KR20070080767A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판상에 박막을 증착하는 증착 공정을 수행하는 적어도 하나의 공정 챔버, 상기 공정 챔버와 인접하게 설치되어 상기 공정 챔버로/로부터 기판을 이송시키는 트랜스퍼 챔버, 복수의 기판을 수납하는 카세트로부터 상기 트랜스퍼 챔버로 기판을 이송시키는 이에프이엠, 상기 증착 공정이 수행된 기판상에 증착된 박막의 두께를 측정하는 측정 부재, 그리고 상기 측정 부재가 측정한 상기 박막의 두께에 대한 데이터를 전송받아, 상기 박막의 두께를 조정하도록 상기 공정 챔버를 제어하는 하는 제어부를 포함하되, 상기 측정 부재는 상기 기판 이송챔버에 제공된다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판에 박막을 증착하는 공정의 효율을 향상시키고, 기판에 증착된 박막의 두께를 모니터링할 수 있다.

증착, 박막, 박막 증착, 화학기상증착, 박막 측정, 박막 계측, 계측 장치

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE}

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 처리실 일부를 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 이에프이엠을 개략적으로 도시한 구성도이다.

도 4는 도 3에 도시된 이에프이엠을 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 5은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 기판 처리 장치 200 : 로드락 챔버

100 : 처리실 300 : 이에프이엠

110 : 공정 챔버 312 : 케이스

112 : 하우징 314 : 로봇암

114 : 지지부재 316 : 가이드 레일

116 : 가스 공급부재 318 : 얼라이너

118 : 가스 공급라인 400 : 측정 부재

119 : 배기부 500 : 제어부

120 : 기판 이송챔버 600 : 표시 부재

122 : 이송로봇

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판상에 박막을 증착하는 처리 공정을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 및 평판디스플레이 제조 공정은 다양한 방법이 적용되는 공정들을 수행하여 웨이퍼(wafer) 또는 유리 기판(glass substrate)과 같은 기판(substrate) 상에 원하는 전자 회로를 형성한다. 이 중 반도체 제조공정에서 화학기상증착(CVD:Chemical Vapor Deposition) 공정은 반도체 기판상에 소정의 불순물 박막을 형성시키는 공정이다.

일반적으로 상술한 증착 공정을 수행하는 기판 처리 장치는 처리실, 로드락 챔버(load-lock chamber), 그리고 이에프이엠(equipment front end module)을 갖는다. 처리실은 기판에 박막을 증착하는 공정을 수행하는 공간을 갖는 하우징, 공정시 기판을 안착시키는 지지부재, 상기 지지부재에 안착된 기판의 처리면으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급부재를 갖는 적어도 하나의 공정 챔버와 상기 공정 챔버들로/로부터 기판을 이송시키는 기판 이송챔버를 갖는다. 그리고, 로드락 챔버 는 이에프이엠과 상기 공정실 상호간에 기판을 이송시키고, 이에프이엠은 복수의 기판을 수납하는 카세트와 로드락 챔버 상호간에 기판을 이송시킨다.

이 중 상기 공정 챔버는 공정시 기판을 수용하여, 기판상에 박막을 증착시킨다. 이때, 기판의 처리면에 박막을 설정된 두께로 균일하게 증착시키는 것은 반도체 제조 공정시 반도체 소자의 품질 및 수율을 결정하는 중요한 요소로 작용한다.

현재 기판 표면에 증착된 박막의 두께를 측정하는 작업은 작업자에 의한 정기적인 검사작업으로 수행되었다. 따라서, 증착 공정에서 기판상에 형성된 박막의 두께의 불량 발생을 즉각적으로 감지할 수 없어 증착 불량을 인지하는데 상당한 시간이 소요된다. 그리고, 증착 공정이 수행된 모든 기판에 형성된 박막의 두께를 파악하지 못하였으므로, 증착된 박막의 두께가 불량한 기판을 모두 선별하지 못하여 반도체 소자의 품질 및 수율이 저하된다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기판상에 박막을 형성시키는 증착 공정의 효율을 향상시킨 기판 처리 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기판에 증착된 박막의 두께를 모니터링할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기판상에 증착된 박막의 두께를 자동으로 제어할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기판상에 증착된 박막 두께에 대한 데이터를 작업자에게 자동으로 표시하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판상에 박막을 증착하는 증착 공정을 수행하는 적어도 하나의 공정 챔버 및 상기 공정 챔버와 인접하게 설치되어 상기 공정 챔버로/로부터 기판을 이송시키는 트랜스퍼 챔버를 가지는 처리실, 복수의 기판을 수납하는 카세트 및 상기 트랜스퍼 챔버 상호간에 기판을 이송시키는 전후 처리실, 상기 증착 공정이 수행된 기판상에 증착된 박막의 두께를 측정하는 측정 부재, 그리고 상기 측정 부재로부터 측정된 두께값을 전송받아, 상기 박막의 두께를 조정하도록 상기 공정 챔버 내 공정 조건을 제어하는 하는 제어부를 포함하되, 상기 측정 부재는 상기 전후 처리실에 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전후 처리실은 상기 카세트가 안착되는 로드 포트, 상기 로드 포트에 안착된 카세트로/로부터 기판을 이송시키는 로봇암, 그리고 상기 로봇암에 안착된 기판의 정렬 상태를 감지하는 얼라이너를 가지는 이에프이엠 및 상기 이에프이엠과 상기 기판 이송챔버 상호간에 기판을 이송시키는 로드락 챔버를 포함하되, 상기 측정 부재는 상기 얼라이너에 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전후 처리실은 상기 카세트가 안착되는 로드 포트를 구비하고, 상기 로드 포트에 안착된 카세트로/로부터 기판을 이송시키는 이에프이엠 및 상기 이에프이엠과 상기 기판 이송챔버 상호간에 기판을 이송시키는 로드락 챔버를 포함하되, 상기 측정 부재는 상기 로드락 챔버에 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 측정 부재의 상기 박막 두께 측정은 상기 박막이 형성된 기판이 상기 이에프이엠으로부터 상기 카세트로 반출될 때 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정 조건은 상기 증착 공정 진행시 공급되는 반응 가스의 공급량이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 측정된 상기 박막의 두께가 기설정된 기준치 및 상기 기준치를 기준으로 공정상 허용되는 상한값 및 하한값이 설정된 허용 범위를 벗어나는지 여부를 판단하고, 상기 박막의 두께가 상기 허용 범위 내에 있으면, 다음 수행되는 기판의 박막 증착시, 박막의 두께가 상기 기준치를 만족하도록 기판으로 분사되는 반응 가스의 공급량을 조절한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 측정된 두께값이 기설정된 허용 범위를 벗어나면, 설비의 공정 진행을 중단한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 박막의 두께가 상기 허용 범위를 벗어나면, 설비의 공정 진행을 중단하고, 이를 표시 부재에 표시한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 반도체 기판상에 박막을 증착하는 증착 공정을 수행하는 공정 챔버 및 상기 공정 챔버로/로부터 기판을 이송하는 기판 이송챔버을 가지는 처리실과, 복수의 기판을 수납한 카세트로/로부터 상기 기판 이송챔버로 기판을 이송시키는 전후 처리실을 가지는 기판 처리 장치를 사용하는 방법에 있어서, 상기 증착 공정이 수행된 기판에 형성된 박막의 두께를 측정하고, 측정한 박막의 두께가 기설정된 박막의 두께를 벗어나는지 여부를 판단하여, 다음에 수행되는 기판에 형성될 박막의 두께를 조정하되, 상기 기판에 형성된 박막의 두께 측정은 상기 전후 처리실에서 수행된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전후 처리실은 상기 카세트가 안착되는 로드 포트, 상기 로드 포트에 안착된 카세트로/로부터 기판을 이송시키는 로봇암, 그리고 상기 로봇암에 안착된 기판의 정렬 상태를 감지하는 얼라이너를 가지는 이에프이엠 및 상기 이에프이엠과 상기 기판 이송챔버 상호간에 기판을 이송시키는 로드락 챔버를 포함하고, 상기 기판에 형성된 박막의 두께 측정은 상기 얼라이너에서 수행된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전후 처리실은 상기 카세트가 안착되는 로드 포트를 구비하고, 상기 로드 포트에 안착된 카세트로/로부터 기판을 이송시키는 이에프이엠 및 상기 이에프이엠과 상기 기판 이송챔버 상호간에 기판을 이송시키는 로드락 챔버를 포함하고, 상기 기판에 형성된 박막의 두께 측정은 상기 로드락 챔버에서 수행된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 박막의 두께 조정은 측정된 상기 박막의 두께가 기설정된 기준치 및 상기 기준치를 기준으로 공정상 허용되는 상한값 및 하한값이 설정된 허용 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 박막의 두께가 상기 허용 범위 내에 있으면, 다음 수행되는 기판의 상기 박막 증착시, 박막의 두께가 상기 기준치를 만족하도록 기판으로 분사되는 반응 가스의 공급 시간을 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 박막의 두께가 상기 허용 범위를 벗어나면, 설비의 공정 진행을 중단하고, 이를 표시 부재에 표시한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 방법을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상은 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

(실시예)

도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 처리실 일부를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 이에프이엠을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 이에프이엠을 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 처리실(100), 전후 처리실, 측정 부재(400), 제어부(500), 그리고 표시 부재(600)를 포함한다. 처리실(110)은 반도체 기판의 처리면에 소정의 박막을 증착하는 공정을 수행하고, 전후 처리실은 복수의 기판을 수납한 카세트(10)로부터 처리실(110)로 또는 처리실(110)로부터 카세트(10)로 기판을 이송시킨다. 이를 위해, 처리실(100)은 공정 챔버 및 기판 이송챔버(120)를 포함하고, 전후 처리실은 로드락 챔버(200) 및 이에프이엠(300)을 포함한다. 공정 챔버는 복수개가 구비될 수 있으며, 각각의 공정 챔버들은 기판 이송챔버(120)의 둘레를 따라 설치된다. 공정 챔버들 중 일부는 반도체 제조 공정 중 기판의 처리면에 소정의 박막을 형성시키는 증착 공정을 수행하는 공정 챔버(110)이다. 공정 챔버(110)는 적어도 하나가 구비될 수 있다. 증착 공정을 수행하는 공정 챔버(110)를 제외한 다른 공정 챔버들은 베이크 공정, 냉각 공정, 그리고 세정 공정 등을 수행할 수 있다.

도 2를 참조하면, 처리실(100)은 공정 챔버(110) 및 기판 이송챔버(120)를 포함한다. 공정 챔버(110)는 하우징(112), 지지부재(114), 가스 공급부재(116), 가스 공급라인(118), 그리고 배기부(119)를 포함한다. 하우징(112)은 내부에 증착 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 하우징(112)은 공정시 외부와 밀폐되도록 제작된다. 하우징(112)은 공정시 아킹(arching)이 발생되는 것을 방지하기 위해 안전 접지가 되어 있는 것이 바람직하다. 하우징(112)은 기판 이송챔버(120)와 인접하게 배치된다.

하우징(112)은 공정시 공정 압력으로 감압될 수 있다. 이를 위해, 하우징(112)은 외부와 밀폐되도록 제공되며, 일측에는 하우징(112) 내부 공기를 외부로 배출시키는 배출구(112b)가 형성된다. 본 실시예에서는 공정시 하우징(112) 내부가 감압되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 공정시 하우징(112)은 감압되지 않고 상압에서 공정이 진행될 수 있다.

하우징(112) 일측에는 기판(W)이 출입하기 위한 출입구(112a)가 형성된다. 출입구(112)는 기판(W)이 하우징(110) 내부로 반입되거나, 하우징(110)으로부터 기판(W)이 반출되는 통로이다.

하우징(112)의 일측에는 공정시 하우징(112) 내 공기를 외부로 배출시키는 배출구(112b)가 형성된다. 배출구(112b)는 하우징(112)의 측벽 일측에 제공되는 것이 바람직하다. 배출구(112b)는 배기부(119)와 연결된다. 배출구(119)는 공정시 하우징(112)으로 공급되는 공정 가스를 외부로 배출한다. 본 실시예에서는 배출구(112b)가 하우징(112)의 측벽에 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 배출구(112b)는 하우징(112) 내 공기를 외부로 배출시키기 위한 것으로, 하우징(112)의 다양한 위치에서 제공될 수 있다.

지지부재(114)는 하우징(112) 내부 하측에 설치된다. 지지부재(114)는 공정시 기판(W)을 안착시킨다. 지지부재(114)에는 기판(W)이 지지부재(114)로부터 이탈되지 않도록 기판(W)을 지지부재(114)에 고정시키는 고정 수단(미도시됨)이 구비된다. 상기 고정 수단은 진공으로 기판(W)을 지지부재(114)의 상부면에 흡착고정시키는 방식 또는 기판(W)의 가장자리 일부를 지지부재(114)의 상부면에 고정시키는 고정 부재(미도시됨)가 설치되는 방식 등을 포함할 수 있다.

지지부재(114)에는 공정시 지지부재(114)에 안착된 기판(W)을 가열하는 가열 부재(114a)가 제공될 수 있다. 가열부재(114a)는 지지부재(114)에 안착된 기판(W)을 공정 온도로 가열한다. 이를 위해, 가열부재(114a)에는 전원을 인가받아 발열하는 발열 코일(미도시됨)이 구비될 수 있다. 또한, 지지부재(114)는 상하로 승강될 수 있으며, 이를 위해, 지지부재(114)는 공정시 지지부재(114)를 상하로 이동시키는 구동부(미도시됨)가 결합될 수 있다.

가스 공급부재(116)는 하우징(112) 내부 상측에서 상술한 지지부재(120)와 마주보도록 설치된다. 가스 공급부재(116)는 공정시 하우징(110) 내부로 공정 가스 를 분사한다. 여기서, 상기 공정 가스는 기판(W)에 박막을 증착하기 위한 반응 가스 및 질소 가스와 같은 불활성 가스를 포함한다. 가스 공급부재(116)는 소위 샤워 헤드(shower-head)와 같은 구성일 수 있으며, 공정시 가스 공급라인(118)으로부터 공정 가스를 공급받아, 하우징(112) 내부로 공정 가스를 공급한다.

가스 공급부재(116)에는 지지부재(120)와 마주보는 면에 공정시 지지부재(120)에 안착된 기판(W)의 처리면으로 공정 가스를 분사시키는 분사홀(116a)들이 형성된다. 분사홀(116a)들은 가스 공급라인(118)으로부터 공급된 공정 가스를 기판(W)의 처리면에 균일하게 분사시킨다.

가스 공급라인(118)은 상술한 가스 공급부재(116)로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급라인(118)은 반응가스 공급원(미도시됨) 및 불활성가스 공급원(미도시됨) 각각으로부터 반응가스 및 불활성 가스를 선택적으로 공급한다. 본 실시예에서는 가스 공급부재(116)가 반응가스 및 불활성 가스의 공급을 수행하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 가스 공급부재(116)는 반응 가스를 공급하기 위한 반응가스 공급라인 및 불활성 가스를 공급하는 불활성가스 공급라인을 포함할 수 있다.

가스 공급라인(118)에는 가스 공급라인(118)을 개폐하는 개폐 부재(118a)가 설치된다. 개폐 부재(118a)는 예컨대, 전기적인 신호에 의해 자동으로 개폐가 이루어지는 자동 밸브(auto-valve)일 수 있다. 또는, 개폐 부재(118a)는 가스 공급라인(118)을 통해 이송되는 공정 가스의 유량을 조절하는 유량 조절밸브일 수 있다. 개폐 부재(118a)는 후술할 제어부(400)에 의해 동작된다. 제어부(400)는 개폐 부재(118a)를 동작하여 가스 공급라인(118)을 통해 이송되는 공정 가스의 흐름을 차단 하거나 통하게 하거나, 공정 가스의 유량을 조절한다. 따라서, 제어부(400)는 공정시 공정 가스의 공급량을 제어할 수 있다. 제어부(400)에 대한 상세한 설명은 후술하겠다.

기판 이송챔버(120)는 공정 챔버(110)와 로드락 챔버(200) 상호간에 기판(W)을 이송시킨다. 이를 위해, 기판 이송챔버(120)는 각각의 공정 챔버(110)과 인접하게 설치되며, 내부에느 이송로봇(122)이 설치된다. 이송로봇(122)은 각각이 공정 챔버(110)와 로드락 챔버(200) 상호간에 기판(W)을 이송시킨다.

다시 도 1을 참조하면, 로드락 챔버(load-lock chamber)(200)는 처리실(100)의 기판 이송챔버(120) 및 이에프이엠(300) 상호간에 기판을 이송시킨다. 특히, 로드락 챔버(200)는 이에프이엠(300)으로부터 기판 이송챔버(120)로 기판을 이송할 때, 처리실의 공정 조건, 예컨대, 기설정된 온도 및 압력 조건을 만족시키면서 기판을 이송한다. 로드락 챔버(200)는 이에프이엠(300)으로부터 처리실(100)로 기판을 이송하기 위한 반입부 및 처리실(100)로부터 이에프이엠(300)으로 기판을 이송하는 반출부를 포함할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 이에프이엠(equipment front end module)(300)은 로드락 챔버(200)와 카세트(10) 상호간에 기판을 이송한다. 이를 위해, 이에프이엠(300)은 케이스(312), 이송암(314), 가이드 레일(316), 그리고 얼라이너(318)를 갖는다. 케이스(312)에는 카세트(10)와 처리실(100) 상호간에 기판을 이송시키는 이송암(314)을 포함한다. 케이스(312)의 일측에는 카세트(10)가 안착되는 로드 포트(미도시됨)가 제공된다. 로드 포트는 복수개가 서로 나란하게 배치되고, 각각의 로 드 포트에는 카세트(10)가 안착되는 안착부(미도시됨)가 설치된다.

이송암(314)은 케이스(312) 내부에 설치된다. 이송암(314)은 각각의 로드 포트에 안착된 카세트(10)와 로드락 챔버(200) 상호간에 기판을 이송시킨다. 이송암(314)은 케이스(312) 내부에서 이동가능하도록 설치되며, 이를 위해, 케이스(312) 하부 바닥에는 이송암(314)의 이동을 안내하는 가이드 레일(316)이 설치된다.

얼라이너(318)는 이송암(314)이 카세트(10)로부터 로드락 챔버(200)로 기판의 이송할 때 또는 로드락 챔버(200)로부터 카세트(10)로 기판을 이송할 때, 기판의 정렬을 수행한다. 이를 위해, 얼라이너(318)는 적어도 하나의 감지 부재(미도시됨)가 구비된다. 상기 감지 부재는 예컨대, 발광 센서 및 수광 센서를 갖는 구성일 수 있다. 상기 감지 부재는 이송암(314)이 기판을 이송할 때, 기판이 공정상의 정위치에 정렬되었는지 여부를 감지한다. 만약, 기판의 정렬이 기설정된 정위치에 정렬되지 않으면, 이송암(314)의 공정 진행을 중단한다.

얼라이너(318)에는 후술할 측정 부재(400)가 설치될 수 있다. 측정 부재(400)는 공정 챔버(110)에서 증착 공정을 수행한 기판이 이송암(314)에 의해 로드락 챔버(200)로부터 카세트(10)로 반출될 때, 기판에 증착된 박막의 두께를 측정한다. 측정 부재(400)에 대한 상세한 설명은 후술하겠다.

여기서, 상술한 이에프이엠(300)은 외부 오염물질로부터 오염되는 것을 방지하기 위해 외부환경과 격리되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 이에프이엠(300)과 외부 환경은 경계벽(미도시됨)에 의해 구획된다. 상기 경계벽은 외부 환경의 오염물질이 처리실(100) 및 전후 처리실로 이동되는 것을 차단시킨다.

측정 부재(400)는 공정 챔버(110)에서 상술한 증착 공정이 수행되어 기판(W)상에 증착된 박막의 두께를 측정한다. 일 실시예로서, 측정 부재(400)는 이에프이엠(300) 내부에서 얼라이너(400)에 설치될 수 있다. 측정 부재(400)는 얼라이너(400)가 이송암(314)에 안착된 기판의 정렬을 수행할 때, 정렬된 기판의 처리면에 형성된 박막의 두께를 측정한다. 측정 부재(400)가 기판(W)의 박막의 두께 측정은 기설정된 기판(W)의 적어도 하나의 지점에 형성된 박막의 두께를 측정함으로써 이루어질 수 있다. 또는, 측정 부재(400)는 기판(W)의 처리면을 스캐닝(scanning)하는 방식으로 기판(W)에 형성된 박막의 두께를 측정할 수 있다. 예컨대, 측정 부재(130)는 반출되는 기판(W)의 가장자리 일측으로부터 가장자리 타측까지를 기설정된 지점별로 증착된 박막의 두께를 측정한다. 측정 부재(400)가 측정한 데이터들은 제어부(500)로 전송된다.

여기서, 본 발명의 다른 실시예로서, 측정 부재(400)는 로드락 챔버(200)에 설치될 수 있다. 예컨대, 측정 부재(400)는 로드락 챔버(200)에서 기판 이송챔버(120)로부터 이에프이엠(300)으로 기판을 반출시키는 반출부 내부에 설치될 수 있다. 따라서, 측정 부재(400)는 증착 공정이 완료된 기판이 기판 이송챔버(120)로부터 이에프이엠(300)으로 반출될 때, 기판의 처리면에 형성된 박막의 두께를 측정할 수 있다.

측정 부재(400)는 다양한 방식으로 기판(W)의 처리면에 형성된 박막의 두께를 측정할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 측정 부재(130)는 보다 정밀한 박막 두께 측정을 위해 복수개가 구비될 수 있으며, 측정 부재(130)의 종류 및 구비 방식, 그리고 설치 위치 등은 다양하게 적용될 수 있다.

제어부(500)는 측정 부재(400)가 측정한 기판(W) 표면에 증착된 박막의 두께값들에 대한 데이터를 전송받아, 측정된 감광액의 두께가 기설정된 허용 범위를 벗어나는지 여부를 판단한다. 여기서, 상기 허용 범위란 작업자에 의해 측정된 최적의 박막 두께의 기준치 및 상기 기준치를 기준으로 공정상 허용되는 상한값 및 하한값을 갖는 범위일 수 있다. 즉, 상기 허용 범위는 증착 공정상 기판(W)에 증착된 박막의 두께가 반도체 소자의 수율을 최대화할 수 있는 범위일 수 있다.

제어부(500)는 측정된 감광액의 두께가 상기 허용 범위를 만족하면, 다음에 수행되는 기판의 증착 공정시 기판(W)으로 공급되는 반응 가스의 공급시간을 조절하여 기판(W)상에 증착되는 박막의 두께를 조절한다. 이러한 제어부(500)의 박막 두께 조절 방법에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술하겠다.

표시 부재(600)는 공정시 기판 처리 장치(1)의 공정 진행 현황을 표시할 수 있다. 표시 부재(600)는 예컨대, 마이컴 등의 디스플레이 부재이다. 표시 부재(150)는 제어부(500)에 의해 제어되며, 제어부(500)가 판단한 결과를 작업자가 인지할 수 있도록 표시한다. 본 실시예에서는 표시 부재(600)가 디스플레이 부재인 것을 예로 들어 설명하였으나, 표시 부재(600)는 경보 장치일 수 있다.

상술한 구성을 갖는 기판 처리 장치(1)는 증착 공정시 기판(W) 표면에 증착된 박막의 두께를 측정하여, 측정된 박막의 두께에 따라 공정 진행의 중단 또는 박막의 두께 조절 등을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 증착 공정시 기판(W) 처리면에 증착된 박막의 두께를 모니터링할 수 있으며, 증 착된 박막의 두께를 작업자가 자동으로 인지하여, 증착 공정의 효율을 향상시킨다.

이하, 상술한 구성을 갖는 기판 처리 장치(1)의 작동 과정을 상세히 설명한다. 여기서, 상술한 기판 처리 장치(1)의 구성과 동일한 구성은 참조 번호를 동일하게 병기하며, 각각의 구성들에 대한 상세한 설명은 생략하겠다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 작동 과정을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정이 개시되면, 카세트(10)는 이에프이엠(300)의 로드 포트에 안착되고, 이에프이엠(300)의 이송암(314)은 카세트(10)로부터 로드락 챔버(200)로 기판을 이송시킨다. 로드락 챔버(200)는 이에프이엠(300)으로부터 기판 이송챔버(120)로 기판을 이송시키며, 기판 이송챔버(120)는 공정 단계별로 각각의 공정 챔버들로 순차적으로 기판을 이송시킨다. 이때, 증착 공정을 수행하는 공정 챔버(110)는 기판 이송챔버(120)의 이송로봇(122)에 의해 기판을 수용한다. 이송 로봇(122)이 하우징(112) 내부로 반입시켜 지지부재(114)의 상부면에 안착시키면, 가열부재(114a)는 기판(W)을 공정 온도로 가열한다.

기판(W)이 공정 온도로 가열되면, 가스 공급부재(116)는 가스 공급라인(118)으로부터 반응 가스를 공급받아 기판(W)의 처리면으로 반응 가스를 분사시켜, 기판(W)의 처리면에 박막을 증착시키는 증착 공정을 수행한다(S110). 상술한 증착 공정이 완료되면,기판(W)은 처리실(100)로부터 로드락 챔버(200)으로, 다시 로드락 챔버(200)로부터 이에프이엠(300)으로 순차적으로 이동된다. 이때, 이에프이엠(300) 내부에 설치된 측정 부재(400)는 기판(W)이 이송암(314)에 의해 카세트(10)로 반출 되기 전에 기판(W)에 형성된 박막의 두께를 측정한다(S120). 예컨대, 측정 부재(130)는 이송암(314)이 카세트(10)로 기판을 반출하기 전 얼라이너(318)가 기판의 정렬 상태를 감지할 때, 기판이 기설정된 정렬 위치를 만족할 때, 기판(W)의 처리면에 형성된 박막의 두께를 측정한다. 측정 부재(130)의 박막 두께 측정 방식은 기판(W)의 처리면을 스캐닝(scanning)하는 방식으로 측정하거나, 측정 부재(130)는 이송로봇(122)이 측정 부재(130)의 하측에 웨이퍼(W)를 정지한 상태에서 기판(W)의 처리면에 기설정된 지점에서 박막의 두께를 측정할 수 있다.

여기서, 본 발명의 다른 실시예로서, 측정 부재(400)는 기판(W)이 로드락 챔버(200)에 의해 처리실(100)로부터 이에프이엠(300)으로 반출될 때 기판(W)에 형성된 박막의 두께를 측정할 수 있다. 즉, 측정 부재(400)는 로드락 챔버(200) 내부에 설치되며, 기판(W)이 처리실(100)로부터 이에프이엠(300)으로 반출될 때, 기판(W)에 형성된 박막 두께를 측정한다.

측정 부재(400)는 증착 공정이 완료되 기판(W)에 형성된 박막 두께를 측정하기 위한 것으로, 측정 부재(400)는 기판 처리 장치(1) 내부에 다양한 위치에 설치될 수 있으며 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니다.

측정 부재(400)가 측정한 박막의 두께에 대한 데이터는 제어부(500)로 전송된다. 제어부(500)는 측정 부재(400)가 측정한 감광액의 두께를 기설정된 허용 범위를 벗어나는지 여부를 판단한다(S130). 즉, 제어부(500)에는 측정 부재(400)가 측정하는 박막 두께에 대한 허용 범위들이 설정되어 있으며, 제어부(500)는 측정 부재(400)가 각각의 지점들을 측정한 감광액의 두께값들이 기설정된 허용 범위들을 모두 만족하는지를 판단한다. 여기서, 상기 허용 범위란 작업자에 의해 측정된 최적의 박막 두께의 기준치 및 상기 기준치를 기준으로 공정상 허용되는 상한값 및 하한값을 갖는 범위이다.

측정 부재(400)가 측정한 박막의 두께가 상술한 허용 범위를 벗어나면 제어부(500)는 다음 증착 공정을 수행할 때, 기판으로 분사되는 반응 가스의 공급량을 조절하여, 기판에 증착되는 박막의 두께가 상기 기준치를 만족하도록 조절한다(S140). 즉, 제어부(500)는 측정한 두께를 파악하여, 다음 증착 공정시 가스 공급라인(118)의 개폐 부재(118a)의 개폐 시간을 조절하여, 웨이퍼(W)로 공급되는 반응 가스의 공급 시간을 조절하거나, 가스 공급라인(118)의 개폐 부재(118a)를 제어하여 반응 가스의 유량을 조절하여 반응 가스의 공급량을 조절한다. 따라서, 제어부(500)는 기판의 형성되는 박막의 두께를 조절할 수 있다. 기판 제어부(500)가 공정 가스의 공급량을 조절하는 방법은 다양하게 적용이 가능한 것으로 상술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

반대로, 측정 부재(400)가 측정한 박막의 두께가 기설정된 허용 범위를 벗어나면 제어부(500)는 기판 처리 장치(1)의 공정 진행을 중지하고, 표시 부재(150)를 작동시켜 작업자에게 이를 인지하도록 한다(S150).

상술한 구성을 갖는 기판 처리 방법은 증착 공정시 기판(W) 표면에 증착된 박막의 두께를 측정하여, 측정된 박막의 두께에 따라 공정 진행의 중단 또는 박막의 두께를 조절한다. 따라서, 증착 공정시 기판(W) 처리면에 형성된 박막의 증착 상태를 모니터링할 수 있고, 증착된 박막의 두께를 작업자가 자동으로 인지함으로 써 증착 공정의 효율을 향상시킨다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판에 박막을 증착하는 공정의 효율을 향상시킨다.

또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판에 증착된 박막의 두께를 모니터링할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판에 증착된 박막의 두께를 자동으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판에 증착된 박막 두께에 대한 데이터를 작업자에게 자동으로 표시한다.

Claims (11)

1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,

   기판상에 박막을 증착하는 증착 공정을 수행하는 적어도 하나의 공정 챔버 및 상기 공정 챔버와 인접하게 설치되어 상기 공정 챔버로/로부터 기판을 이송시키는 트랜스퍼 챔버를 가지는 처리실과,

   복수의 기판을 수납하는 카세트 및 상기 트랜스퍼 챔버 상호간에 기판을 이송시키는 전후 처리실과,

   상기 증착 공정이 수행된 기판상에 증착된 박막의 두께를 측정하는 측정 부재와,

   상기 측정 부재로부터 측정된 두께값을 전송받아, 상기 박막의 두께를 조정하도록 상기 공정 챔버의 공정 조건을 제어하는 하는 제어부를 포함하되,

   상기 측정 부재는,

   상기 전후 처리실에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전후 처리실은,

   상기 카세트가 안착되는 로드 포트, 상기 로드 포트에 안착된 카세트로/로부터 기판을 이송시키는 로봇암, 그리고 상기 로봇암에 안착된 기판의 정렬 상태를 감지하는 얼라이너를 가지는 이에프이엠과,

   상기 이에프이엠과 상기 기판 이송챔버 상호간에 기판을 이송시키는 로드락 챔버를 포함하되,

   상기 측정 부재는,

   상기 얼라이너에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 전후 처리실은,

   상기 카세트가 안착되는 로드 포트를 구비하고, 상기 로드 포트에 안착된 카세트로/로부터 기판을 이송시키는 이에프이엠과,

   상기 이에프이엠과 상기 기판 이송챔버 상호간에 기판을 이송시키는 로드락 챔버를 포함하되,

   상기 측정 부재는,

   상기 로드락 챔버에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 측정 부재의 상기 박막 두께 측정은,

   상기 박막이 형성된 기판이 상기 이에프이엠으로부터 상기 카세트로 반출될 때 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 공정 조건은,

   공정 진행시 공급되는 반응 가스의 공급량인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 측정된 두께값이 기설정된 허용 범위를 벗어나면, 설비의 공정 진행을 중단하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
7. 반도체 기판상에 박막을 증착하는 증착 공정을 수행하는 공정 챔버 및 상기 공정 챔버로/로부터 기판을 이송하는 기판 이송챔버을 가지는 처리실과, 복수의 기판을 수납한 카세트로/로부터 상기 기판 이송챔버로 기판을 이송시키는 전후 처리실을 가지는 기판 처리 장치를 사용하는 방법에 있어서,

   상기 증착 공정이 수행된 기판에 형성된 박막의 두께를 측정하고, 측정한 박막의 두께가 기설정된 박막의 두께를 벗어나는지 여부를 판단하여, 다음에 수행되는 기판에 형성될 박막의 두께를 조정하되,

   상기 기판에 형성된 박막의 두께 측정은,

   상기 전후 처리실에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 전후 처리실은,

   상기 카세트가 안착되는 로드 포트, 상기 로드 포트에 안착된 카세트로/로부터 기판을 이송시키는 로봇암, 그리고 상기 로봇암에 안착된 기판의 정렬 상태를 감지하는 얼라이너를 가지는 이에프이엠과,

   상기 이에프이엠과 상기 기판 이송챔버 상호간에 기판을 이송시키는 로드락 챔버를 포함하고,

   상기 기판에 형성된 박막의 두께 측정은,

   상기 얼라이너에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 전후 처리실은

   상기 카세트가 안착되는 로드 포트를 구비하고, 상기 로드 포트에 안착된 카세트로/로부터 기판을 이송시키는 이에프이엠과,

   상기 이에프이엠과 상기 기판 이송챔버 상호간에 기판을 이송시키는 로드락 챔버를 포함하고,

   상기 기판에 형성된 박막의 두께 측정은,

   상기 로드락 챔버에서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 박막의 두께를 조정하는 단계는,

    측정된 상기 박막의 두께가 기설정된 기준치 및 상기 기준치를 기준으로 공정상 허용되는 상한값 및 하한값이 설정된 허용 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 단계와,

    상기 박막의 두께가 상기 허용 범위 내에 있으면, 다음 수행되는 기판의 상기 박막 증착시, 박막의 두께가 상기 기준치를 만족하도록 기판으로 분사되는 반응 가스의 공급 시간을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 박막의 두께가 상기 허용 범위를 벗어나면,

    설비의 공정 진행을 중지하고, 이를 표시하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.

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