될 수 있다.

이외에도 하부챔버(230, 330)에는 하부챔버(230, 330)의 하부면을 관통하여 내부공간에서 열처리되는 기판(20)의 온도를 측정하는 다수의 온도센서(238, 338)가 결합되며, 하부챔버(230, 330)의 일측면에 진공 배기를 위한 펌프(239, 339)가 장착된다.

기판(20)은 열처리 환경조건에 따라 대기압 상태 또는 진공 상태 등 다양한 압력 상태에서 열처리 될 수 있는데, 펌프(239, 339)를 사용하여 열처리가 이루어지는 내부공간의 압력을 진공 상태 또는 대기압 상태로 자유롭게 전환시킬 수 있다. 또한, 펌프(239, 339)를 사용하여 챔버(200)의 내부로 공급된 가스를 신속하게 외부로 배출시킬 수도 있다.

상기 상부챔버(240, 340)는 하부챔버(230, 330)의 상부에서 결합되는데 내부에는 열원인 다수의 램프(245, 345)가 구비되고, 다수의 램프(245, 345) 각각은 상측으로 돌출된 전원도입선(246, 346)을 통해 전력을 공급받는다.

복수의 챔버(200)를 연동시켜 제어하는 시스템제어부(400)는 크게 열처리되는 각각의 기판(20)의 온도를 동일하게 유지시키기 위한 온도제어부(420)와, 복수의 챔버(200)의 내부압력을 동일하게 유지시키기 위한 압력제어부(440)를 포함한다.

또한, 시스템제어부(400)에는 온도제어부(420)의 제어를 받아 전력의 공급을 분배하는 전력공급부(460)와, 압력제어부(440)와 연계하여 챔버(200) 내부의 가스밀도 및 압력을 조정하는 가스공급부(480)를 더 포함할 수 있다.

상기 시스템제어부(400)에서 이루어지는 제어방식은 하나의 기준챔버(210)에서 측정된 온도와 내부압력 조건을 나머지 하나 이상의 종속챔버(310)에서도 동일하게 구현하는 모사제어 방식을 사용하며, 이러한 모사제어 방식을 통해 복수의 챔버(200)가 연동하여 동일 환경에서 동작하게 된다.

상기 전력공급부(460)는 반도체 생산라인(10)이나 기타 외부에서 공급된 전력을 온도제어부(420)의 동작 명령을 통해 1차적으로 기준챔버(210)와 종속챔버(310)에 분배하여 공급하고, 2차적으로 각각의 기준챔버(210)와 종속챔버(310)에 장착된 열원인 다수의 램프(245, 345)에 전력을 분배하여 공급한다.

다수의 램프(245, 345)에 분배되는 전력은 기준챔버(210)에 결합된 제1전력공급부(460a)와 종속챔버(310)에 결합된 제2전력공급부(460b)를 통해 이루어진다.

상기 온도제어부(420)를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

온도제어부(420)는 기준챔버(210)와 종속챔버(310)에서 각각 열처리되는 기판(20)의 열처리 온도를 감지하기 위해서 하부챔버(230, 330)를 관통하여 결합된 온도센서(238, 338)와, 온도센서(238, 338)를 통해 감지된 기준챔버(210)에서 열처리되는 기판(20)의 온도를 기준으로 종속챔버(310)에서 열처리되는 기판(20)의 온도를 비교하고, 온도 비교 결과 발생하는 온도 차이, 즉 온도 편차를 보정하는 온도제어장치(422) 및 종속챔버(310)에 결합된 온도센서(338)와 연결되어 온도 편차를 실시간으로 외부에 표시하는 온도표시장치(424)를 포함한다.

예를 들어, 하나의 기준챔버(210)와 하나 이상의 종속챔버(310)가 동일한 크기와 구조를 갖는 경우, 최초 각각의 챔버(200)에 분배되는 전력량은 기준챔버(210)에 공급되는 전력량을 기준으로 종속챔버(310)에도 동일하게 공급된다.

기판(20)의 특성상 열처리 과정에서 기판(20)이 특정한 가공온도에 도달하기 전까지는 열처리 반응이 일어나지 않기 때문에 기판(20)이 가공온도에 도달할 때까지 피드백(feedback) 과정이 일어나지 않는 개회로 제어(open loop control) 방식으로 전력이 기준챔버(210)와 종속챔버(310) 모두에게 연속적으로 공급된다.

이후, 기판(20)의 온도가 가공온도에 도달한 후에는 실시간으로 온도센서(238, 338)에 의해 기판(20)의 열처리 온도가 측정되며, 온도표시장치(424)를 통해 종속챔버(310)에서 나타나는 온도 편차가 외부로 표시된다.

기판(20)이 열처리되는 과정에서 실시간으로 기판(20)의 온도를 측정한 결과, 기준챔버(210)에서 열처리되는 기판(20)의 온도보다 종속챔버(310)에서 열처리되는 기판(20)의 온도가 낮은 경우에는 종속챔버(310)에 보다 많은 전력량이 가해지도록 전력공급부(460)를 제어하고, 기준챔버(210)에서 열처리되는 기판(20)의 온도보다 종속챔버(310)에서 열처리되는 기판(20)의 온도가 높은 경우에는 적은 전력량이 가해지도록 전력공급부(460)를 제어한다.

이와 같은 반복적인 과정을 거치는 폐회로 제어(close loop control) 방식을 통해 모든 복수의 챔버(200)에서 기판(20)의 열처리 온도가 동일하게 유지되도록 함으로써 기판의 열처리 환경조건을 동일하게 유지시키고, 결국 동일한 특성을 갖는 기판(20)을 생산할 수 있게 된다.

한편, 시스템제어부(400)에는 외부에서 공급된 가스를 복수의 챔버(200)에 공급하면서 하부챔버(230, 330)의 가스주입구(235, 335)에 부착된 가스센서(미도시)를 통해 가스밀도를 측정하고, 기준챔버(210)에 공급된 가스의 가스밀도를 기준으로 종속챔버(210)에 공급된 가스의 가스밀도가 동일해지도록 공급밸브(482)를 통해 가스량을 조절하는 가스공급장치(484)로 구성된 가스공급부(480)가 포함되어 구성된다.

상기 압력제어부(440)를 보다 상세히 살펴보면, 압력제어부(440)는 가스공급부(480)에서 공급된 가스를 외부로 배출시키거나, 챔버(200)의 내부공간의 내부압력 조건을 변경시키기 위해서 하부챔버(230, 330)에 장착된 펌프(239, 339)를 구동시킨다.

압력제어부(440)는 펌프(239, 339)의 구동제어와 함께 복수의 챔버(200)에 있어서 가스배출구(236, 336)에 각각 장착되어 내부압력을 측정하는 압력게이지(442)를 통해 외부로 배출되는 가스의 가스량을 배기밸브(444)를 통해 조절한다.

즉, 압력게이지(442)는 복수의 챔버(200) 각각에 장착되어 있기 때문에 기준챔버(210) 및 종속챔버(310)의 내부압력을 측정할 수 있으며, 압력제어부(440)에서 측정된 내부압력을 비교하여 펌프(239, 339) 및 배기밸브(444)의 조정을 통해 기준챔버(210)와 종속챔버(310)의 내부압력이 동일해지도록 조정한다.

본 발명의 일실시예에서는 복수의 챔버(200)의 각각에 압력게이지(442)와 배기밸브(444)가 연결된 압력제어부(440)를 구성하였으나, 본 발명의 다른 실시예에로서 복수의 챔버(200)에서 배출되는 가스 관로를 하나로 구성하고, 하나의 압력게 이지(442)와 배기밸브(444)를 구성할 수도 있다. 이때 복수의 챔버(200)의 내부압력은 펌프(239, 339)의 동작제어를 통해 동일하게 유지된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 기판 처리 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도이다.

도 3을 참조하여 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 살펴보면 다음과 같다.

우선, 기판 처리를 위한 준비단계로서 복수의 챔버로의 기판의 반입과, 기판 처리를 위한 가스 공급이 이루어진다.(S310)

반도체 생산라인 중의 기판 운송부를 통해 운송되는 복수의 기판은 기판 처리 장치를 구성하는 복수의 챔버에 각각 반입된다. 기판의 반입은 복수의 챔버에서 동시에 일어나며, 챔버에 형성된 기판 반출입구를 통해 이루어진다.

기판 반출입구를 통해 챔버의 내부공간으로 반입된 기판은 기판 지지부에 안착된다. 기판 지지부는 안착된 기판을 수직으로 지지하고 회전시킨다.

이후, 가스공급부를 통해 기판이 안착된 챔버의 내부로 퍼지가스를 공급하여 내부공간을 불활성 상태로 조성한다.

퍼지가스는 챔버에 형성된 가스주입구를 통해 내부공간으로 주입되며, 공급된 퍼지가스의 가스밀도는 가스센서를 통해 실시간으로 측정된다. 이때 복수의 챔버에서 동일한 퍼지가스의 가스밀도를 가지도록 기준챔버에 설정된 공정 매개변수에 해당하는 가스밀도를 기준으로 종속챔버에 공급되는 가스량이 가스공급장치를 통해 조절될 수 있다.

퍼지가스의 주입 이후에는 가스공급부를 통해 복수의 챔버 내부공간으로 공정가스가 주입된다. 이때 주입되는 공정가스도 퍼지가스와 동일하게 기준챔버에 설정된 공정 매개변수에 해당하는 가스밀도를 가지도록 종속챔버에 공급되는 종속가스의 가스량이 가스공급장치를 통해 조절된다.

공정가스의 주입이 완료되면, 압력제어부를 통해 복수의 챔버 내부공간의 압력을 기판 처리환경에 맞게 조절한다. 압력제어부의 압력게이지에 의해서 실시간으로 챔버의 내부압력이 측정되어 복수의 챔버 각각의 내부압력을 바로 확인할 수 있다. 이때의 내부압력의 조절은 기준챔버에 설정된 내부압력을 기준으로 종속챔버의 내부압력이 동일해지도록 펌프의 작동과 배기밸브에 의해 조절된다.

이후, 반도체 생산라인의 공정 라인으로부터 공급된 전력이 전력공급부를 통해 복수의 챔버에 분배된다.(S320) 하나의 기준챔버에는 제1전력공급부를 통해 열원인 다수의 램프에 전력을 공급하고, 하나 이상의 종속챔버에는 제2전력공급부를 통해 열원인 다수의 램프에 전력이 공급된다. 여기서 제1전력공급부와 제2전력공급부는 다수의 램프 각각에 전력을 재분배하는 역할을 수행한다.

기판의 특성상 기판의 온도가 특정한 가공온도에 도달하기 전까지는 반응이 일어나지 않기 때문에 기판의 처리 온도가 가공온도에 도달하기 전까지 전력공급부는 기준챔버와 종속챔버에 동일한 전력량을 분배하여 공급한다. 기판의 온도 상승은 복수의 챔버 각각에 결합된 온도센서를 통해 측정하여 온도제어부를 통해 확인할 수 있다.

기준챔버에서 처리되는 기판과 종속챔버에서 처리되는 기판 모두가 가공온도에 도달할때까지 개회로 제어 방식을 사용하여 전력이 공급된다.(S330)

그러나, 기준챔버에서 먼저 가공온도에 도달한 경우에는 종속챔버에 더 많은 전력을 공급하여 빠른 시간내에 기준챔버에서의 기판의 온도와 종속챔버에서의 기판의 온도가 동일해지도록 온도제어부가 전력공급부에 제어 명령을 내린다. 반대로 종속챔버에서의 기판의 온도가 가공온도에 먼저 도달한 경우에는 종속챔버에 적은 전력을 공급하여 기준챔버에서의 기판의 온도와 동일해지도록 하여 기판의 온도가 모두 가공온도에 도달하는 제어 명령이 수행된다.

복수의 챔버에서 처리되는 기판의 온도가 모두 가공온도에 도달한 후 복수의 챔버에 전력이 재공급된다.(S340)

이후, 기판의 처리 과정에서 기준챔버와 종속챔버 사이에서 기판의 온도가 차이가 나는 경우, 즉 온도 편차가 발생한 경우, 기준챔버에서 처리되는 기판의 온도를 기준으로 종속챔버에서 처리되는 기판의 온도가 동일해지도록 폐회로 제어 방식의 제어가 이루어진다.(S350)

온도제어부를 통해 측정된 온도 편차에 의해서 온도제어부는 전력공급부를 제어하여 종속챔버에 가해지는 전력량을 증감시킨다.(S355)

또한, 복수의 챔버의 내부압력을 처리 과정에서 일정하게 유지시키기 위해 압력제어부의 제어 명령을 통해 펌프와 배기밸브를 작동시켜 기준챔버의 내부압력을 기준으로 종속챔버의 내부압력을 동일하게 유지시킨다.(S360)

위와 같은 과정을 거쳐 동일한 기판 처리환경에서 기판의 처리가 이루어지도 록 함으로써 동일한 특성을 갖는 기판을 복수의 챔버에서 동시에 생산할 수 있게 된다.

실시간으로 기판의 온도와 챔버의 내부압력을 복수의 챔버에서 동일하게 유지시키면서 기판의 처리가 이루어지고, 기판의 처리가 완료되기 전에는 위와 같은 복수의 챔버 연동제어가 반복적으로 실시된다.(S370)

기판의 처리가 완료되면, 온도제어부의 제어를 통해 전력공급부는 전력공급을 중단한다.(S380) 또한, 가스공급부는 복수의 챔버 각각의 내부공간으로 냉각가스를 주입시키고, 냉각이 끝나면 압력제어부의 명령을 통해 펌프를 작동시켜 냉각가스를 외부로 배출시킨다. 처리가 완료된 기판은 다시 기판 반출입구를 통해 기판 운송부로 전달되고, 이와 동시에 가공 전의 기판이 챔버의 내부공간으로 공급되어 연속적으로 기판 처리가 이루어진다.

위와 같이 복수의 챔버를 하나의 기판 처리 장치로 구성하고, 복수의 챔버에서 하나의 기준챔버에 설정되는 공정 매개변수, 예를 들어 기판의 온도, 챔버 내부압력 등을 기준으로 하나 이상의 종속챔버에서의 공정 매개변수가 동일해지도록 연동하여 제어함으로써, 보다 저렴하고 용이하게 동일한 특성을 갖는 기판을 처리하여 대량 생산할 수 있게 된다.

즉, 기판의 처리 환경을 조성하는데 있어서 가스공급과 배출을 통해 복수의 챔버 내부의 압력 조건과, 전력의 공급 제어를 통해 열원인 램프의 동작 유무를 결정하여 기준챔버와 동일한 온도와 압력 조건을 갖는 기판 처리 환경을 종속챔버에도 모사방식을 통해 구현하여, 기판의 처리 설비규모를 종래보다 축소할 수 있으 며, 하나의 기준챔버에 있어서의 1회의 공정 매개변수 설정을 통해 하나 이상의 종속챔버에 있어서는 별도의 설정없이 동작이 가능하여 단위시간당 기판처리량이 증가하여 기판 생산원가를 절감할 수 있게 된다.

상기에서는 기판 처리 장치로서 급속열처리 장치를 예시하여 설명하였으나, 본 발명은 급속열처리 장치 외에 복수의 챔버로 구성되는 다양한 기판 처리 장치에 적용될 수 있다. 예를 들면, 증착 장치, 식각 장치, 애싱 장치 등에 적용될 수 있다.

이상에서 전술한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 반도체 생산라인과 연결한 모습을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

100 : 기판 처리 장치 200 : 챔버

210 : 기준챔버 310 : 종속챔버

230, 330 : 하부챔버 240, 340 : 상부챔버

400 : 시스템제어부 420 : 온도제어부

440 : 압력제어부 460 : 전력공급부

480 : 가스공급부

Claims

기판이 처리되는 하나의 기준챔버와 하나 이상의 종속챔버를 갖는 복수의 챔버와;

상기 복수의 챔버와 연결되어 상기 기준챔버와 상기 종속챔버를 연동하여 제어하는 시스템제어부;를 포함하고,

상기 시스템제어부는 상기 기준챔버에 설정되는 공정 매개변수를 기준으로 상기 종속챔버의 공정 매개변수를 연동하여 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1항에 있어서,

상기 복수의 챔버 각각은 기판이 안착되는 하부챔버와, 상기 하부챔버의 상부에서 결합되어 내부공간을 형성하고 열원이 장착되는 상부챔버를 포함하는 기판 처리 장치.
제 2항에 있어서,

상기 시스템제어부는 상기 기준챔버에서 처리되는 기판의 온도를 기준으로 상기 종속챔버에서 처리되는 기판의 온도를 조절하는 온도제어부와, 상기 기준챔버의 내부압력을 기준으로 상기 종속챔버의 내부압력을 조정하는 압력제어부를 포함하는 기판 처리 장치.
제 3항에 있어서,

상기 시스템제어부는 외부에서 공급된 전력을 상기 온도제어부의 제어를 통해 상기 기준챔버와 상기 종속챔버에 분배하는 전력공급부와, 외부에서 공급된 가스를 상기 복수의 챔버에 공급하되, 공급된 가스의 가스밀도를 측정하는 가스센서와, 상기 기준챔버에 공급된 가스의 가스밀도를 기준으로 상기 종속챔버에 공급된 가스의 가스밀도가 동일해지도록 공급밸브를 통해 가스량을 조절하는 가스공급장치를 가지는 가스공급부를 포함하는 기판 처리 장치.
제 4항에 있어서,

상기 온도제어부는

상기 기준챔버와 상기 종속챔버에서 처리되는 기판의 온도를 감지하는 온도센서와;

상기 온도센서를 통해 상기 기준챔버에서 감지된 기판의 온도를 기준으로 상기 종속챔버에서 감지된 기판의 온도를 비교한 후, 발생하는 온도 편차를 상기 전력공급부의 구동제어를 통해 보정하는 온도제어장치; 및

상기 종속챔버에 연결되어 상기 온도 편차를 외부로 나타내는 온도표시장치;

를 포함하는 기판 처리 장치.
제 4항에 있어서,

상기 압력제어부는

상기 복수의 챔버에 연결되어 상기 가스공급부에 의해서 공급된 가스를 외부로 배출시키거나 상기 복수의 챔버의 내부압력을 조절하는 펌프와;

상기 복수의 챔버에 연결되어 상기 내부압력을 측정하는 압력게이지; 및

상기 펌프에 의해 외부로 배출되는 가스의 가스량을 조절하는 배기밸브;

를 포함하는 기판 처리 장치.
하나의 기준챔버와 하나 이상의 종속챔버를 포함하는 복수의 챔버에 기판이 반입되는 단계와;

상기 복수의 챔버에 전력이 공급되는 단계와;

상기 기준챔버에서 처리되는 기판의 온도를 기준으로 상기 종속챔버에서 감지된 기판의 온도를 비교하여 온도 편차가 보정되는 단계와;

상기 기준챔버의 내부압력을 기준으로 상기 종속챔버의 내부압력이 동일해지도록 조절되는 단계; 및

상기 복수의 챔버에서 동일한 기판 처리환경을 유지시켜 기판 처리하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
제 7항에 있어서,

상기 복수의 챔버에 주입되는 퍼지가스, 공정가스 또는 냉각가스는 가스밀도가 측정되고, 상기 복수의 챔버 내에서 동일한 가스밀도를 갖도록 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 7항에 있어서,

상기 전력 공급은 상기 기판의 온도가 가공온도에 도달할 때까지 개회로 제어 방식으로 상기 복수의 챔버에 공급되며, 상기 기판의 온도가 가공온도를 초과하는 경우에는 폐회로 제어 방식으로 상기 복수의 챔버에 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 7항에 있어서,

상기 기판의 온도 조정 단계는 상기 복수의 챔버에 결합된 온도센서에 의해 상기 기판의 온도를 측정하고 비교하여 상기 기준챔버에서 처리되는 기판의 온도를 기준으로 상기 종속챔버에서 처리되는 기판의 온도 편차를 보정하기 위해 온도제어부가 전력공급부를 제어하여 상기 종속챔버에 공급되는 전력량을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제 7항에 있어서,

상기 복수의 챔버의 내부압력을 조절하는 단계는 압력제어부의 제어를 통해 상기 복수의 챔버에 연결된 펌프와 배기밸브를 작동시켜 상기 기준챔버의 내부압력을 기준으로 상기 종속챔버의 내부압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.