KR102037802B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102037802B1
KR102037802B1 KR1020170150555A KR20170150555A KR102037802B1 KR 102037802 B1 KR102037802 B1 KR 102037802B1 KR 1020170150555 A KR1020170150555 A KR 1020170150555A KR 20170150555 A KR20170150555 A KR 20170150555A KR 102037802 B1 KR102037802 B1 KR 102037802B1
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Abstract

기판의 휨 상태를 따라서 스핀 장치에서의 기판 회전 속도를 제어하는 기판 처리 장치를 제공한다. 이러한 기판 처리 장치는, 기판의 휨(warpage) 상태를 센싱하여, 센싱 데이터를 생성하는 센싱 장치; 상기 기판을 회전하면서, 상기 기판 상에 약액을 도포하는 스핀 장치; 및 상기 센싱 장치로부터 상기 센싱 데이터를 제공받아 상기 기판의 휨 상태를 판단하고, 상기 기판의 휨 상태에 따라 상기 스핀 장치에서의 상기 기판의 회전속도를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 박막 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정, 세정 공정 및 연마 공정 등과 같은 다양한 단위 공정이 반복적으로 수행되어 제조된다. 기판은 다양한 단위 공정을 거치면서, 휨(warpage) 현상이 발생할 수 있다. 이와 같이 휨 현상이 발생한 기판은, 플랫(flat) 기판과 동일한 공정조건의 동일한 공정을 거치더라도, 플랫 기판의 공정 특성과 다른 공정 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판의 휨 상태를 따라서 스핀 장치에서의 기판 회전 속도를 제어하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 기판의 휨 상태를 따라서 스핀 장치에서의 기판 회전 속도를 제어할 수 있는 프로그램을 저장한 컴퓨터 기억 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 기판의 휨(warpage) 상태를 센싱하여, 센싱 데이터를 생성하는 센싱 장치; 상기 기판을 회전하면서, 상기 기판 상에 약액을 도포하는 스핀 장치; 및 상기 센싱 장치로부터 상기 센싱 데이터를 제공받아 상기 기판의 휨 상태를 판단하고, 상기 기판의 휨 상태에 따라 상기 스핀 장치에서의 상기 기판의 회전속도를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
여기서, 상기 센싱 장치는 열판(hot plate)를 포함하고, 상기 열판은 다수의 영역으로 구분되며, 상기 각 영역의 온도를 측정하는 다수의 온도 센서를 포함하고, 상기 다수의 온도 센서는, 상기 기판을 상기 열판에 적재할 때, 상기 다수의 영역에서의 온도 강하량을 센싱하고, 상기 기판의 휨 상태는, 상기 다수의 영역에서의 온도 강하량을 기초로 판단된다.
또한, 상기 다수의 영역은 센터 영역과 에지 영역을 포함하고, 상기 센터 영역의 제1 온도 강하량과, 상기 에지 영역의 제2 온도 강하량 사이의 차이값을 기초로 상기 기판의 휨 상태가 판단될 수 있다.
또는, 상기 다수의 영역은, 센터 영역과 다수의 에지 영역을 포함하고, 서로 마주보는 에지 영역의 온도 강하량 사이의 차이값과, 서로 이웃하는 에지 영역의 온도 강하량 사이의 차이값을 기초로, 상기 기판의 휨 상태가 판단될 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 기판의 휨 상태가 오목형인 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제1 회전속도로 회전시키고, 상기 기판의 휨 상태가 볼록형인 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 상기 제1 회전속도보다 느린 제2 회전속도로 회전시킬 수 있다.
또는, 상기 컨트롤러는 상기 기판의 휨 상태가 오목형이고, 상기 기판이 제1 크기만큼 휘어진 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제1 회전속도로 회전시키고, 상기 기판의 휨 상태가 오목형이고, 상기 기판이 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기만큼 휘어진 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제1 회전속도보다 더 빠른 제3 회전속도로 회전시킬 수 있다.
또는, 상기 컨트롤러는 상기 기판의 휨 상태가 볼록형이고, 상기 기판이 제3 크기만큼 휘어진 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제2 회전속도로 회전시키고, 상기 기판의 휨 상태가 볼록형이고, 상기 기판이 상기 제3 크기보다 큰 제4 크기만큼 휘어진 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제2 회전속도보다 더 느린 제4 회전속도로 회전시킬 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 컴퓨터 기억 매체의 일 면(aspect)은, 다수의 영역으로 구분되며, 각 영역의 온도를 측정할 수 있는 열판을 이용하여 기판의 휨 상태를 판단하고, 도포 공정에서 사용되는 지지유닛의 회전수를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 기억 매체로서, 상기 기판의 휨 상태를 판단하는 것은, 상기 열판에 기판을 적재하였을 때 상기 다수의 영역의 온도 강하량을 기초로 판단하고, 상기 지지유닛의 회전수를 제어하는 것은, 상기 기판의 휨 상태가 오목형일 때 상기 지지유닛을 제1 회전속도로 회전하도록 제어하고, 상기 기판의 휨 상태가 볼록형일 때 상기 지지유닛을 상기 제1 회전속도보다 느린 제2 회전속도로 회전하도록 제어한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 센싱 장치의 예시적 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 열판을 설명하기 위한 예시적 평면도이다.
도 4는 열판에 적재되는 기판의 온도변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 기판이 적재된 열판의 온도변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 기판의 휨 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 스핀 장치의 예시적 개념도이다.
도 10은 회전 속도와 원심력 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 기판의 휨 상태와 회전 속도 사이의 관계를 설명하기 이한 도면이다.
도 12는 스핀 장치의 예시적 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 다수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 센싱 장치(10), 스핀 장치(20) 및 컨트롤러(30)를 포함한다.
센싱 장치(10)는 기판(W)의 휨(warpage) 상태를 센싱한다. 센싱된 센싱 데이터(SD)는 컨트롤러(30)에 제공한다.
휨 상태를 센싱하는 방법은 다양할 수 있다.
예를 들어, 기판(W) 위를 레이저 변위 센서 또는 거리 측정 장치 등이 움직이면서, 기판(W)의 표면을 스캔할 수 있다.
또는, 다수의 영역으로 구분되고, 각 영역의 온도를 측정할 수 있는 열판(hot plate)을 이용할 수 있다. 열판 상에 기판(W)을 적재할 때, 다수의 영역에서의 온도 강하량을 센싱함으로써, 기판(W)의 휨 상태가 판단될 수 있다. 열판을 이용한 구체적인 방법은, 도 2 내지 도 8을 이용하여 후술한다.
스핀 장치(20)는 센싱 장치(10)를 거친 기판(W)을 제공받는다. 스핀 장치(20)는 제공받은 기판(W)을 회전시키면서, 기판(W) 상에 약액을 도포한다. 이러한 스핀 장치(20)는 코터(coater), 세정 등 다양한 공정을 수행하는 장치일 수 있다. 기판(W)을 회전시키면서 기판(W) 상에 약액을 도포하는 공정이라면, 어떠한 장치라도 무방하다.
컨트롤러(30)는 센싱 장치(10)로부터 센싱 데이터(SD)를 제공받아 기판(W)의 휨 상태를 판단하고, 기판(W)의 휨 상태에 따라 스핀 장치(20)에서의 기판(W)의 회전속도를 제어할 수 있다. 컨트롤러(30)는 스핀 장치(20)를 제어하는 제어 신호(RI)를 스핀 장치(20)에 제공한다.
여기서 휨 상태는, 기판(W)이 오목형(concave type), 볼록형(convex type), 플랫형(flat type) 등의 형상을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 오목형도 여러가지 세부 형태로 구분될 수 있다. 예를 들어, 기판(W)의 모든 주변 부분이 중심 부분보다 상방향으로 휘어진 캡(cap) 형태, 기판(W)의 일부 주변 부분이 중심 부분보다 상방향으로 휘어지고, 나머지 주변 부분은 휘어지지 않은 기둥 형태 등도 있을 수 있다.
또한, 휨 상태는 기판(W)의 휘어진 형상뿐만 아니라, 휘어진 정도도 포함하는 개념이다. 예를 들어, 오목형의 기판(W)도 휘어진 정도에 따라 1단계 오목형, 2단계 오목형, 3단계 오목형 등으로 구분될 수도 있다. 휘어진 정도는 디지털 적으로(즉, 1단계, 2단계, 3단계 등) 표현될 수도 있고, 아날로그 적으로(즉, 1㎛, 2㎛, 3㎛ 등) 표현될 수도 있다.
예를 들어, 컨트롤러(30)는 기판(W)의 휨 상태가 오목형인 경우, 스핀 장치(20)에서 기판(W)에 약액이 도포된 후 기판(W)을 제1 회전속도로 회전시킬 수 있다. 기판(W)의 휨 상태가 볼록형인 경우, 스핀 장치(20)에서 기판(W)에 약액이 도포된 후 기판을 제1 회전속도보다 느린 제2 회전속도로 회전시킬 수 있다. 구체적인 회전속도 제어 방법에 대해서는 도 9 내지 도 12를 이용하여 후술하도록 한다.
컨트롤러(30)은 위와 같은 동작(즉, 기판(W)의 휨 상태 판단, 기판(또는 지지유닛)의 회전수 제어)을 하기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터 기억 매체를 포함할 수 있다.
이와 같이, 기판(W)의 휨 상태에 따라서 기판(W)의 회전속도를 제어함으로써 약액이 기판(W) 상에 균일하게 도포되도록 할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 휘어짐에 따라 공정 특성이 변경되는 것을 최소화하여, 공정 안정화를 도모할 수 있다.
한편, 도 1에서는, 센싱 장치(10), 스핀 장치(20), 컨트롤러(30)를 개념적으로 서로 분리하여 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 물리적으로는 컨트롤러(30)가 센싱 장치(10) 또는 스핀 장치(20) 내에 머지(merge)된 형태일 수도 있고, 센싱 장치(10), 스핀 장치(20), 컨트롤러(30)가 하나로 머지된 형태일 수도 있다.
이하 도 2 내지 도 8을 이용하여, 센싱 장치(10)의 구조 및 동작에 대해서 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 센싱 장치의 예시적 개념도이다. 도 3은 도 2에 도시된 열판을 설명하기 위한 예시적 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 센싱 장치(10)는 열판(15)을 포함한다. 열판(15)에는 다수의 히터(11)와 다수의 온도 센서(13)가 설치될 수 있다.
열판(15)은 다수의 영역(R1~R5)으로 구분될 수 있다. 도 3에 도시된 다수의 영역(R1~R5)은 예시적인 것에 불과하다. 예를 들어, 다수의 영역(R1~R5)은 센터 영역(R1)과 에지 영역(R2~R5)을 포함한다. 도 3에서는 에지 영역(R2~R5)을 하나의 레이어(layer)로 도시하였으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 에지 영역은 둘 이상의 레이어일 수도 있다. 즉, 에지 영역(R2~R5)은 센터 영역(R1)을 중심으로 첫번째 레이어, 첫번째 레이어를 둘러싸는 두번째 레이어 등을 포함할 수 있다. 다수의 영역(R1~R5)의 개수도 5개에 한정되지 않는다.
또한, 다수의 영역(R1~R5)에는 각각, 히터(11)와 온도 센서(131~135)가 형성될 수 있다. 따라서, 각 영역(R1~R5)에 대응되는 히터(11)를 이용하여, 각 영역(R1~R5)의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 각 영역(R1~R5)에 대응되는 온도 센서(131~135)를 이용하여, 각 영역(R1~R5)의 온도를 측정할 수 있다. 다수의 영역(R1~R5) 각각마다 대응되는 온도 센서(131~135)가 설치될 수 있다.
도 4는 열판에 적재되는 기판의 온도변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 기판이 적재된 열판의 온도변화를 설명하기 위한 도면이다. 도 6 내지 도 8은 기판의 휨 상태를 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 4 를 참조하면, 열판(10)에 기판(W)이 적재되면, 기판(W)은 시작 온도(T0)에서 목표 온도(Tf)까지 점진적으로 상승한다. 목표 온도(Tf)에 도달하면(시간 t1 참조), 기판(W)은 목표 온도(Tf)를 유지한다.
한편, 도 5를 참조하면, 기판(W)이 열판(15)에 적재되기 전에, 열판(15)은 히터(11)에 의해서, 일정한 공정 온도(Ts)를 유지한다.
기판(W)이 열판(15)에 적재되면, 열판(15)의 온도는 강하된다. 열판(15)의 공정 온도(Ts)보다 기판의 시작 온도(T0)가 낮기 때문이다. 열판(15)의 온도가 공정 온도(Ts)로 복귀하기 위해서, 히터(11)가 동작한다. 일정한 시간이 지나면 열판(15)의 온도는 공정 온도(Ts)로 복귀하게 된다(시간 t2 참조).
여기서, 기판(W)의 휨 상태에 따라서 온도 강하량(ΔTa, ΔTb, ΔTc)이 달라진다.
구체적으로, 기판(W)을 열판(15)에 적재하여, 기판(W)이 열판(15)과 제1 거리에 있는 경우 제1 온도 강하량(ΔTa)이 발생한다. 이러한 경우, 열판(15)의 시간에 따른 온도 변화는 그래프 a에 따라 움직인다.
기판(W)을 열판(15)에 적재하여, 기판(W)이 열판(15)과 제1 거리보다 먼 제2 거리에 있는 경우 제2 온도 강하량(ΔTb)이 발생한다. 즉, 기판(W)과 열판(15)과의 거리가 멀면, 기판(W)이 열판(15)에 영향을 덜 주기 때문에, 제2 온도 강하량(ΔTb)은 제1 온도 강하량(ΔTa)보다 작게 된다. 이러한 경우, 열판(15)의 시간에 따른 온도 변화는 그래프 b에 따라 움직인다.
기판(W)을 열판(15)에 적재하여, 기판(W)이 열판(15)과 제1 거리보다 가까운 제3 거리에 있는 경우 제3 온도 강하량(ΔTc)이 발생한다. 즉, 기판(W)과 열판(15)과의 거리가 가까우면, 기판(W)이 열판(15)에 영향을 더 주기 때문에, 제3 온도 강하량(ΔTc)은 제1 온도 강하량(ΔTa)보다 크게 된다. 이러한 경우, 열판(15)의 시간에 따른 온도 변화는 그래프 c에 따라 움직인다.
여기서, 도 6 내지 도 8을 같이 참조하여, 기판(W)의 휨 상태에 따라서 열판(15)의 온도 변화를 살펴보도록 한다.
도 6을 참조하면, 열판(15) 상에 플랫(flat) 기판(WF)이 적재된다고 가정한다. 플랫 기판(WF)이기 때문에, 열판(15)의 센터 영역(R1)과 기판(W) 사이의 거리, 에지 영역(R2)과 기판(W) 사이의 거리, 에지 영역(R4)과 기판(W) 사이의 거리는 모두 실질적으로 동일한다.
따라서, 플랫 기판(WF)을 열판(15) 상에 적재하면, 센터 영역(R1), 에지 영역(R2), 에지 영역(R4)에서의 시간에 따른 온도변화는, 예를 들어, 도 5의 그래프 a를 따라 움직이게 된다. 여기서, 설명의 편의를 위해서, 센터 영역(R1), 에지 영역(R2), 에지 영역(R4)은 모두 동일한 면적을 갖는다고 가정한다. 센터 영역(R1), 에지 영역(R2), 에지 영역(R4)의 면적이 동일하지 않을 경우, 온도 강하량은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 센터 영역(R1)의 면적이 에지 영역(R2)의 면적보다 넓다면, (플랫 기판(WF)이라고 하더라도) 센터 영역(R1)에서의 온도 강하량은 에지 영역(R2)에서의 온도 강하량보다 작을 수 있다.
도 7을 참조하면, 열판(15) 상에 오목형 기판(WC1)이 적재된다고 가정한다. 오목형 기판(WC1)이기 때문에, 열판(15)의 센터 영역(R1)과 기판(W) 사이의 거리는, 에지 영역(R2)과 기판(W) 사이의 거리, 에지 영역(R4)과 기판(W) 사이의 거리보다 짧다.
따라서, 오목형 기판(WC1)을 열판(15) 상에 적재하면, 센터 영역(R1)에서의 시간에 따른 온도변화는 예를 들어, 도 5의 그래프 c에 따라 움직일 수 있다. 반면, 에지 영역(R2), 에지 영역(R4)에서의 시간에 따른 온도변화는 예를 들어, 도 5의 그래프 b에 따라 움직일 수 있다. 센터 영역(R1)에서의 온도 강하량(ΔTc)은 에지 영역(R2), 에지 영역(R4)에서의 온도 강하량(ΔTb)보다 크다.
오목형 기판(WC1)보다 덜 휘어진 오목형 기판(WC2)가 열판(15) 상에 적재되면, 센터 영역(R1)에서의 시간에 따른 온도변화는 예를 들어, 도 5의 그래프 c에 따라 움직일 수 있다. 반면, 에지 영역(R2), 에지 영역(R4)에서의 시간에 따른 온도변화는 예를 들어, 도 5의 그래프 a에 따라 움직일 수 있다.
도 8을 참조하면, 열판(15) 상에 볼록형 기판(WV1)이 적재된다고 가정한다. 볼록형 기판(WV1)이기 때문에, 열판(15)의 센터 영역(R1)과 기판(W) 사이의 거리는, 에지 영역(R2)과 기판(W) 사이의 거리, 에지 영역(R4)과 기판(W) 사이의 거리보다 길다.
따라서, 볼록형 기판(WV1)을 열판(15) 상에 적재하면, 센터 영역(R1)에서의 시간에 따른 온도변화는 예를 들어, 도 5의 그래프 b에 따라 움직일 수 있다. 반면, 에지 영역(R2), 에지 영역(R4)에서의 시간에 따른 온도변화는 예를 들어, 도 5의 그래프 c에 따라 움직일 수 있다. 센터 영역(R1)에서의 온도 강하량(ΔTb)은 에지 영역(R2), 에지 영역(R4)에서의 온도 강하량(ΔTc)보다 작다.
볼록형 기판(WV1)보다 덜 휘어진 볼록형 기판(WV2)가 열판(15) 상에 적재하면, 센터 영역(R1)에서의 시간에 따른 온도변화는 예를 들어, 도 5의 그래프 b에 따라 움직일 수 있다. 반면, 에지 영역(R2), 에지 영역(R4)에서의 시간에 따른 온도변화는 예를 들어, 도 5의 그래프 a에 따라 움직일 수 있다.
정리하면, 기판(W)을 열판(15) 상에 적재할 때, 센터 영역(R1)에서의 온도 강하량과 에지 영역(R2~R5)에서의 온도 강하량은, 기판(W)의 휨 상태에 따라서 달라진다. 따라서, 컨트롤러(30)는 다수의 영역(R1~R5)에서의 온도 강하량을 기초로 기판(W)의 휨 상태를 판단할 수 있다.
플랫 기판(WF)인 경우, 센터 영역(R1)에서의 온도 강하량과 에지 영역(R2~R5)에서의 온도 강하량 사이의 차이값은 가장 작다.
오목형 기판(WC1), 볼록형 기판(WV1)인 경우, 더 많이 휘어질수록, 센터 영역(R1)에서의 온도 강하량과 에지 영역(R2~R5)에서의 온도 강하량 사이의 차이값의 절대값은 커진다. 예를 들어, 오목형 기판(WC1)의 경우, 센터 영역(R1)에서의 온도 강하량에서 에지 영역(R2~R5)에서의 온도 강하량을 빼면, 양의 차이값을 나타낸다. 반대로, 볼록형 기판(WV1)의 경우, 센터 영역(R1)에서의 온도 강하량에서 에지 영역(R2~R5)에서의 온도 강하량을 빼면, 음의 차이값을 나타낸다.
또한, 컨트롤러(30)는 다수의 에지 영역(R2~R5) 사이의 온도 강하량을 비교함으로써, 오목형 기판(W)/볼록형 기판(W)이 캡(cap) 형태인지, 기둥 형태인지 판단할 수 있다. 예를 들어, 캡 형태는 기판(W)의 모든 에지 영역(R2~R5)이 중심 부분보다 상방향으로 휘어진 것을 의미하고, 기둥 형태는 기판(W)의 일부 에지 영역이 중심 부분보다 상방향으로 휘어지고, 나머지 에지 영역은 휘어지지 않는 것을 의미한다.
모든 에지 영역(R2, R3, R4, R5)에서의 온도 강하량이 거의 비슷하다면, 모든 에지 영역(R2, R3, R4, R5)이 비슷한 만큼 상방향/하방향으로 휘어져 있음을 의미한다. 따라서, 오목형 기판(W)/볼록형 기판(W)이 캡 형태임을 알 수 있다.
또는, 서로 마주보는 에지 영역(R2, R4 또는 R3, R5)에서의 온도 강하량은 비슷하고, 서로 이웃하는 에지 영역(R2, R3 또는 R2, R5)에서의 온도 강하량은 차이가 많이 난다면, 오목형 기판(W)/볼록형 기판(W)은 기둥 형태임을 알 수 있다. 서로 마주보는 에지 영역(R2, R4 또는 R3, R5)에서의 온도 강하량은 비슷하고, 서로 이웃하는 에지 영역(R2, R3 또는 R2, R5)에서의 온도 강하량은 차이가 적다면, 오목형 기판(W)/볼록형 기판(W)은 캡 형태임을 알 수 있다.
즉, 컨트롤러(30)는 서로 마주보는 에지 영역(R2, R4 또는 R3, R5)의 온도 강하량 사이의 차이값과, 서로 이웃하는 에지 영역(R2, R3 또는 R2, R5)의 온도 강하량 사이의 차이값을 기초로, 기판의 구체적인 휨 상태를 판단할 수 있다.
이하 도 9 내지 도 12를 이용하여, 스핀 장치(20)의 구조 및 동작에 대해서 설명한다.
도 9는 도 1에 도시된 스핀 장치의 예시적 개념도이다. 도 10은 회전 속도와 원심력 사이의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 기판의 휨 상태와 회전 속도 사이의 관계를 설명하기 이한 도면이다.
우선, 도 9를 참조하면, 스핀 장치(20)는 기판(W)이 적재될 수 있고 회전이 가능한 지지 유닛(23)과, 지지 유닛(23) 상에서 약액(L)을 도포하는 약액 도포 유닛(21)을 포함한다.
약액 도포 유닛(21)이 지지 유닛(23) 상에 적재된 기판(W) 상에 약액(L)을 도포한 후, 지지 유닛(23)은 회전속도를 높일 수 있다. 도 10에 도시된 것과 같이, 지지 유닛(23)의 회전속도와 원심력은 비례 관계를 갖는다. 즉, 지지 유닛(23)의 회전속도가 증가함에 따라 원심력도 증가하게 된다.
따라서, 기판(W)의 중심 부분에 약액(L)을 분사하더라도, 지지 유닛(23)의 회전속도가 높아지면서 원심력이 커지게 되면, 약액(L)은 기판(W)의 주변 부분까지 전달되어 도포될 수 있다. 원심력의 크기에 따라서, 약액(L)이 기판(W)의 주변 부분까지 전달되는 속도, 기판(W) 상에 도포되는 약액(L)의 두께 등이 변화될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)에서, 판단된 기판(W)의 휨 상태에 따라 기판(W)의 회전속도가 제어된다.
구체적으로 도 11을 참조하면, 기판(WF)의 휨 상태가 플랫형인 경우, 컨트롤러(30)가 회전 속도를 RPM4으로 조절하면, 기설정된 시간 안에 기설정된 두께로 약액을 도포할 수 있다고 가정한다.
기판(WC1, WC2)의 휨 상태가 오목형인 경우, 컨트롤러(30)는 회전 속도를 RPM4보다 빠른 RPM5 또는 RPM6으로 조절한다. 오목형 기판(WC1, WC2)은 중심 부분이 주변 부분보다 아래에 있다. 따라서, 플랫 기판(WF)의 회전속도(RPM4)와 동일한 속도로 오목형 기판(WC1, WC2)을 회전시키면, 플랫 기판(WF)의 주변 부분에 도포되는 약액의 두께보다, 오목형 기판(WC1, WC2)의 주변 부분에 도포되는 약액의 두께는 얇을 수 있다. 따라서, 더 빠르게 오목형 기판(WC1, WC2)을 회전시킴으로써 원심력을 더 크게 발생시키고, 그에 따라 오목형 기판(WC1, WC2) 상에 약액을 원하는 두께로 도포할 수 있다.
또한, 휘어진 정도에 따라서 회전속도를 조절해야 한다. 즉, 오목형 기판(WC1)이 오목형 기판(WC2)보다 더 휘어져 있는 경우, 오목형 기판(WC1)의 회전속도(RPM6)는 오목형 기판(WC2)의 회전속도(RPM5)보다 더 빠르게 한다. 이와 같이 함으로써, 오목형 기판(WC1, WC2) 상에 약액을 원하는 두께로 도포할 수 있다.
기판(WV1, WV2)의 휨 상태가 볼록형인 경우, 컨트롤러(30)는 회전 속도를 RPM4보다 더 느린 RPM2 또는 RPM3로 조절한다. 볼록형 기판(WV1, WV2)은 중심 부분이 주변 부분보다 위에 있다. 따라서, 플랫 기판(WF)의 회전속도(RPM4)와 동일한 속도로 볼록형 기판(WV1, WV2)을 회전시키면, 플랫 기판(WF)의 중심 부분에 도포되는 약액의 두께보다, 볼록형 기판(WV1, WV2)의 중심 부분에 도포되는 약액의 두께는 얇을 수 있다. 따라서, 더 느리게 기판(W)을 회전시킴으로써 원심력이 더 작게 발생시키고, 그에 따라 볼록형 기판(WV1, WV2) 상에 약액을 원하는 두께로 도포할 수 있다.
또한, 휘어진 정도에 따라서 회전속도를 조절해야 한다. 즉, 볼록형 기판(WV1)이 볼록형 기판(WV2)보다 더 휘어져 있는 경우, 볼록형 기판(WV1)의 회전속도(RPM2)는 볼록형 기판(WV2)의 회전속도(RPM3)보다 더 느리게 한다. 이와 같이 함으로써, 볼록형 기판(WV1, WV2) 상에 약액을 원하는 두께로 도포할 수 있다.
도 12는 스핀 장치의 예시적 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 약액을 도포하기 전에는, 기판(WF, WC1, WC2, WF1, WF2)의 휨 상태와 무관하게 동일한 회전속도(RPM1)로 기판(WF, WC1, WC2, WF1, WF2)을 회전시킬 수 있다.
기판(WF, WC1, WC2, WF1, WF2)에 약액을 도포한 후에는, 기판(WF, WC1, WC2, WF1, WF2)의 휨 상태에 따라 회전속도가 달라진다.
구체적으로, 기판(WF)의 휨 상태가 플랫형인 경우, 플랫 기판(WF)에 약액(L)이 도포된 후, 도포전 회전속도(RPM1)보다 빠르게, 예를 들어, RPM4의 회전속도로 회전시킨다.
기판(WC2)의 휨 상태가 오목형이고, 기판(WC2)이 제1 크기만큼 휘어진 경우, 기판(WC2)에 약액이 도포된 후 기판(WC2)을 RPM4보다 빠른 제1 회전속도(RPM5)로 회전시킨다.
기판(WC1)의 휨 상태가 오목형이고, 기판(WC1)이 제1 크기보다 큰 제2 크기만큼 휘어진 경우(즉, 기판(WC1)이 기판(WC2)보다 더 휘어진 경우), 기판(WC1)에 약액이 도포된 후 기판을 제1 회전속도(RPM5)보다 더 빠른 제3 회전속도(RPM6)로 회전시킨다.
기판(WV2)의 휨 상태가 볼록형이고, 기판(WV2)이 제3 크기만큼 휘어진 경우, 기판(WV2)에 약액이 도포된 후 기판(WV2)을 RPM4보다 느린 제2 회전속도(RPM3)로 회전시킨다.
기판(WV1)의 휨 상태가 볼록형이고, 기판(WV1)이 제3 크기보다 큰 제4 크기만큼 휘어진 경우(즉, 기판(WV1)이 기판(WV2)보다 더 휘어진 경우), 기판(WV1)에 약액이 도포된 후 기판(WV1)을 제2 회전속도(RPM3)보다 더 느린 제4 회전속도(RPM2)로 회전시킨다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 센싱 장치 11: 히터
13: 온도 센서 15: 열판
20: 스핀 장치 30: 컨트롤러

Claims (8)

  1. 기판의 휨(warpage) 상태를 센싱하여, 센싱 데이터를 생성하는 센싱 장치;
    상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판 상에 약액을 도포하는 스핀 장치; 및
    상기 센싱 장치로부터 상기 센싱 데이터를 제공받아 상기 기판의 휨 상태를 판단하고, 상기 기판의 휨 상태에 따라 상기 스핀 장치에서의 상기 기판의 회전속도를 제어하는 컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 기판의 휨 상태가 오목형인 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제1 회전속도로 회전시키고,
    상기 기판의 휨 상태가 볼록형인 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 상기 제1 회전속도보다 느린 제2 회전속도로 회전시키는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 센싱 장치는 열판(hot plate)를 포함하고,
    상기 열판은 다수의 영역으로 구분되며, 상기 각 영역의 온도를 측정하는 다수의 온도 센서를 포함하고, 상기 다수의 온도 센서는, 상기 기판을 상기 열판에 적재할 때, 상기 다수의 영역에서의 온도 강하량을 센싱하고,
    상기 기판의 휨 상태는, 상기 다수의 영역에서의 온도 강하량을 기초로 판단되는 기판 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다수의 영역은 센터 영역과 에지 영역을 포함하고,
    상기 센터 영역의 제1 온도 강하량과, 상기 에지 영역의 제2 온도 강하량 사이의 차이값을 기초로 상기 기판의 휨 상태가 판단되는 기판 처리 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 다수의 영역은, 센터 영역과 다수의 에지 영역을 포함하고,
    서로 마주보는 에지 영역의 온도 강하량 사이의 차이값과, 서로 이웃하는 에지 영역의 온도 강하량 사이의 차이값을 기초로, 상기 기판의 휨 상태가 판단되는 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 기판의 휨 상태가 오목형이고, 상기 기판이 제1 크기만큼 휘어진 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제1 회전속도로 회전시키고,
    상기 기판의 휨 상태가 오목형이고, 상기 기판이 상기 제1 크기보다 큰 제2 크기만큼 휘어진 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제1 회전속도보다 더 빠른 제3 회전속도로 회전시키는 기판 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 기판의 휨 상태가 볼록형이고, 상기 기판이 제3 크기만큼 휘어진 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제2 회전속도로 회전시키고,
    상기 기판의 휨 상태가 볼록형이고, 상기 기판이 상기 제3 크기보다 큰 제4 크기만큼 휘어진 경우, 상기 스핀 장치에서 상기 기판에 약액이 도포된 후 상기 기판을 제2 회전속도보다 더 느린 제4 회전속도로 회전시키는 기판 처리 장치.
  8. 다수의 영역으로 구분되며, 각 영역의 온도를 측정할 수 있는 열판을 이용하여 기판의 휨 상태를 판단하고, 도포 공정에서 사용되는 지지유닛의 회전수를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터 기억 매체로서,
    상기 기판의 휨 상태를 판단하는 것은, 상기 열판에 기판을 적재하였을 때 상기 다수의 영역의 온도 강하량을 기초로 판단하고,
    상기 지지유닛의 회전수를 제어하는 것은, 상기 기판의 휨 상태가 오목형일 때 상기 지지유닛을 제1 회전속도로 회전하도록 제어하고, 상기 기판의 휨 상태가 볼록형일 때 상기 지지유닛을 상기 제1 회전속도보다 느린 제2 회전속도로 회전하도록 제어하는 컴퓨터 기억 매체.
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