KR102344530B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 상기 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스;를 포함하되, 상기 지지 유닛은, 기판을 지지하고, 핀 홀이 형성되는 지지체; 상기 핀 홀에 제공되고, 상기 기판에 접촉되는 복수의 리프트 핀; 및 상기 리프트 핀을 상하방향으로 승하강시키는 구동부;를 포함하고, 상기 기판 처리 장치는, 상기 지지 유닛의 상부에 설치되어 승강 상태의 상기 리프트 핀 상에 놓인 대상물을 촬영하는 촬영 장치; 그리고 상기 촬영 장치로 촬영한 이미지를 통해 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 상기 대상물의 수평 여부를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 기판 처리 장치 내의 리프트 핀의 수평 정렬 방법에 관한 발명이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 다양한 공정들이 단계별로 진행된다. 각각의 공정은 서로 상이한 장치에서 진행되며, 반송로봇은 기판을 각각의 장치 간에 반송한다. 또한 각각의 장치에는 반송로봇으로부터 기판을 인수받거나 인계하는 핀 어셈블리가 제공된다. 이때 핀 어셈블리에는 기판을 반송로봇 으로부터 인수받거나 반송로봇으로 인계하기 위한 리프트 핀이 제공된다.
공정 처리 과정에서 기판을 감싸는 포커스 링의 식각에 따른 생산성의 저하를 방지하기 위하여 포커스 링의 식각량을 보상하기 위한 방법으로 포커스 링을 들어올려 사용하는 기술이 필요하다. 또한 리프트 핀을 이용하여 웨이퍼를 들어올리는 기술도 공정 처리 과정에서 요구된다.
포커스 링 또는 웨이퍼를 들어올려 사용하기 위해서는 수평이 유지되는 것이 중요하며, 이를 위하여 리프트 핀의 수평 정렬을 확보하는 것이 요구된다.
본 발명에서는 리프트 핀의 수평 방향 정렬을 수행할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 함이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기판 처리 장치가 개시된다.
상기 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스;를 포함하되, 상기 지지 유닛은, 기판을 지지하고, 핀 홀이 형성되는 지지체; 상기 핀 홀에 제공되고, 상기 기판에 접촉되는 복수의 리프트 핀; 및 상기 리프트 핀을 상하방향으로 승하강시키는 구동부;를 포함하고, 상기 기판 처리 장치는, 상기 지지 유닛의 상부에 설치되어 승강 상태의 상기 리프트 핀 상에 놓인 대상물을 촬영하는 촬영 장치; 그리고 상기 촬영 장치로 촬영한 이미지를 통해 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 상기 대상물의 수평 여부를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 구동부는 상기 복수의 리프트 핀을 각각 구동할 수 있도록 대응하는 개수로 제공될 수 있다.
상기 대상물은 반복되는 패턴을 포함하는 웨이퍼일 수 있다.
일 예시에 따르면 상기 대상물은 격자 무늬 웨이퍼일 수 있다.
상기 제어부는 상기 지지체 상에 위치한 상기 대상물을 상기 촬영 장치를 통해 촬영한 이미지를 기준 이미지로 설정하고, 상기 기준 이미지는 상기 리프트 핀이 하강 상태에서 촬영되며, 상기 기준 이미지에 포함되는 대상물의 패턴과 상기 촬영 장치로 촬영한 승강 상태의 상기 리프트 핀 상에 놓인 대상물의 패턴을 비교하여, 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 상기 대상물의 수평 여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 대상물의 패턴의 간격 또는 형상 또는 크기의 변화를 통해 수평 여부를 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 촬영 장치로 촬영한 이미지에 포함되는 대상물의 패턴이 상기 기준 이미지에 포함되는 대상물의 패턴 비교하여 변형이 있는 경우 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물이 기울어진 것으로 판단하고, 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물이 수평을 이루도록 상기 리프트 핀을 구동하는 상기 구동부를 각각 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물이 수평이 되도록 정렬한 뒤에, 상기 대상물을 상기 공정 챔버에서 반출시키고, 상기 공정 챔버에서 처리하고자 하는 웨이퍼를 삽입하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물이 수평이 되도록 정렬한 뒤에, 상기 대상물을 상기 공정 챔버에서 반출시키고, 상기 공정 챔버에서 처리하고자 하는 웨이퍼를 감싸는 포커스 링을 삽입하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 기판 처리 방법이 개시된다.
지지 유닛을 포함하는 기판 처리 장치에서 기판을 처리하는 방법에 있어서, 대상물을 상기 지지 유닛이 포함하는 복수의 리프트 핀의 상부에 안착시키는 단계; 상기 지지 유닛의 상부에 설치된 촬영 장치를 통해 승강 상태의 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물의 이미지를 획득하는 단계; 상기 획득한 이미지에 포함되는 대상물의 패턴의 변형 여부를 통해 상기 안착된 대상물의 기울어짐 여부를 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 대상물을 상기 지지 유닛이 포함하는 지지체의 상부에 안착된 상태에서 촬영하여 기준 이미지로 설정하는 단계; 를 포함하고, 상기 기준 이미지로 설정하는 단계는 상기 복수의 리프트 핀이 하강 상태에서 촬영될 수 있다.
상기 기준 이미지에 포함되는 대상물의 패턴과 비교하여 상기 획득한 이미지에 포함되는 대상물의 패턴이 변형된 것으로 판단된 경우 대상물이 기울어진 것으로 판단하는 단계; 및 상기 대상물이 수평을 이루도록 상기 복수의 리프트 핀을 각각 구동하는 구동부를 조절하여 수평을 정렬하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 대상물이 수평하게 정렬되는 단계; 상기 대상물을 챔버 외부로 반출하는 단계; 및 공정 처리하고자 하는 웨이퍼를 챔버 내부로 반송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 대상물이 수평하게 정렬되는 단계; 상기 대상물을 챔버 외부로 반출하는 단계; 및 상기 챔버에서 처리하고자 하는 웨이퍼를 감싸는 포커스 링을 챔버 내부로 반송하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 대상물은 격자 무늬 웨이퍼일 수 있다.
본 발명에서는 리프트 핀의 수평 정렬을 수행할 수 있는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명에서는 챔버 내에서 공정 처리가 진행되기 전에 반복되는 패턴이 존재하는 웨이퍼를 이용하여 리프트 핀의 수평 정렬을 수행할 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 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물인 격자무늬 웨이퍼를 나타내는 도면이며, 도 3(b)는 도 3(a)에 따른 격자무늬 웨이퍼가 기울어짐으로 인해 무늬의 형태가 변형된 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 리프트 핀의 수평이 어긋난 것을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 리프트 핀의 수평을 구동부를 통해 정렬하는 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 순서도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
본 발명의 실시예에서는 플라즈마 상태의 공정가스를 이용하여 기판(W)을 식각하는 기판 처리 장치 및 방법에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용하여 공정을 수행하는 장치 및 방법이라면 다양하게 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 챔버(100), 가스 공급 유닛(400), 플라즈마 소스(500), 지지 유닛(200), 제어부(290) 및 촬영 장치(1000)를 포함한다.
챔버(100)는 내부에 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 챔버(100)는 원통 형상의 금속 재질로 제공될 수 있다. 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 펌프(104)가 장착된 배기라인과 연결된다. 펌프(104)는 배기라인을 통해 챔버(100)의 내부에 진공압을 제공한다. 공정 진행 중에 발생되는 부산물 및 챔버(100) 내에 머무르는 공정가스는 배기홀(102)을 통해 챔버(100)의 외부로 배출된다. 또한 챔버(100)의 내부는 배기홀(102)을 통해 소정 압력으로 감압된다. 챔버(100)의 일측벽에는 개구(106)가 형성된다. 개구(106)는 기판(W)이 반입 또는 반출되는 통로로서 기능한다. 개구(106)는 챔버(100)의 외측벽에 제공되는 도어(108)에 의해 개폐된다.
가스 공급 유닛(400)은 챔버(100)의 내부에 공정가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(400)은 가스 저장부(450), 가스 공급 라인(410), 그리고 가스 유입 포트(430)를 포함한다. 가스 유입 포트(430)는 챔버(100)의 상부벽에 설치된다. 가스 공급 라인(410)은 가스저장부(450)와 가스유입포트(430)를 연결한다. 가스 저장부(450)에 저장된 공정 가스는 가스 공급 라인(410)을 통해 가스 유입 포트(430)으로 공급한다. 가스 공급 라인(410)에는 밸브가 설치되어 그 통로를 개폐하거나, 그 통로에 흐르는 가스의 유량을 조절할 수 있다.
플라즈마 소스(500)는 가스 유입 포트(430)로 공급되는 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(500)로는 유도결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 플라즈마 소스(500)는 안테나(510) 및 전원을 포함한다. 안테나(510)는 챔버(100)의 외측 상부에 배치된다. 안테나(510)는 복수 회 감기는 나선 형상으로 제공된다. 안테나(510)는 전원(530)과 연결되고, 전원(530)으로부터 고주파 전력을 인가 받는다. 안테나(510)에 고주파 전력이 인가되면, 챔버(100)의 내부에는 전계를 형성하는 방전공간이 제공된다. 전계는 방전공간에 공급되는 공정가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다.
지지 유닛(200)은 챔버(100)의 내부에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전척으로 제공될 수 있다. 선택적으로 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑 등과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다. 선택적으로 기판은 별도의 외력 제공없이 지지 유닛 상에 놓여질 수 있다.
지지 유닛(200)은 지지체(210), 베이스(230), 포커스링, 배플, 그리고 핀부재를 포함한다.
지지체(210)에는 기판(W)이 직접 놓인다. 지지체(210)은 원판 형상으로 제공된다. 지지체에는 복수의 핀 홀(220)들이 형성된다. 예컨대, 핀 홀들은 3 개일 수 있다. 각각의 핀홀(220)은 그 길이방향이 상하방향으로 제공된다. 각각의 핀 홀(220)은 그 길이가 지지체의 상단에서 하단까지 연장되도록 제공된다. 지지체(210)의 내부에는 하부전극(212)이 설치된다. 하부전극(212)은 챔버(100) 외부에 위치되는 하부전원(213)과 전기적으로 연결된다. 하부전원(213)은 하부전극(212)에 전류를 인가한다. 하부전극(212)에 전류가 인가되면, 기판(W)과 하부전극(212) 사이에는 전기력이 발생되고, 기판(W)은 지지체(210)에 흡착될 수 있다. 지지체(210)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(214)가 설치된다. 히터(214)는 공정 진행 중에 기판(W)을 공정 온도로 유지시킨다. 히터(214)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다.
베이스(230)는 지지체(210)을 지지한다. 베이스(230)는 지지체(210)의 아래에 위치되며, 지지체(210)과 고정결합된다. 베이스(230)의 상면은 그 중앙영역이 가장자리영역에 비해 높도록 단차진 형상을 가진다. 베이스(230)는 그 상면의 중앙영역이 지지체(210)의 저면에 대응하는 크기를 가진다. 베이스에는 지지체의 핀홀들 각각이 아래방향을 따라 베이스의 하단까지 연장되게 핀홀(220)들이 형성된다. 베이스(230)의 내부에는 냉각유로(232)가 형성된다. 냉각유로(232)는 냉각유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각유체는 냉각유로(232)가 흐르는 동안 기판(W)을 공정 온도로 유지시킬 수 있다. 냉각유로(232)는 베이스(230)의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 냉각유로(232)는 지지체(210)에 제공될 수 있다.
포커스 링(220)은 챔버(100) 내에 공급된 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 포커스링(220)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 포커스링(220)은 베이스의 상면 가장자리 영역에 위치된다. 포커스링(220)은 지지체(210) 및 이에 놓인 기판(W)을 감싸도록 제공된다.
배플(300)은 챔버(100)의 외부로 배기되는 공정가스의 유량을 최소화한다. 배플(300)은 지지유닛(200)과 챔버(100) 사이에 제공된다. 배플(300)은 환형의 링 형상을 가진다. 배플(300)에는 상하방향으로 관통되는 관통홀(302)들이 복수 개로 형성된다. 챔버(100) 내에 공정 부산물은 관통홀(302)들을 통해 배기홀(102)로 배기된다.
핀부재(250)는 반송로봇(미도시)로부터 기판(W)을 인수받아 지지체(210)에 로딩하거나, 지지체(210)으로부터 기판(W)을 언로딩하여 반송로봇(미도시)으로 기판을 인계한다. 핀부재(250)는 리프트핀(252,254), 받침대, 그리고 구동부(270)를 포함한다. 리프트핀(252,254)은 복수 개로 제공된다. 리프트핀(252,254)은 그 길이방향이 상하방향으로 제공되는 핀 형상을 가진다. 리프트핀(252,254)은 핀홀(220)들에 각각 삽입된다. 리프트핀(252,254)은 핀홀(220)에서 상하방향으로 이동 가능하다. 리프트핀(252,254)은 접촉부와 지지부를 가진다. 접촉부는 리프트핀(252,254)의 상부영역에 제공된다. 접촉부는 기판(W)과 직접 접촉되는 영역이다. 일 예에 의하면, 접촉부는 탄성을 가질 수 있다. 접촉부는 지지체(210)에 안착된 기판(W)의 저면과 접촉될 수 있다. 지지부는 접촉부로부터 아래로 길게 연장된다. 지지부는 베이스(230)의 핀홀(220)로부터 아래로 돌출되게 제공된다. 접촉부 및 지지부는 도전성 재질로 제공될 수 있다. 받침대는 복수 개의 리프트핀(252,254) 각각을 지지할 수 있다. 받침대(260)는 베이스(230)의 아래에서 리프트핀(252,254) 각각의 저면에 결합될 수 있다. 구동부(270)는 받침대(260)를 상하방향으로 이동시킨다. 일 예시에 의하면, 구동부(270)는 공정이 진행되는 중에 리프트핀들(252,254)과 기판(W)이 서로 접촉되도록 리프트핀(252,254)을 이동시킨다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 지지 유닛(200)의 상부면을 촬영하는 촬영 장치(1000)를 포함할 수 있다. 촬영 장치(1000)는 리프트 핀의 승강 상태에서의 리프트 핀 상에 놓인 대상물을 촬영할 수 있다. 또는 촬영 장치(1000)는 리프트 핀의 하강 상태에서의 지지체 상에 놓인 대상물을 촬영할 수 있다. 촬영 장치(1000)는 기판 처리 장치 내부에 포함될 수 있다. 촬영 장치(1000)는 카메라일 수 있다.
촬영 장치(1000)는 지지 유닛(200)의 상부면에 안착되는 웨이퍼가 촬영 장치(1000)의 중심에 오는 위치에 배치될 수 있다. 촬영 장치(1000)는 웨이퍼가 안착되는 위치의 중심부의 상부면에 위치할 수 있다. 그러나 촬영 장치(1000)는 웨이퍼를 관찰할 수 있는 위치라면 어디에나 배치될 수 있다. 촬영 장치(1000)는 다수 개로 제공될 수도 있다. 촬영 장치가 촬영하는 대상물이 되는 복수의 반복되는 패턴을 가지는 웨이퍼는 지지 유닛(200) 상에 안착될 수 있다. 일 예시에 따르면 대상물은 리프트 핀 위에 올려질 수 있다. 대상물은 승강 상태의 리프트 핀 상에 놓여질 수 있다. 또는 대상물은 하강 상태의 리프트 핀 상에 놓여질 수 있다. 이는 지지체 상에 올려진 상태와 같다. 이는 도 1에 도시된 상태와 동일하다.
촬영 장치(1000)는 제어부(290)와 연결될 수 있다. 촬영 장치(1000)에서 촬영된 이미지는 제어부(290)로 송부될 수 있다. 제어부(290)는 촬영 장치(1000)에서 촬영된 이미지에서 대상물에 대한 부분만을 추출할 수 있다. 제어부(290)에는 리프트 핀의 수평 여부를 판단할 시에 기준이 되는 이미지가 저장되어 있을 수 있다. 기준이 되는 이미지는, 리프트 핀이 제거된 상태 또는 하강한 상태에서의 지지체 위에 올려진 대상물을 기준으로 촬영한 이미지일 수도 있고, 격자 무늬 웨이퍼 그 자체일 수도 있다. 제어부(290)는 기준이 되는 이미지와 리프트 핀의 승강 상태에서 촬영 장치(1000)에서 촬영된 이미지를 비교할 수 있다. 기준이 되는 이미지와 리프트 핀의 승강 상태에서 촬영 장치(1000)에서 촬영된 이미지 모두 반복되는 패턴이 포함되는 웨이퍼를 포함할 수 있다.
제어부(290)는 촬영 장치(1000)로부터 촬영한 이미지를 전달받아 그 결과에 따라 구동부(270)를 제어한다. 제어부(290)는 촬영 장치(1000)를 통해 촬영한 이미지를 통해 리프트 핀의 수평 여부를 판단하고, 리프트 핀이 수평 상태가 아니라고 판단되는 경우 구동부(270)를 제어하여 리프트 핀(252,254)을 승강 또는 하강 시킬 수 있다. 즉 제어부(290)는 리프트 핀의 승강 여부를 판단할 수 있다. 보다 구체적인 제어부(290)의 제어 방법은 후술한다.
본 발명에서는 공정 처리 전에 수평 상태를 확인하기 위하여 대상물을 사용할 수 있다. 대상물은 반복되는 패턴을 가지는 웨이퍼일 수 있다. 별도의 웨이퍼는 격자 무늬를 가지는 웨이퍼일 수 있다.
반복되는 패턴을 가지는 웨이퍼의 경우, 패턴이 동일하게 형성되므로 리프트 핀이 수평을 유지하는 경우에는 웨이퍼에 형성된 패턴의 크기 및 패턴 간의 간격이 모두 동일하게 형성된다. 그러나, 리프트 핀의 수평이 유지되지 아니한 경우에는 웨이퍼는 기울어지게 된다. 따라서, 반복되는 패턴을 가지는 웨이퍼를 같은 위치에서 촬영하더라도, 리프트 핀의 수평이 어긋나는 경우에는 웨이퍼에 형성된 격자 패턴의 형상이나 크기, 패턴 간 간격 등에 있어 변화가 발생하게 된다. 이러한 변화를 감지하여 리프트 핀의 수평 정렬 여부를 판단하고, 수평이 어긋난 경우 구동부를 통해 리프트 핀이 수평이 되도록 정렬할 수 있다.
도 3(a)는 본 발명에서 사용하는 반복되는 패턴을 가지는 웨이퍼의 일 예시를 나타낸다. 도 3(a)에 따르면, 패턴을 가지는 웨이퍼는 격자무늬 웨이퍼일 수 있다. 격자무늬는 각각 간격이 동일하고, 격자의 크기가 동일하게 제공될 수 있다. 도 3(b)는 도 3(a)에 따른 격자 무늬 웨이퍼를 촬영 장치(1000)로 촬영했을 때 리프트 핀이 수평이 맞지 아니하여 촬영한 격자 무늬 웨이퍼에 형성된 격자 패턴의 형상 및 크기, 간격 등이 다르게 나타나는 것을 도시한다.
도 3(a)와 비교한 경우, 수평 정렬이 이루어진 상태이기 때문에 좌우 또는 상하의 격자의 무늬의 간격이 일정하며, 격자 자체의 크기도 동일하게 제공된다. 그러나 도 3(b)에 따르면, 한 방향으로 기울어진 상태에서는 격자무늬의 간격이 일정하지 않게 된다. 이러한 간격 변화를 이용하여 리프트 핀의 기울어짐 여부를 판단할 수 있다.
제어부(290)는 이러한 변화를 감지하는 경우 리프트 핀의 수평이 어긋난 것으로 판단하고, 리프트 핀과 연결된 구동부의 제어를 통해 리프트 핀의 수평을 맞출 수 있도록 제어할 수 있다.
리프트 핀(252, 254, 256) 각각은 구동부(270a, 270b, 270c)와 연결됨으로써, 각각의 리프트 핀(252, 254, 256)의 높이를 독립적으로 조절하는 것이 가능하다. 리프트 핀(252, 254, 256) 은 3개로 제공될 수 있다. 구동부(270a, 270b, 270c)는 리프트 핀(252, 254, 256)에 대응되는 개수로 각각 제공될 수 있다. 구동부(270a, 270b, 270c)는 각각의 리프트 핀(252, 254, 256)과 연결되어 3개로 제공될 수 있다. 리프트 핀(252, 254, 256)은 웨이퍼를 기준으로 각각 3분의 1로 나누어진 영역을 하나씩 지지하는 위치에 제공될 수 있다.
도면 상에는 도시되지 아니하였으나, 리프트 핀은 기판을 상하로 이동시키는 구성 뿐 아니라, 포커스 링을 상하로 이동시키는 구성으로 제공될 수도 있다.
기판을 이동시키는 리프트 핀과, 포커스 링을 상하로 이동시키는 리프트 핀은 각각 독립적으로 제어될 수 있다.
리프트 핀의 정렬을 위해 제공되는 복수의 반복되는 패턴을 가지는 웨이퍼, 즉 대상물은 기판을 이동시키는 리프트 핀과 포커스 링을 상하로 이동시킬 수 있는 리프트 핀이 제공되는 구성을 모두 포함하는 넓이로 제공될 수 있다.
이하에서는 제어부(290)가 리프트 핀(252, 254, 256)을 제어하는 방법에 대해 구체적으로 설명한다.
리프트 핀의 수평 여부를 판단하는 방법은 기준이 되는 이미지에서의 웨이퍼의 패턴과 촬영한 이미지에서의 웨이퍼의 패턴을 비교하여 변경되는 경우 리프트 핀이 수평이 어긋난 것으로 판단한다. 웨이퍼의 패턴의 크기 및 간격은, 웨이퍼가 기울어지지 않는 경우에는 변경되지 아니한다. 웨이퍼가 같은 높이 상에서 회전하는 경우 정사각형 모양의 격자 무늬가 마름모 꼴의 형태로 나타날 수는 있으나, 격자 무늬 자체의 크기 및 간격은 동일한 촬영 위치에서는 기울어지지 않는 경우 변경되지 아니한다.
따라서 격자 사이의 거리가 변경되거나, 혹은 격자 무늬의 변형이 나타나거나, 격자 무늬의 크기가 작아지는 등의 변화가 나타나는 경우 리프트 핀이 수평이 어긋난 것이다.
격자 무늬의 크기가 변경되거나, 격자 무늬 사이의 간격이 변화되었다는 것은 해당 격자가 포함되는 부분의 기울어짐이 발생하였다는 의미이다.
격자 무늬의 크기가 커지거나, 간격이 넓어진 것은 해당 격자가 포함되는 부분 쪽으로 기판이 더 가깝게 이동했다는 뜻이다. 격자 무늬의 크기가 작아지거나, 간격이 좁아진 것은 해당 격자가 포함되는 부분 쪽으로 기판이 더 멀리 이동했다는 뜻이다.
따라서 격자 무늬의 변경 여부에 따라 격자 무늬가 커진 부분을 지지하는 리프트 핀의 높이는 좀 더 낮추도록 구동부(270a, 270b, 270c)를 제어할 수 있다. 격자 무늬가 작아진 부분을 지지하는 리프트 핀의 높이는 좀 더 높이도록 구동부(270a, 270b, 270c)를 제어할 수 있다. 이와 같이 비율에 따라 변형된 부분에 위치하는 리프트 핀의 높이를 조절하는 것을 통해 리프트 핀의 수평을 맞출 수 있다.
또는 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 격자 무늬의 변형에 따른 웨이퍼의 기울기를 계산하여, 이를 리프트 핀을 통해 조절함으로써 웨이퍼의 수평 상태를 조절하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 촬영 장치(1000)는 기판 처리 장치 내의 위쪽 중앙부에 하나로 제공될 수 있다. 이러한 경우 촬영 장치(1000)는 기판의 위쪽 중앙부에서 기판의 전체적인 형상을 촬영할 수 있다.
이러한 경우 촬영 장치(1000)는 촬영 대상이 되는 기판과 각도가 수직하게 형성되어, 촬영 장치(1000)에서 기준이 되는 웨이퍼는 격자 무늬의 간격이 일정한 웨이퍼일 수 있다. 이는 도 3(a)와 같은 기준 이미지를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 촬영 장치(1000)는 기판 처리 장치 내의 지지 유닛 상부의 끝단부에 복수 개로 제공될 수 있다. 일 예시에 따르면, 촬영 장치(1000)는 기판 처리 장치의 상부면의 양 모서리 부에 제공될 수 있다. 이러한 경우 촬영 장치(1000)는 비스듬한 측면에서 기판을 사선으로 촬영할 수 있다.
이러한 경우 촬영 장치(1000)가 촬영 대상이 되는 기판과 각도가 수직하지 않다. 따라서 격자 무늬가 변형이 되었는지 여부를 판단하는 기준이 되는 이미지에서의 웨이퍼의 격자 무늬는 일정하지 않게 나타날 수 있다. 그러나 리프트 핀의 하강 상태에서 촬영을 수행할 경우 수평이 정렬된 상태이기 때문에, 해당 이미지를 수평 기준 이미지로 설정하고, 해당 기준 이미지와 다르게 되는 경우 수평 정렬이 어긋난 것으로 판단할 수 있다.
촬영 장치(1000)의 위치에 따라 기준으로 설정되는 이미지는 각각 변경될 수 있다. 촬영 장치(1000)가 기판 처리 장치 내에 설치되면, 리프트 핀이 하강된 상태에서 지지체 상에 위치한 복수의 반복되는 패턴을 가진 웨이퍼를 촬영함으로써 기준 이미지로 설정한다. 지지체 상에 위치하는 웨이퍼는 수평이 맞추어진 상태이기 때문에 이를 기준으로 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에서 리프트 핀의 수평이 어긋난 것을 나타내는 도면이다. 이해를 돕기 위해 과장하여 표현하였다.
도 4에 따르면, 리프트 핀(252, 254, 256)은 각각 다른 높이로 정렬되어 있다. 오른쪽 방향으로 갈수록 리프트 핀(252, 254, 256)의 높이가 낮아지도록 형성된 상태임을 확인할 수 있다. 이를 통해 리프트 핀 상에 반복되는 패턴을 포함하는 웨이퍼를 올려놓을 경우, 웨이퍼(W')는 기울어진 상태로 안착되게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에서 제어부(290)를 통해 리프트 핀의 수평을 정렬하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
웨이퍼(W')의 정중앙부의 상부에 촬영 장치(1000)가 포함된 경우를 일 예시로 들어 설명한다. 리프트 핀(256)이 보다 낮은 높이로 설정되어, 촬영 장치(1000)로 촬영한 이미지에 나타나는 웨이퍼에서의 리프트 핀(256) 부분에 따른 격자 무늬 부분이 보다 작게 보일 것이며, 리프트 핀(252) 부분에 따른 격자 무늬 부분은 보다 크게 보일 것이다. 따라서 리프트 핀(256) 부분에 따른 격자 무늬 부분을 지지하는 리프트 핀과 연결된 구동부(270c)에서는 높이를 높이도록 제어하고, 리프트 핀(252) 부분에 따른 격자 무늬 부분을 지지하는 리프트 핀과 연결된 구동부(270a)에서는 높이를 낮추도록 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 순서도를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 처리 전의 리프트 핀의 수평을 정렬하는 과정에서 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 반복되는 패턴을 가지는 웨이퍼를 이용하여 리프트 핀의 수평을 정렬한 후에, 공정 처리하고자 하는 웨이퍼를 인가함으로써 리프트 핀의 수평 여부를 먼저 처리한 후 공정 처리가 진행될 수 있도록 할 수 있다. 이로 인해 공정 처리 과정에서의 효율성을 더 높이고, 수평이 아니어서 발생하게 되는 부작용들을 해결할 수 있는 효과가 있다. 리프트 핀은 웨이퍼를 이송하는 등의 과정에서 사용하게 되는데, 만일 완벽하게 수평이 정렬되지 아니한 상태에서 리프트 핀을 사용하는 경우에는 이송 과정에서 웨이퍼가 이탈하는 문제점 등이 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 이러한 문제점을 방지할 수 있고, 보다 안정적으로 기판의 이송 및 반송이 가능하도록 도울 수 있다.
기판 처리 방법은 공정 처리 전에 반복되는 패턴을 가지는 웨이퍼를 이용하여 리프트 핀의 수평 여부를 정렬할 수 있다.
반복되는 패턴을 포함되는 웨이퍼를 지지 유닛 상에 안착시킬 수 있다. 지지 유닛 상의 지지체 상에 웨이퍼를 안착시켜, 기준이 되는 이미지를 얻을 수 있다. 즉 리프트 핀의 하강 상태에서의 촬영 이미지를 통해 기준 이미지를 형성할 수 있다. 이는 촬영 장치(1000)로 촬영되어, 제어부(290)로 송부될 수 있다. 그 후 리프트 핀을 상승시켜, 촬영장치를 통해 상승 상태에서의 리프트 핀 상에 위치하는 웨이퍼의 이미지를 촬영하여 제어부(290)로 송부할 수 있다. 제어부(290)는, 기준이 되는 이미지에서의 웨이퍼와 촬영장치를 통해 리프트 핀 상에 위치하는 웨이퍼를 비교하여 해당 웨이퍼의 격자 무늬의 변형이나, 간격의 변형 여부를 통해 리프트 핀의 수평 여부를 판단한다. 수평이 되지 않는 경우 구동부를 통해 리프트 핀의 수평을 정렬할 수 있다.
전술한 바와 같이 지지 유닛에 포함되는 리프트 핀의 수평 정렬이 완료되면, 수평 정렬에 사용되었던 반복되는 패턴이 포함되는 웨이퍼는 챔버 외부로 반송될 수 있다. 제어부(290)는 리프트 핀을 통해 수평 정렬을 완료한 값을 기억할 수 있다. 리프트 핀은 수평 정렬이 완료된 이후 고정된 상태로 공정 처리가 될 웨이퍼가 반입될 때까지 높이가 변경되지 아니하고 제공되어 있을 수 있다.
그대로 위치한 리프트 핀 상에 공정 처리 대상이 되는 웨이퍼가 제공됨으로써, 안정적으로 웨이퍼를 정전 척 상에 인가할 수 있다. 포커스 링의 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명에서 제공되는 도면은 본 발명의 최적의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
200 : 지지 유닛
252, 254, 256 : 리프트 핀
270a, 270b, 270c : 구동부
290 : 제어부
W': 대상물
1000 : 촬영 장치

Claims (15)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는,
    내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 공정 가스로부터 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 소스;를 포함하되,
    상기 지지 유닛은,
    기판을 지지하고, 핀 홀이 형성되는 지지체;
    상기 핀 홀에 제공되고, 상기 기판에 접촉되는 복수의 리프트 핀; 및
    상기 리프트 핀을 상하방향으로 승하강시키는 구동부;를 포함하고,
    상기 기판 처리 장치는,
    상기 지지 유닛의 상부에 설치되어 승강 상태의 상기 리프트 핀 상에 놓인 대상물을 촬영하는 촬영 장치; 그리고
    상기 촬영 장치로 촬영한 이미지를 통해 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 상기 대상물의 수평 여부를 판단하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 지지체 상에 위치한 상기 대상물을 상기 촬영 장치를 통해 촬영한 이미지를 기준 이미지로 설정하고, 상기 기준 이미지는 상기 리프트 핀이 하강 상태에서 촬영되며, 상기 기준 이미지에 포함되는 대상물에 대한 부분만을 추출한 패턴과 상기 촬영 장치로 촬영한 승강 상태의 상기 리프트 핀 상에 놓인 대상물에 대한 부분만을 추출한 패턴을 비교하여, 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 상기 대상물의 수평 여부를 판단하고,
    상기 대상물은,
    반복되는 패턴을 포함하는 웨이퍼인 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 복수의 리프트 핀을 각각 구동할 수 있도록 대응하는 개수로 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    상기 대상물은 격자 무늬 웨이퍼인 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 대상물의 패턴의 간격 또는 형상 또는 크기의 변화를 통해 수평 여부를 판단하는 기판 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 촬영 장치로 촬영한 이미지에 포함되는 대상물의 패턴이 상기 기준 이미지에 포함되는 대상물의 패턴 비교하여 변형이 있는 경우 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물이 기울어진 것으로 판단하고,
    상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물이 수평을 이루도록 상기 리프트 핀을 구동하는 상기 구동부를 각각 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물이 수평이 되도록 정렬한 뒤에,
    상기 대상물을 상기 공정 챔버에서 반출시키고,
    상기 공정 챔버에서 처리하고자 하는 웨이퍼를 삽입하도록 제어하는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물이 수평이 되도록 정렬한 뒤에,
    상기 대상물을 상기 공정 챔버에서 반출시키고,
    상기 공정 챔버에서 처리하고자 하는 웨이퍼를 감싸는 포커스 링을 삽입하도록 제어하는 기판 처리 장치.
  10. 지지 유닛을 포함하는 기판 처리 장치에서 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    대상물을 상기 지지 유닛이 포함하는 복수의 리프트 핀의 상부에 대상물을 안착시키는 단계;
    상기 지지 유닛이 포함하는 지지체의 상부에 안착된 상태의 상기 대상물을 촬영하여 기준 이미지로 설정하는 단계;
    상기 지지 유닛의 상부에 설치된 촬영 장치를 통해 승강 상태의 상기 복수의 리프트 핀 상에 놓인 대상물에 대한 부분만을 추출한의 이미지를 획득하는 단계; 및
    상기 획득한 이미지에 포함되는 대상물의 패턴의 변형 여부를 통해 상기 안착된 대상물의 기울어짐 여부를 판단하는 단계; 를 포함하고,
    상기 기준 이미지로 설정하는 단계는,
    상기 복수의 리프트 핀이 하강 상태에서 촬영되며,
    상기 대상물은,
    격자 무늬 웨이퍼인 기판 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기준 이미지에 포함되는 대상물의 패턴과 비교하여 상기 획득한 이미지에 포함되는 대상물의 패턴이 변형된 것으로 판단된 경우 대상물이 기울어진 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 대상물이 수평을 이루도록 상기 복수의 리프트 핀을 각각 구동하는 구동부를 조절하여 수평을 정렬하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 대상물이 수평하게 정렬되는 단계;
    상기 대상물을 챔버 외부로 반출하는 단계; 및
    공정 처리하고자 하는 웨이퍼를 챔버 내부로 반송하는 단계;를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 대상물이 수평하게 정렬되는 단계;
    상기 대상물을 챔버 외부로 반출하는 단계; 및
    상기 챔버에서 처리하고자 하는 웨이퍼를 감싸는 포커스 링을 챔버 내부로 반송하는 단계;를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  15. 삭제
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