KR101315719B1 - 기판처리방법 및 기판처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판의 품질이 저하되는 것을 방지하면서도 생산성을 향상시킬 수 있는 기판처리방법 및 기판처리시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판처리방법은 공정챔버로 복수의 기판을 이송한 후, 복수의 기판으로 공정가스를 분사하여 복수의 기판을 함께 처리하는 기판처리방법에 있어서, 카세트 모듈에 적재되어 있는 복수의 기판에 대해서, 각 기판의 초기상태에 관한 데이터를 획득하고, 복수의 기판 중 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판을 공정챔버로 이송하고, 기판으로 공정가스를 분사하여 함께 처리한다.

Description

기판처리방법 및 기판처리시스템{Substrate processing method and substrate processing system}

본 발명은 기판처리방법 및 기판처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동일 챔버에서 한 쌍의 기판을 함께 처리하는 기판처리방법 및 기판처리시스템에 관한 것이다.

기판 상의 실리콘 산화막을 제거하는 등의 식각공정에서 생산효율( Throughput)을 향상시키기 위하여, 공정챔버로 한 쌍의 기판을 이송한 후, 한 쌍의 기판을 함께 처리하는 장치에 관해서 공개특허 10-2011-0040957 등에 개시된 바 있다.

도 1은 한 쌍의 기판을 함께 처리할 수 있도록 구성된 종래의 기판처리장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 기판처리장치(9)는 챔버(1)와, 가스분사기(2)와, 서셉터(3)와, 챔버 내부를 배기하는 배기시스템(도면 미도시)을 포함한다. 그리고, 서셉터(3)에는 한 쌍의 기판(w)이 함께 안착될 수 있도록 한 쌍의 안착부가 마련되어 있다. 이와 같이 구성된 기판처리장치에 있어서, 서셉터 상으로 한 쌍의 기판을 이송한 후, 가스분사기에서 공정가스(식각가스)를 분사하여 한 쌍의 기판을 함께 처리한다.

그리고, 서셉터로 기판을 이송하는 방식에 관해 살펴보면, 카세트에는 복수의 기판(미처리된 기판)이 로딩되어 있으며, 이송로봇이 카세트에 로딩된 기판을 서셉터로 이송한다. 이때, 카세트에는 각 슬롯 마다 일련번호가 정해져 있는데(예를 들어, 25개의 슬롯이 마련된 경우, 상측에서부터 하측으로 1~25번의 일련번호가 정해짐), 이송로봇은 슬롯의 일련번호 순서대로 기판을 서셉터로 한 쌍씩 이송한다.

그런데, 하나의 카세트에 로딩된 25개의 기판은 초기상태가 서로 상이할 수 있으며, 따라서 기판마다 식각해야 하는 적정 식각량이 서로 상이할 수 있다. 그리고, 이와 같이 기판의 초기상태가 상이하면, 그 초기상태에 따라 공정조건 즉 공정가스의 분사량이나 공정가스에 기판을 노출시키는 시간(즉, 공정시간) 등을 조절해주어야 한다. 하지만, 앞서 설명한 바와 같이 기판처리장치가 하나의 가스분사기와 배기시스템을 이용하기 때문에, 각 기판 별로 공정조건을 달리해 주는 것이 불가능하다.

따라서, 함께 처리되는 한 쌍의 기판의 초기상태가 서로 상이할 때, 한 쌍의 기판 중 어느 하나의 초기상태에 맞게 공정조건을 설정하면, 다른 기판의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 이러한 문제점을 피하기 위해, 한 번에 하나의 기판을 처리하는 경우에는 생산성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기판의 품질이 저하되는 것을 방지하면서도 생산성을 향상시킬 수 있는 기판처리방법 및 기판처리시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 기판처리방법은 공정챔버로 복수의 기판을 이송한 후, 상기 복수의 기판으로 공정가스를 분사하여 상기 복수의 기판을 함께 처리하는 기판처리방법에 있어서, 카세트 모듈에 적재되어 있는 복수의 기판에 대해서, 각 기판의 초기상태에 관한 데이터를 획득하고, 상기 복수의 기판 중 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판을 상기 공정챔버로 이송하고, 상기 기판으로 공정가스를 분사하여 함께 처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 상기 공정챔버는 한 쌍의 기판을 함께 처리가능하며, 상기 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판들 중에서 한 쌍씩 상기 카세트 모듈로부터 상기 공정챔버로 이송하여 기판을 처리하며, 상기 카세트 모듈에 상기 초기상태기 기준범위 이내로 동일한 기판이 한 장이 존재하는 경우에는, 상기 한 장의 기판을 상기 카세트 모듈에서 상기 공정챔버로 이송하여 처리하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 기판처리시스템은 처리공정 전 상태의 복수의 기판이 적재되어 있는 카세트 모듈과, 상기 카세트 모듈로부터 복수의 기판을 이송받으며, 상기 이송된 기판을 처리하는 공정챔버와, 상기 카세트 모듈로부터 상기 공정챔버로 상기 기판을 이송하는 기판이송시스템을 포함하며, 상기 기판의 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판이 상기 공정챔버에서 함께 처리되도록, 상기 기판이송시스템은 상기 카세트 모듈에 적재된 복수의 기판 중 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판을 상기 공정챔버로 이송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 공정챔버는 한 쌍의 기판을 함께 처리가능하며, 상기 기판이송시스템은, 상기 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판들 중에서 한 쌍씩 상기 카세트 모듈로부터 상기 공정챔버로 이송하며, 상기 카세트 모듈에 상기 초기상태기 기준범위 이내로 동일한 기판이 한 장이 존재하는 경우에는 상기 한 장의 기판을 상기 카세트 모듈에서 상기 공정챔버로 이송하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 초기상태가 동일한 기판끼리 함께 처리하고, 초기상태가 상이한 기판은 독립적으로 처리하므로, 기판의 품질이 저하되는 것을 방지하면서도 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 한 쌍의 기판을 함께 처리할 수 있도록 구성된 종래의 기판처리장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리시스템의 개략적인 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리시스템 및 기판처리방법에 관하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리시스템의 개략적인 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판처리시스템(1000)은 카세트 모듈(100)과, 기판이송시스템과, 공정챔버(500)를 포함한다.

카세트 모듈(100)은 처리공정 전의 기판과 처리공정 후의 기판이 수납되는 곳이다. 본 실시예의 경우 4개의 카세트 모듈이 일렬로 배치되며, 이 중 두 개의 카세트 모듈에는 처리공정 전의 기판이 수납되고, 나머지 두 개의 카세트 모듈에는 처리공정이 완료된 기판이 수납된다. 본 실시예에서 처리공정이란 기판 상에 형성된 실리콘 산화막을 식각하는 것과 같은 식각공정을 의미한다. 다만, 반드시 처리공저이 식각공정에 국한되는 것은 아니며, 증착이나 세정공정 등이 될 수도 있다.

기판이송시스템은 카세트 모듈(100)에 적재된 처리공정 전의 기판을 공정챔버(500)로 이송하고, 공정챔버(500)에서 처리된 기판을 카세트 모듈(100)로 이송하기 위한 것으로, 본 실시예의 경우 기판이송시스템은 대기이송모듈(200)과, 로드락 모듈(300)과, 진공이송모듈(500)을 포함한다.

대기이송모듈(200)은 카세트 모듈(100)에 수납된 기판을 이송하거나, 또는 카세트 모듈(100)로 기판을 이송하기 위한 것이다. 대기이송모듈(200)은 4개의 카세트 모듈에 연결되며, 이송로봇(210)을 가진다. 이 이송로봇(210)은 4개의 카세트 모듈이 배치된 방향을 따라 이동가능하며, 로드락 모듈(300)과 카세트 모듈(100) 사이에서 기판을 이송한다.

로드락 모듈(300)은 진공상태와 대기압상태에서 압력을 변환하기 위한 것으로, 이 로드락 모듈 내부에는 기판을 수납하기 위한 카세트(도면 미도시)가 마련되어 있다.

진공이송모듈(400)은 진공 상태에서 기판을 공정챔버(500)로 이송하기 위한 것으로, 로드락 모듈(400)과 연결되며 내부는 진공 상태로 유지된다. 그리고, 진공이송모듈의 내부에는 기판의 이송을 위한 이송로봇(410)이 마련되어 있다. 이때, 이송효율이 향상되도록 이송로봇(410)은 2개의 이송암을 가지는 Dual type의 이송로봇으로 구성할 수 있다.

기판이송시스템에서 기판을 이송하는 과정은, 먼저 카세트 모듈(100)에 적재된 기판이 대기이송모듈(200)을 통해 로드락 모듈(300)로 이송되고(이때, 로드락 모듈은 대기압 상태), 로드락 모듈(300)이 진공 상태로 전환된 후 진공이송모듈(400)을 통해 각 공정챔버(500)로 기판이 이송된다.

공정챔버(500)는 기판에 대한 처리를 하기 위한 것으로, 특히 본 실시예의 경우 공정챔버는 기판 상에 형성된 실리콘 산화막을 식각하기 위한 것이다. 공정챔버는 4개 구비되며, 이 4개의 공정챔버는 진공이송모듈(400)의 둘레에 설치된다.

앞서 설명한 도 1에서와 같이, 공정챔버에는 기판 상에 형성된 실리콘 산화막을 식각하기 위한 가스, 예를 들어 HF 가스와 NH3 가스 등을 분사하는 가스분사기가 마련된다. 또한, 기판이 안착되는 서셉터가 마련되는데, 이때 한 번에 복수의 기판을 처리할 수 있도록 서셉터에는 복수의 안착부가 마련된다. 특히, 본 실시예의 경우 공정챔버는 한 번에 한 쌍의 기판을 함께 처리할 수 있도록, 서셉터에는 한 쌍의 안착부가 마련된다. 또한, 공정챔버에는 기판을 공정온도로 가열하기 위한 가열수단(가열 램프 또는 서셉터 내부에 마련되는 열교환시스템 등)이 구비되며, 공정챔버를 배기하기 위한 배기덕트 등이 마련된다.

또한, 기판처리시스템에는 제어부가 마련된다. 이 제어부는 기판의 이송과 기판을 처리할 때의 공정조건, 예를 들어 가스의 분사량, 온도, 압력 및 기판이 가스에 노출되는 시간(공정시간) 등을 제어한다.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 기판처리시스템(1000)에서 공정챔버(500)로 기판을 이송하는 방식 및 기판을 처리하는 과정에 관하여 설명한다.

먼저, 앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이 카세트 모듈에는 복수의 슬롯이 마련되어 있으며, 각 슬롯에는 일련번호가 정해져 있다. 예를 들어, 카세트 모듈에는 25개의 슬롯이 마련되어 있으며, 이 25개의 슬롯에 각각 기판이 적재된다.

이때, 각 기판의 초기상태의 데이터는 사전 측정이나 검사를 통해 확보되며, 이 데이터는 제어부에 저장된다. 여기서, 기판의 초기상태라 함은 기판이 처리되기 전의 상태를 의미하며, 이 초기상태에 따라 기판에 대한 공정조건이 변경된다. 예를 들어, 본 실시예와 같이 실리콘 산화막을 식각하는 공정의 경우, 기판에 실리콘 산화막이 형성되어 있는 두께(즉, 초기상태)에 따라 식각해야 할 양이 변경되며, 이에 따라 공정조건 결정된다.

기판이송시스템은 기판을 공정챔버로 이송하는데, 이때 기판의 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판이 공정챔버에서 함께 처리되도록 기판을 이송한다. 이때, 기판의 초기상태가 기준범위 이내로 동일하다 함은, 기판의 초기상태가 거의 동일하여 동일한 공정조건으로 기판을 처리하더라도, 처리 후 기판의 품질이 균일하고 우수해질 수 있는 것을 의미한다.

이하, 구체적인 예를 들어서 기판의 이송과정 및 처리과정에 관하여 설명한다. 카세트 모듈에 적재된 25개의 기판 중 기판의 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 것이 10개(이하, 제1분류), 7개(이하, 제2분류), 7개(이하, 제3분류), 1개(이하, 제4분류)인 것으로 가정한다. 이 경우, 기판이송시스템은 제1분류에 속하는 기판을 한 쌍씩 공정챔버로 이송하며, 각 공정챔버에서는 기판의 초기상태(즉, 제1분류 기판의 초기상태)에 적합한 공정조건으로 기판을 처리한다. 이때, 한 번에 한 쌍의 기판이 공정챔버에서 처리되므로, 5번의 처리공정을 통하면 10개의 기판을 모두 처리할 수 있다.

다음으로, 제2분류에 속하는 기판을 한 쌍식 공정챔버로 이송하며, 공정챔버에서는 기판의 초기상태에 적합한 공정조건으로 기판을 처리한다. 이때, 기판을 한 쌍씩 3번 이송하면, 카세트 모듈에는 제2분류에 속하는 기판이 한 장만 남아있게 된다. 이 경우에는, 한 장의 기판만을 공정챔버로 이송하고, 공정챔버에서는 이 한 장의 기판을 처리한다.

한편, 제3분류에 속하는 기판의 이송 및 처리과정은 앞서 설명한 제2분류의 기판의 처리과정과 동일하다.

마지막으로, 카세트 모듈에 적재된 기판 중 제4분류에 속하는 기판은 처음부터 한 장 밖에 없으며, 이 경우 기판이송시스템은 이 한 장의 기판을 공정챔버로 이송하고, 공정챔버에서는 이 한 장의 기판을 처리한다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 기판의 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판끼리만 공정챔버에서 한 번의 공정을 통해 한 쌍씩 처리하고, 초기상태가 상이한 기판은 함께 처리하지 않고 독립적으로 처리한다. 따라서, 높은 생상성(Throughput)을 유지함과 동시에, 모든 기판을 우수한 품질 수준으로 처리할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

예를 들어, 본 실시예의 경우에는 공정챔버에서 최대 한 쌍의 기판을 처리할 수 있는 것으로 설명하였으나, 3개 이상의 기판을 한 번에 처리하도록 발명을 구성할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 기판처리시스템이 클러스터 구조를 가지도록 구성되었으나, 인라인 타입으로 구성할 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 하나의 분류에 속하는 모든 기판을 처리한 후, 다른 분류에 속하는 기판을 처리하는 것으로 설명하였으나, 전체 분류에 대하여 한 쌍식 짝지어 처리할 수 있는 기판들을 먼저 처리하고, 이후에 하나씩 남은 기판들을 각각 처리할 수도 있다.

1000...기판처리시스템 100...카세트 모듈
200...대기이송모듈 300...로드락 모듈
400...진공이송모듈 500...공정챔버

Claims (4)

1. 공정챔버로 복수의 기판을 이송한 후, 상기 복수의 기판으로 공정가스를 분사함으로써 하나의 공정챔버에서 상기 복수의 기판을 함께 처리하는 기판처리방법에 있어서,
   카세트 모듈에 적재되어 있는 복수의 기판에 대해서, 각 기판의 초기상태에 관한 데이터를 획득하고, 상기 복수의 기판 중 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판을 상기 공정챔버로 이송하고, 상기 기판으로 공정가스를 분사하여 함께 처리하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공정챔버는 한 쌍의 기판을 함께 처리가능하며,
   상기 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판들 중에서 한 쌍씩 상기 카세트 모듈로부터 상기 공정챔버로 이송하여 기판을 처리하며,
   상기 카세트 모듈에 상기 초기상태기 기준범위 이내로 동일한 기판이 한 장이 존재하는 경우에는, 상기 한 장의 기판을 상기 카세트 모듈에서 상기 공정챔버로 이송하여 처리하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
3. 처리공정 전 상태의 복수의 기판이 적재되어 있는 카세트 모듈;
   상기 카세트 모듈로부터 복수의 기판을 이송받으며, 상기 이송된 기판을 처리하는 공정챔버; 및
   상기 카세트 모듈로부터 상기 공정챔버로 상기 기판을 이송하는 기판이송시스템;을 포함하며,
   상기 기판의 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판이 상기 공정챔버에서 함께 처리되도록, 상기 기판이송시스템은 상기 카세트 모듈에 적재된 복수의 기판 중 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판을 상기 공정챔버로 이송하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 공정챔버는 한 쌍의 기판을 함께 처리가능하며,
   상기 기판이송시스템은, 상기 초기상태가 기준범위 이내로 동일한 기판들 중에서 한 쌍씩 상기 카세트 모듈로부터 상기 공정챔버로 이송하며, 상기 카세트 모듈에 상기 초기상태기 기준범위 이내로 동일한 기판이 한 장이 존재하는 경우에는 상기 한 장의 기판을 상기 카세트 모듈에서 상기 공정챔버로 이송하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.

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