KR20120091873A

KR20120091873A - 기판 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20120091873A
Application number: KR1020110011948A
Authority: KR
Inventors: 함무영
Original assignee: 주성엔지니어링(주)
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2011-02-10
Publication date: 2012-08-20
Also published as: KR101738544B1

Abstract

본 발명은, 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하여 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부에서부터 상기 챔버의 외부까지 연장되는 연장부로 이루어진 서셉터; 및 상기 챔버의 외부에 형성되어 있으면서, 상기 챔버의 내부에 모니터링 신호를 입력하고, 이어서 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정한 후, 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여 공정 진행을 제어하는 공정 제어부를 포함하여 이루어진 기판 처리 장치, 및 그를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것으로서,
본 발명은 챔버의 외부에 형성되어 있는 공정 제어부를 통해서, 상기 챔버의 내부에 모니터링 신호를 입력하고 이어서 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정한 후 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여 공정 진행을 제어함으로써, 챔버의 도어를 개방하지 않은 채로 기판의 크랙 발생 유무 또는 챔버 내부의 오염 정도 등과 같은 챔버 내부의 환경 변화를 용이하게 감지할 수 있어, 챔버 내부의 환경 변화에 보다 효율적으로 대처할 수 있는 장점이 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for processing substrate}

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 챔버 내부의 상태 변화를 감지하여 공정 진행을 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 소자 또는 디스플레이 소자는 웨이퍼 또는 유리 기판 상에 다양한 형태의 패턴층을 형성하여 제조하며, 이와 같은 패턴층 형성을 위해서는, 일반적으로, 기판 상에 화학적 기상 증착법(chemical vapor deposition: CVD) 또는 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition: PVD)을 이용하여 소정의 패턴층을 적층하는 공정을 수행하게 된다.

또한, 상기 패턴층을 적층하는 공정 이후에도 상기 적층한 패턴층을 원하는 형태로 패터닝하기 위해서, 포토 레지스트를 마스크로 이용하여 상기 패턴층을 식각(etching)하는 공정 및 상기 포토 레지스트를 스트립(strip)하는 공정을 수행하게 된다.

이와 같은, 적층 공정, 식각 공정, 및 스트립 공정 등은 소정의 진공 챔버 내에서 수행하게 된다. 보다 구체적으로는, 기판을 진공 챔버 내의 서셉터 상에 안착시키고, 진공 챔버 내로 반응가스를 주입한 후 상기 반응 가스를 이용하여 플라즈마 처리와 같은 소정의 처리 공정을 수행함으로써, 기판 상에 패턴층을 적층할 수도 있고, 적층되어 있는 패턴층을 식각할 수도 있고, 포토 레지스트를 스트립할 수도 있다.

한편, 대량 생산 체제하에서, 상기와 같은 적층 공정, 식각 공정, 및 스트립 공정을 반복 수행하게 되면, 챔버 내부의 환경이 원치 않는 방향으로 변경될 수 있고, 그에 따라 상기 공정의 정밀도가 떨어질 수 있다. 예를 들어, 반복 공정을 수행하면 챔버 내부에 부산물 또는 불순물 등이 쌓이게 되는데, 그와 같은 부산물 또는 불순물을 적당한 시점에 제거하지 않은 채 공정을 진행하게 되면 공정의 정밀도가 떨어질 수 있어, 결국 소자의 불량으로 이어지게 된다.

또한, 상기와 같은 반복 공정에 따른 챔버 내부의 환경 변화는 아니지만, 경우에 따라서 공정 진행 중 발생할 수 있는 여러 가지 공정 오류로 인해서 소자 불량을 일으킬 수도 있다. 예를 들어, 일반적으로 기판은 깨지기 쉽기 때문에, 기판을 이송하는 과정에서 기판 상에 크랙이 발생하거나 또는 기판이 완전히 깨져서 분리 조각날 수도 있는데, 이와 같이 크랙이 발생한 기판 또는 분리 조각난 기판에 대해서 공정을 진행하게 되면 결과적으로 불량 소자가 제조될 수밖에 없다.

이하, 본 명세서 전체에서 '크랙이 발생한 기판 또는 분리 조각난 기판'을 '크랙이 발생한 기판'으로 통칭하기로 하고, 아울러, 본 명세서 전체에서 '기판에 크랙이 발생하였다'라는 의미는 기판 상에 순수하게 크랙이 발생한 경우 뿐만 아니라 기판이 분리 조각난 경우를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

따라서, 반복 공정으로 인한 챔버 내부의 환경 변화, 또는 기판에 크랙이 발생하거나 기판이 분리 조각나는 것과 같은 일시적인 공정 오류로 인해 발생하는 챔버 내부의 변화를 적시에 발견하여 관리하지 않으면, 불필요한 공정 진행으로 인해 생산성이 떨어질 수밖에 없다.

종래의 경우에는, 챔버 내부의 환경 변화에 대한 관리를 경험치에 의존하고 있는 실정이다. 즉, 진행하는 공정에 따라 반복 공정 횟수 또는 시기 등을 미리 설정해 놓고, 그와 같은 횟수 또는 시기에 맞춰서 챔버 내부에 대한 세정 공정과 같은 관리를 수행하고 있다. 따라서, 공정 진행에 따른 다양한 환경 변화를 적시에 발견하는 것이 어려우며, 아울러, 기판에 크랙이 발생하거나 기판이 완전히 깨져서 분리조각나는 것과 같은 특이적인 상황 변화에 대해서 능동적으로 대체하기가 어려운 실정이다.

특히, 주기적인 관리와 더불어 비주기적으로 챔버 내부의 환경 변화에 대한 관리를 수행한다 하더라도, 일단 공정 진행을 멈추고 챔버의 도어를 개방한 후에 비로소 챔버 내부의 환경 변화를 살피게 되므로, 그만큼 공정 진행의 효율성이 떨어질 수밖에 없다.

즉, 공정 진행은 진공 챔버 내에서 수행하기 때문에, 챔버의 도어를 개방하여 챔버 내부의 환경 변화를 살피게 되면, 다시 챔버 내부를 공정 진행에 적합한 진공상태로 변경해야 하는 등의 작업이 추가로 요구되어, 공정 진행의 효율성이 매우 떨어지게 된다.

또한, 기판에 크랙이 발생한 상태에서 기판을 이송하는 이송 로봇이 진공 챔버 내부로 진입하게 되면, 이송 로봇이 손상되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 챔버의 도어를 개방하지 않은 채로 챔버 내부의 환경 변화를 감지할 수 있어, 챔버 내부의 환경 변화에 효율적으로 대처할 수 있고, 크랙이 발생한 기판으로 인해서 이송 로봇이 손상되는 문제를 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 챔버; 상기 챔버의 내부에 위치하여 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부에서부터 상기 챔버의 외부까지 연장되는 연장부로 이루어진 서셉터; 및 상기 챔버의 외부에 형성되어 있으면서, 상기 챔버의 내부에 모니터링 신호를 입력하고, 이어서 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정한 후, 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여 공정 진행을 제어하는 공정 제어부를 포함하여 이루어진 기판 처리 장치를 제공한다.

상기 공정 제어부는, 상기 챔버 내부에 모니터링 신호를 입력하는 입력 발신부; 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정하는 반응 측정부; 및 상기 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하는 반응 분석처리부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 입력 발신부 및 반응 측정부는 상기 서셉터의 연장부와 연결되어 있고, 상기 반응 분석처리부는 상기 반응 측정부와 연결될 수 있다.

상기 입력 발신부 및 반응 측정부는 상기 서셉터의 연장부에 연결되는 신호 라인에서 분기된 서브 신호 라인에 각각 연결될 수 있다.

상기 입력 발신부는 펄스 형태 또는 사인파 형태의 모니터링 신호를 입력할 수 있다.

상기 반응 분석처리부는 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류에 대해서 시간에 따른 전류 값으로 표시되는 프로파일을 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단할 수 있고, 이때, 상기 오차 범위는 피크의 전류 값과 피크를 나타내는 시간 값을 이용하여 설정할 수 있다.

상기 반응 분석처리부는 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류에 대해서 공명 곡선으로 표시되는 프로파일을 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단할 수 있고, 이때, 상기 오차 범위는 공명 주파수 값과 피크의 전류 값 중 적어도 하나의 값을 이용하여 설정할 수 있다.

본 발명은 또한, 다수의 공정 챔버; 상기 공정 챔버에 기판을 제공하기 위한 로드락 챔버; 상기 공정 챔버와 로드락 챔버 사이에 기판을 이송하는 이송 로봇이 설치된 이송 챔버; 및 공정 진행을 관리하는 중앙 관리부를 포함하여 이루어지고, 상기 다수의 공정 챔버 각각에는 공정 제어부가 연결되어 있어, 상기 공정 제어부에 의해서 상기 공정 챔버 내부에 모니터링 신호를 입력하고, 이어서 상기 공정 챔버 내부로의 반응 전류를 측정한 후, 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하고, 상기 중앙 관리부는 상기 공정 제어부와 연결되어 있어, 상기 공정 제어부를 통해 상기 공정 챔버의 내부 정보를 수집하고, 수집한 정보에 따라 공정 진행을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.

이때, 상기 다수의 공정 챔버 각각에는 상기 공정 챔버의 내부에 위치하여 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부에서부터 상기 공정 챔버의 외부까지 연장되는 연장부로 이루어진 서셉터가 구비되어 있고, 상기 공정 제어부는, 상기 서셉터의 연장부와 연결되어 상기 챔버 내부에 모니터링 신호를 입력하는 입력 발신부;

상기 서셉터의 연장부와 연결되어 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정하는 반응 측정부; 및 상기 반응 측정부와 연결되어 상기 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하는 반응 분석처리부를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명은 또한, 챔버 내부에 모니터링 신호를 입력하는 공정; 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정하는 공정; 측정한 반응 전류와 미리 설정한 기준 반응 전류를 비교하는 공정; 및 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 판단하고, 오차 범위 내가 아닌 경우에는 챔버 내부에 이상이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고, 오차 범위 내인 경우에는 챔버 내부에 이상이 발생하지 않은 것으로 판단하여 공정 진행을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법을 제공한다.

상기 모니터링 신호를 입력하는 공정은 상기 챔버 외부에 형성된 입력 발신부에서 상기 챔버에 구비된 서셉터에 모니터링 신호를 입력하는 공정으로 이루어지고, 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정하는 공정은 상기 챔버 외부에 형성된 반응 측정부에서 상기 챔버에 구비된 서셉터로의 반응 전류를 측정하는 공정으로 이루어지고, 상기 측정한 반응 전류와 미리 설정한 기준 반응 전류를 비교하고 상기 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 판단하는 공정은 상기 반응 측정부와 연결되면서 상기 챔버 외부에 형성된 반응 분석처리부에서 수행할 수 있다.

본 발명은 또한, 기판을 챔버 내부로 로딩하지 않은 상태에서, 상기 챔버 내부에 제1 모니터링 신호를 입력하고, 상기 챔버 내부로의 제1 반응 전류를 측정한 후, 측정한 제1 반응 전류와 미리 설정한 제1 기준 반응 전류를 비교하여, 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내인지 판단함으로써, 상기 챔버 내부의 환경 변화를 판단하는 공정; 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내가 아닌 경우에는 상기 챔버 내부에 이상이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고, 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내인 경우에는 상기 챔버 내부에 이상이 발생하지 않은 것으로 판단하여 상기 챔버 내부에 기판을 로딩하는 공정; 상기 기판이 로딩된 챔버 내부에 제2 모니터링 신호를 입력하고, 상기 챔버 내부로의 제2 반응 전류를 측정한 후, 측정한 제2 반응 전류와 미리 설정한 제2 기준 반응 전류를 비교하여, 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내인지 판단함으로써, 상기 기판의 크랙 여부를 판단하는 공정; 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내가 아닌 경우에는 상기 기판에 크랙이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고, 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내인 경우에는 상기 기판에 크랙이 발생하지 않은 것으로 판단하여 상기 기판에 대한 처리를 수행하는 공정; 및 상기 기판에 대한 처리를 수행하는 공정 이후에 상기 기판을 언로딩하는 공정을 포함하여 이루어진 기판 처리 방법을 제공한다.

여기서, 상기 제1 모니터링 신호를 입력하는 공정은 상기 챔버 외부에 형성된 입력 발신부에서 상기 챔버에 구비된 서셉터에 제1 모니터링 신호를 입력하는 공정으로 이루어지고, 상기 챔버 내부로의 제1 반응 전류를 측정하는 공정은 상기 챔버 외부에 형성된 반응 측정부에서 상기 챔버에 구비된 서셉터로의 제1 반응 전류를 측정하는 공정으로 이루어지고, 상기 측정한 제1 반응 전류와 미리 설정한 제1 기준 반응 전류를 비교하고 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 판단하는 공정은 상기 반응 측정부와 연결되면서 상기 챔버 외부에 형성된 반응 분석처리부에서 수행할 수 있다.

본 발명은 또한, 복수의 공정 챔버 각각의 내부에 기판을 로딩하지 않은 상태에서, 상기 복수의 공정 챔버 각각의 내부에 제1 모니터링 신호를 입력하고, 상기 복수의 공정 챔버 각각의 내부로의 제1 반응 전류를 측정한 후, 측정한 제1 반응 전류와 미리 설정한 제1 기준 반응 전류를 비교하여, 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내인지 판단함으로써, 상기 공정 챔버 각각의 내부 환경 변화를 판단하는 공정; 상기 판단한 각각의 공정 챔버 내부의 환경 변화에 대한 정보에 따라 공정 진행을 위한 복수의 공정 챔버의 최적 순서를 결정하는 공정; 결정된 순서에 따라 상기 공정 챔버에 기판을 로딩하는 공정; 상기 기판이 로딩된 공정 챔버 내부에 제2 모니터링 신호를 입력하고, 상기 공정 챔버 내부로의 제2 반응 전류를 측정한 후, 측정한 제2 반응 전류와 미리 설정한 제2 기준 반응 전류를 비교하여, 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내인지 판단함으로써, 상기 기판의 크랙 여부를 판단하는 공정; 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내가 아닌 경우에는 상기 기판에 크랙이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고, 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내인 경우에는 상기 기판에 크랙이 발생하지 않은 것으로 판단하여 상기 기판에 대한 처리를 수행하는 공정; 및 상기 기판에 대한 처리를 수행하는 공정 이후에 상기 기판을 언로딩하는 공정을 포함하여 이루어진 기판 처리 방법을 제공한다.

여기서, 상기 공정 챔버 각각의 내부 환경 변화를 판단하는 공정은 상기 공정 챔버 각각에 연결된 공정 제어부에 의해 수행되며, 상기 복수의 공정 챔버의 최적 순서를 결정하는 공정은 상기 공정 제어부에서 판단한 각각의 공정 챔버 내부의 환경 변화에 대한 정보를 중앙 관리부에서 수집하고, 수집한 정보에 따라 상기 중앙 관리부에서 상기 최적 순서를 결정할 수 있다. 이때, 상기 공정 제어부는, 상기 공정 챔버에 구비된 서셉터에 제1 모니터링 신호를 입력하는 입력 발신부, 상기 공정 챔버에 구비된 서셉터로의 제1 반응 전류를 측정하는 반응 측정부, 및 상기 측정한 제1 반응 전류와 미리 설정한 제1 기준 반응 전류를 비교하여 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내인지 판단하는 반응 분석처리부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 구성에 의한 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 챔버의 외부에 형성되어 있는 공정 제어부를 통해서, 상기 챔버의 내부에 모니터링 신호를 입력하고 이어서 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정한 후 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여 공정 진행을 제어함으로써, 챔버의 도어를 개방하지 않은 채로 기판의 크랙 발생 유무 또는 챔버 내부의 오염 정도 등과 같은 챔버 내부의 환경 변화를 용이하게 감지할 수 있어, 챔버 내부의 환경 변화에 보다 효율적으로 대처할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 공정의 흐름도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 모니터링 신호의 형태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 전류 및 기준 반응 전류의 변동 감퇴(oscillatory decay) 곡선으로서, 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류의 첫 번째 펄스(pulse)의 일 형태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반응 전류 및 기준 반응 전류의 형태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 내부의 환경 변화를 감지하여 공정 진행을 제어하는 공정의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 공정의 전체 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터 타입의 기판 처리 장치의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터 타입의 기판 처리 공정의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다.

이하, 도면을 참조로 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략도로서, 이는 플라즈마(Plasma) 처리 장치에 관한 것이다.

도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 챔버(10), 서셉터(20), 가스 공급관(30), 샤워 헤드(40), RF 전원(50), 및 공정 제어부(60)를 포함하여 이루어진다.

상기 챔버(10), 서셉터(20), 가스 공급관(30), 샤워 헤드(40) 및 RF 전원(50) 등은 증착 공정과 같은 기판 처리 공정을 수행하기 위한 구성 요소에 해당하는 것이고, 상기 공정 제어부(60)는 챔버(10) 내부의 환경 변화를 감지하여 공정 진행을 제어하기 위한 구성 요소에 해당하는 것이다.

따라서, 기판 처리 공정을 수행하기 위한 구성 요소에 해당하는 챔버(10), 서셉터(20), 가스 공급관(30), 샤워 헤드(40) 및 RF 전원(50) 등의 구체적인 구성은 기판 처리 공정의 종류 등에 따라 적절히 변경될 수 있으며, 도 1에는 플라즈마(plasma) 처리 공정을 수행하기 위한 구성요소들의 일 실시예를 도시한 것이다.

이하에서는, 우선, 도 1에 도시한 플라즈마 처리 공정을 수행하기 위한 구성 요소 및 그들에 의한 기판 처리 동작에 대해서 먼저 살펴보고, 그 후에, 어떻게 챔버(10) 내부의 환경 변화를 감지하여 공정 진행을 제어하는 지에 대해서 공정 제어부(60)의 구체적인 구성 및 그 동작을 통해서 상세히 살펴보기로 한다.

상기 챔버(10)는 반응 공간을 형성하는 것으로서, 상기 챔버(10)는 소정의 진공 펌프(미도시)와 연결되어 그 내부를 진공으로 유지할 수 있다.

상기 챔버(10)의 일 측면에는 도어(12)가 설치되어 있어, 상기 도어(12)를 통해서 기판(S)이 챔버(10) 내부로 반입되거나 챔버(10) 외부로 반출된다.

상기 챔버(10)의 하면에는 반응 가스를 배기하기 위한 배기구(14)가 구비되어 있으며, 상기 배기구(14)에 전술한 진공 펌프가 연결되게 된다.

상기 서셉터(20)는 상기 챔버(10)의 하측에 위치하여 기판(S)을 지지하는 역할을 한다. 이와 같은 서셉터(20)는 상기 챔버(10) 내부에 위치하여 기판(S)을 지지하는 지지부(20a) 및 상기 지지부(20a)에서부터 상기 챔버(10) 외부까지 연장되는 연장부(20b)로 이루어진다. 상기 연장부(20b)의 외부에는 외벽(22)이 형성되고, 상기 외벽(22)은 접지(ground)될 수 있다.

상기 서셉터(20), 보다 구체적으로는 상기 지지부(20a)의 내부에는 발열 코일과 같은 발열 장치(25)가 형성되어 있어, 상기 지지부(20a) 상에 안착되는 기판(S)을 가열할 수 있게 된다.

상기 가스 공급관(30)은 상기 챔부(10)의 상측에 위치하여 상기 챔버(10) 내부로 반응 가스를 공급하는 역할을 한다. 이와 같은 가스 공급관(30)은 상기 챔버(10)의 외부로 연장되어 있으며, 그 연장된 일단은 가스 공급탱크(미도시)와 연결되어 있다. 또한, 상기 가스 공급관(30)의 타단은 후방 플레이트(35)를 관통하면서 상기 후방 플레이트(35)와 연결되어 있다.

상기 후방 플레이트(35)는 상기 가스 공급관(30)과 연결되어 있으며, 또한, 상기 샤워 헤드(40)와도 연결되어 있다. 여기서, 상기 후방 플레이트(35)와 상기 샤워 헤드(40)와의 사이에는 소정의 버퍼 공간(36)이 형성된다. 따라서, 상기 가스 공급관(30)을 통해 공급된 반응 가스가 상기 버퍼 공간(36)에서 일차적으로 확산되며, 그에 따라 상기 샤워 헤드(40)를 통해 반응 가스가 균일하게 분사될 수 있게 된다.

또한, 상기 후방 플레이트(35)는 전원 라인(52)을 통해서 RF 전원(50)과 연결되어 있어, 상기 RF 전원(50)으로부터 RF 전력을 인가받게 된다. 따라서, 상기 RF 전원(50)에서 발생된 RF 전력은 상기 후방 플레이트(35)를 통해서 상기 샤워 헤드(40)로 전달된다.

상기 샤워 헤드(40)는 상기 서셉터(20) 위에서 상기 서셉터(20)와 대향하도록 형성된다. 이와 같은 샤워 헤드(40)는 소정의 지지 기구(16)에 의해 지지되면서 상기 후방 플레이트(35)와 연결될 수 있다. 한편, 상기 후방 플레이트(35)가 상기 샤워 헤드(40)와 일체로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 지지 기구(16)는 챔버(10)의 내측면에 고정될 수 있다.

상기 샤워 헤드(40)는 복수 개의 분사구(41)를 구비하고 있어, 상기 버퍼 공간(36)에서 확산된 반응가스는 상기 샤워 헤드(40)의 분사구(41)를 통해서 상기 서셉터(20)에 안착된 기판(S)의 상부로 분사될 수 있다.

상기 RF 전원(50)은 전원 라인(52)을 통해서 상기 후방 플레이트(35)와 연결되어, 상기 후방 플레이트(35)에 RF 전력을 인가할 수 있다.

상기 RF 전원(50)과 상기 후방 플레이트(35) 사이의 전원 라인(52)에는 매칭 박스(55)가 연결되어 있어, 상기 매칭 박스(55)에서 임피던스가 매칭될 수 있다.

이상 설명한 구성 요소들에 의한 기판 처리 동작을 도 2를 참조하여 설명하면 아래와 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 공정의 흐름도이다.

우선, 기판(S)을 로딩(loading)한다(1S).

상기 기판(S)을 로딩하는 공정은, 챔버(10)의 일 측면에 형성된 도어(12)를 열고, 기판(S)을 홀딩하고 있는 이송 로봇(미도시)을 챔버(10) 내부로 반입시켜 서셉터(20) 상에 기판(S)을 안착시키고, 이어서, 이송 로봇을 챔버(10) 외부로 반출시킨 후 도어(12)를 닫는 공정으로 이루어진다.

다음, 기판(S)에 대한 처리 공정을 수행한다(2S).

상기 기판(S) 처리 공정은, 가스 공급관(30)을 통해 반응 가스를 공급하여 버퍼 공간(36)에서 반응 가스를 일차로 확산시킨 후, 샤워 헤드(40)의 분사구(41)를 통해 반응 가스를 분사시키는 공정을 포함하여 이루어진다.

특히, 상기 가스 공급관(30)을 통해 반응 가스를 공급할 때, RF 전원(50)에서 RF 전력을 발생시킴으로써, RF 전력이 전원 라인(52)을 따라 매팅 박스(55)로 이동하여 임피던스가 매칭되고, 이와 같이 임피던스가 매칭된 RF 전력이 후방 플레이트(35)를 거쳐 샤워 헤드(40)로 전달되도록 한다. 그에 따라서, 샤워 헤드(40)에서 분사된 반응 가스는 RF 전력에 의해 플라즈마 상태로 여기된 후, 서셉터(20) 상에 안착된 기판(S)으로 입사하여 증착, 또는 식각 등과 같은 기판 처리 공정을 수행하게 된다.

다음, 기판(S)을 언로딩(unloading)한다(3S).

상기 기판(S)을 언로딩하는 공정은, 기판 처리 공정이 완료된 후, 도어(12)를 다시 열고 이송 로봇을 챔버(10) 내부로 반입시켜 서셉터(20) 상에 안착된 기판(S)을 들어올린 후, 이송 로봇을 챔버(10) 외부로 반출시키는 공정으로 이루어진다.

이와 같이, 기판(S)의 로딩 공정(1S), 기판(S)의 처리 공정(2S), 및 기판(S)의 언로딩 공정(3S)에 의해서 기판 처리에 대한 1 사이클이 완성된다.

이하에서는, 상술한 기판 처리 공정을 진행함에 있어서, 챔버(10) 내부의 환경 변화를 감지하여 공정 진행을 제어하는 방법에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 공정 제어부(60)는 챔버(10) 외부에 형성되어 있으면서 상기 챔버(10) 내부의 환경 변화를 감지하여 공정 진행을 제어하는 역할을 한다.

구체적으로는, 상기 공정 제어부(60)는 상기 챔버(10) 내부에 모니터링 신호를 입력하고, 이어서 상기 챔버(10) 내부로의 반응 전류를 측정한 후, 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여 공정 진행을 제어하게 된다.

상기 공정 제어부(60)는 입력 발신부(62), 반응 측정부(64), 및 반응 분석처리부(66)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 입력 발신부(62)는 상기 챔버(10) 내부에 모니터링 신호를 입력하는 역할을 하고, 상기 반응 측정부(64)는 상기 챔버(10) 내부로의 반응 전류를 측정하는 역할을 하고, 상기 반응 분석처리부(66)는 상기 측정한 반응전류를 기준 반응 전류와 비교하여 공정 진행을 제어하는 역할을 한다.

특히, 상기 입력 발신부(62) 및 반응 측정부(64)는 상기 서셉터(20)와 연결되어 있어, 상기 서셉터(20)에 모니터링 신호를 입력하고, 상기 서셉터(20)로부터 반응 전류를 측정할 수 있다.

구체적으로, 상기 입력 발신부(62) 및 반응 측정부(64)는 상기 챔버(10) 외부로 연장되어 있는 서셉터(20)의 연장부(20b)와 연결되어 있어, 상기 입력 발신부(62)에서 상기 서셉터(20)의 연장부(20b)로 모니터링 신호를 입력할 수 있고, 또한, 모니터링 신호가 상기 연장부(20b)를 통해 상기 챔버(10) 내부의 지지부(20a)에 전달되고, 그 후 반응 전류가 상기 연장부(20b)를 통해 상기 반응 측정부(64)로 전달될 수 있다.

즉, 상기 입력 발신부(62)에서 서셉터(20)의 연장부(20b)로 모니터링 신호를 입력하면, 모니터링 신호가 연장부(20b) 및 지지부(20a)를 거치면서 챔버(10) 내부의 환경 상태에 따라 변조되면서 반응 전류를 형성하고, 그와 같은 반응 전류가 다시 연장부(20b)를 통해 반응 측정부(64)에서 측정되는 것이다.

상기 입력 발신부(62) 및 반응 측정부(64)는 상기 서셉터(20)의 연장부(20b)와 연결되는 신호 라인(68)에서 분기된 서브 신호 라인(69)에 각각 연결될 수 있다.

상기 반응 분석처리부(66)는 상기 반응 측정부(64)와 연결되어 있어, 상기 반응 측정부(64)에서 측정한 반응 전류를 전달받고, 전달받은 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교한 후, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단한다.

여기서, 기준 반응 전류는 소정의 프로파일(profile) 형태로 설정하는데, 최상의 상태에 있는 기판 처리 장치에 모니터링 신호를 입력하고 이어서 측정한 반응 전류의 프로파일(profile)을 이용하여 설정할 수 있다. 예를 들어, 최초로 기판 처리 장치를 세팅하여 챔버(10) 내부가 오염되지 않은 시점에서, 상기 서셉터(20)에 기판(S)을 안착하지 않거나 또는 기판(S)을 안착한 상태로 모니터링 신호를 입력하고 그 후 측정한 반응 전류의 프로파일을 기준 반응 전류로 설정할 수 있다.

특히, 상기 서셉터(20)에 기판(S)을 안착한 상태에서 기준 반응 전류를 설정할 경우에는, 재질 및 크기 등과 같은 기판(S)의 특성에 따라 반응 전류의 프로파일이 변경될 수 있으므로, 기판(S)의 특성별로 기준 반응 전류를 설정하는 것이 바람직하다.

상기 오차 범위는 실험 통계자료를 근거로 하여 설정한다. 예를 들어, 기판 처리 공정을 반복적으로 수행하면서 단위 시간마다 서셉터(20)에 모니터링 신호를 입력하고 이어서 측정한 반응 전류의 프로파일을 축적함으로써, 챔버(10) 내부에 대한 세정 등이 필요한 시점에서의 반응 전류의 프로파일을 확인하여 오차 범위를 설정할 수 있다. 기판(S)의 크랙 여부에 대해서도, 여러 상태의 기판(S)을 서셉터(20)에 안착한 상태에서 서셉터(20)에 모니터링 신호를 입력하고 이어서 측정한 각각의 반응 전류의 프로파일을 축적함으로써 기판(S)에 크랙이 발생한 경우의 반응 전류의 프로파일을 확인하여 오차 범위를 설정할 수 있다.

이와 같은 공정 제어부(60)는 RLC회로를 포함하는 바람직하게 디자인된 전자회로를 이용하여 구성할 수 있다.

이하에서는 모니터링 신호, 반응 전류, 기준 반응 전류, 및 오차 범위에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3a 및 도 3b는 상기 모니터링 신호의 형태를 도시한 것으로서, 모니터링 신호는 도 3a에서와 같이 펄스(pulse) 형태일 수도 있고, 도 3b에서와 같이 사인파(sine wave) 형태일 수도 있다.

이와 같이, 상기 입력 발신부(62)에서 입력하는 모니터링 신호는 전압신호로 이루어지고 상기 반응 측정부(64)에서 측정하는 반응 신호는 전류 신호로 이루어질 수 있지만, 본 발명이 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 상기 입력 발신부(62)에서 입력하는 모니터링 신호가 전류신호로 이루어지고 상기 반응 측정부(64)에서 측정하는 반응 신호가 전압신호로 이루어질 수도 있다.

상기 모니터링 신호가 도 3a와 같이 펄스 형태일 경우, 일반적으로, 1회의 싱글 펄스를 입력하는 것이 바람직하지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 적당한 간격을 두고, 예를 들면 이전 신호의 반응이 사라질 수 있을 정도의 간격을 두고, 싱글 펄스를 반복적으로 입력하는 것도 가능하다.

도 4는 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류의 변동 감퇴(oscillatory decay) 곡선으로서, 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류의 첫 번째 펄스(pulse)의 일 형태를 도시한 것이다.

도 4에서 알 수 있듯이, 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류는 시간에 따른 전류 값으로 표시되는 프로파일을 가질 수 있다.

이때, 기준 반응 전류의 프로파일과 반응 전류의 프로파일이 일치하지 않을 경우, 즉, 시간에 따른 전류 값이 서로 일치하지 않을 경우, 챔버(10) 내부에 변화가 발생하고 있음을 알 수 있으며, 그 변화폭이 오차 범위를 벗어난 경우에는 챔버(10) 내부에 이상이 발생한 것으로 간주하여 공정 진행을 중지하게 된다.

여기서, 상기 기준 반응 전류와 반응 전류 사이의 변화폭을 피크(peak)의 전류 값을 기준으로 판단할 수도 있다. 즉, 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류가 시간에 따른 전류 값으로 표시되는 프로파일을 가질 경우, 오차 범위를 피크(peak)의 전류 값을 이용하여 설정할 수도 있다.

도 4와 같은 형태는 상기 모니터링 신호가 도 3a와 같이 펄스 형태일 경우 얻어질 수 있다.

도 5는 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류의 다른 형태를 도시한 것으로서, 도 5에서 알 수 있듯이, 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류는 공명(resonance) 곡선으로 표시되는 프로파일을 가질 수 있다.

이때, 기준 반응 전류의 프로파일과 반응 전류의 프로파일이 일치하지 않을 경우, 즉, 주파수에 대한 전류의 곡선이 서로 일치하지 않을 경우, 챔버(10) 내부에 변화가 발생하고 있음을 알 수 있으며, 그 변화폭이 오차 범위를 벗어난 경우에는 챔버(10) 내부에 이상이 발생한 것으로 간주하여 공정 진행을 중지하게 된다.

여기서, 상기 기준 반응 전류와 반응 전류 사이의 변화폭을 피크(peak) 지점에 해당하는 공명 주파수를 기준으로 판단할 수도 있고, 피크(peak)의 전류 값을 기준으로 판단할 수도 있다. 즉, 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류가 공명 곡선으로 표시되는 프로파일을 가질 경우, 오차 범위를 공명 주파수 값을 이용하여 설정할 수도 있고, 피크의 전류 값을 이용하여 설정할 수도 있다.

도 5와 같은 형태는 상기 모니터링 신호가 도 3b와 같이 사인파 형태일 경우 얻어질 수 있다.

이상과 같은 공정 제어부(60)에 의한 공정 진행의 제어 동작을 도 6을 참조하여 설명하면 아래와 같다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 내부의 환경 변화를 감지하여 공정 진행을 제어하는 공정의 흐름도이다.

우선, 모니터링 신호를 입력한다(10S).

상기 모니터링 신호를 입력하는 공정은, 입력 발신부(62)에서 서브 신호 라인(69) 및 신호 라인(68)을 통해 챔버(10) 내부, 구체적으로는 서셉터(20)에 모니터링 신호를 입력하는 공정으로 이루어질 수 있다.

상기 모니터링 신호는 전술한 도 3a와 같이 펄스(pulse) 형태일 수도 있고, 도 3b와 같이 사인파(sine wave) 형태일 수도 있다.

다음, 반응 전류를 측정한다(20S).

상기 반응 전류를 측정하는 공정은, 반응 측정부(64)에서 신호 라인(68) 및 서브 신호 라인(69)을 통해 챔버(10) 내부, 구체적으로는 서셉터(20)로부터 반응 전류를 측정하고, 측정한 반응 전류를 반응 분석처리부(66)로 전달하는 공정으로 이루어질 수 있다.

다음, 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교한다(30S).

상기 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교하는 공정은, 반응 분석처리부(66)에서 반응 전류와 미리 설정한 기준 반응 전류를 비교하는 공정으로 이루어진다.

이때, 상기 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교함에 있어서, 시간에 따른 전류 값으로 표시되는 프로파일을 비교할 수도 있고, 공명 곡선으로 표시되는 프로파일을 비교할 수도 있으며, 시간에 따른 전류 값으로 표시되는 프로파일 및 공명 곡선으로 표시되는 프로파일 모두를 비교할 수도 있다.

다음, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하고(40S), 오차 범위 내가 아닌 경우(No)에는 챔버 내부에 이상이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고(50S), 오차 범위 내인 경우(Yes)에는 챔버 내부에 이상이 발생하지 않은 것으로 판단하여 공정 진행을 수행한다(60S).

이때, 전술한 반응 전류와 기준 반응 전류의 비교 공정(30S)에서 시간에 따른 전류 값으로 표시되는 프로파일을 비교한 경우에는, 피크의 전류 값과 피크를 나타내는 시간 값에 대한 오차 범위를 활용하여 챔버 내부의 이상 유무를 판단할 수 있다.

전술한 반응 전류와 기준 반응 전류의 비교 공정(30S)에서 공명 곡선으로 표시되는 프로파일을 비교한 경우에는, 공명 주파수 값에 대한 오차 범위를 활용하여 챔버 내부의 이상 유무를 판단할 수도 있고, 피크의 전류 값에 대한 오차 범위를 활용하여 챔버 내부의 이상 유무를 판단할 수도 있고, 공명 주파수 값에 대한 오차 범위 및 피크의 전류 값에 대한 오차 범위 모두를 활용하여 챔버 내부의 이상 유무를 판단할 수도 있다.

상기 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내가 아닌 경우(No)에는 공정 진행을 중지함과 더불어 알람(alarm)을 울릴 수도 있다.

이하에서는, 도 2에 따른 기판을 처리하는 공정과 도 6에 따른 챔버 내부의 환경 변화를 감지하여 공정 진행을 제어하는 공정을 포함하여, 도 1에 도시한 기판 처리 장치의 전체 동작에 대해서 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 공정의 전체 흐름도이다.

우선, 챔버 내부 환경 변화를 판단한다(100S).

상기 챔버 내부 환경 변화를 판단하는 공정은, 전술한 도 6에 따른 공정에서, 모니터링 신호를 입력하는 공정(도 6의 10S 공정 참조), 반응 전류를 측정하는 공정(도 6의 20S 공정 참조), 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교하는 공정(도 6의 30S 공정 참조), 및 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부에 대해서 판단하는 공정(도 6의 40S 공정 참조)으로 이루어질 수 있으며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

상기 챔버 내부 환경 변화를 감지하는 공정은, 기판을 챔버 내부로 로딩하지 않은 상태에서 수행하게 되며, 따라서, 상기 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교하는 공정(도 6의 30S 공정 참조)은 상기 기준 반응 전류로서 기판을 서셉서에 안착하지 않은 상태에서 설정한 프로파일을 이용하게 된다.

이 공정은 챔버 내부의 오염 여부 등을 판단하여 세정 시기 등을 결정하기 위한 것이다.

다음, 상기 챔버 내부 환경 변화를 판단한 결과, 환경 변화가 있는 경우(Yes)에는 챔버 내부에 이상이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고(200S), 환경 변화가 없는 경우(No)에는 챔버 내부에 이상이 발생하지 않은 것으로 판단하여, 챔버 내부에 기판을 로딩한다(300S).

상기 챔버 내부에 기판을 로딩하는 공정(300S)은, 전술한 도 2에 따른 공정에서, 기판을 로딩하는 공정(1S)으로 이루어질 수 있으며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

다음, 기판의 크랙 여부를 판단한다(400S).

상기 기판의 크랙 여부를 감지하는 공정(400S)은 전술한 도 6에 따른 공정에서, 모니터링 신호를 입력하는 공정(도 6의 10S 공정 참조), 반응 전류를 측정하는 공정(도 6의 20S 공정 참조), 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교하는 공정(도 6의 30S 공정 참조), 및 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부에 대해서 판단하는 공정(도 6의 40S 공정 참조)으로 이루어질 수 있으며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

이때, 상기 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교하는 공정(도 6의 30S 공정 참조)은 상기 기준 반응 전류로서 기판을 서셉서에 안착한 상태에서 설정한 프로파일을 이용하게 되며, 특히, 재질 및 크기 등과 같은 기판의 특성이 일치하는 기준 반응 전류를 이용하게 된다.

다음, 상기 기판의 크랙 여부를 판단한 결과, 기판에 크랙이 있는 경우(Yes)에는 공정 진행을 중지하고(500S), 기판에 크랙이 없는 경우(No)에는 기판 처리 공정(600S)을 수행한다.

상기 기판 처리 공정(600S)은 전술한 도 2에 따른 공정에서, 기판을 처리하는 공정(2S)으로 이루어질 수 있으며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

다음, 기판 처리 공정(600S)이 완료된 후 기판을 언로딩 한다(700S).

상기 기판을 언로딩하는 공정(700S)은 전술한 도 2에 따른 공정에서, 기판 언로딩 공정(3S)으로 이루어질 수 있으며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는, 도 1 내지 도 7에 따른 기판 처리 장치 및 그 방법을 적용한 클러스터(cluster) 타입의 기판 처리 장치에 대해서 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터 타입의 기판 처리 장치의 개략도이다.

도 8에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터 타입의 기판 처리 장치는, 다수의 공정 챔버(processing chamber: PC)(10), 로드락 챔버(loadlock chamber: LC)(70), 이송 챔버(80), 이송 로봇(85), 및 중앙 관리부(90)를 포함하여 이루어진다.

상기 다수의 공정 챔버(10) 각각에는 공정 제어부(60)가 연결되어 있다.

상기 공정 제어부(60)는 전술한 바와 같이, 상기 공정 챔버(10) 내부에 모니터링 신호를 입력하고, 이어서 상기 공정 챔버(10) 내부로의 반응 전류를 측정한 후, 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여 공정 진행을 제어하는 것으로서, 전술한 도 1에서와 같이, 상기 공정 제어부(60)는 입력 발신부(62), 반응 측정부(64), 및 반응 분석처리부(66)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 공정 챔버(10) 각각의 구성도 전술한 도 1에 따른 챔버(10)의 구성과 동일할 수 있으며, 따라서, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 로드락 챔버(70)는 상기 공정 챔버(10)에 기판을 제공하는 역할을 한다. 이와 같은 로드락 챔버(70)는 기판 적재부(미도시)와 연결되어 있어, 상기 기판 적재부로부터 처리되어야 할 기판을 공급받고, 공급받은 기판을 이송 로봇(85)을 통해 공정 챔버(10)에 제공하게 된다. 또한, 상기 로드락 챔버(70)는 처리가 완료된 기판을 이송 로봇(85)을 통해 공정 챔버(10)로부터 공급받은 후, 공급받은 기판을 다시 기판 적재부로 제공하게 된다.

상기 이송 챔버(80)는 클러스터의 중앙에 위치하며, 그 내부에 기판을 이송하기 위한 이송 로봇(85)이 설치되어 있다. 따라서, 상기 이송 로봇(85)에 의해서, 상기 로드락 챔버(70)와 공정 챔버(10) 사이에서 기판의 로딩 및 언로딩 공정이 수행될 수 있다.

상기 중앙 관리부(90)는 상기 공정 챔버(10)에 연결되어 있는 공정 제어부(60)와 연결되어 있다. 따라서, 상기 중앙 관리부(90)는 상기 공정 제어부(60)를 통해 기판의 크랙 여부 또는 챔버 내부의 오염 정도 등과 같은 공정 챔버(10)의 내부 정보를 수집하고, 수집한 정보에 따라 전체 공정 진행을 관리하게 된다.

즉, 상기 중앙 관리부(90)는 상기 공정 제어부(60)를 통해 수집한 정보를 통해서 다수의 공정 챔버(10)들 중에서 이상이 발생한 챔버(10)가 있는지 여부를 확인하고, 그에 따라, 이상이 발생한 챔버(10)에서의 공정 진행을 중지시킴과 더불어 후속 공정을 위한 최적의 공정 챔버(10)를 결정하게 된다.

또한, 상기 중앙 관리부(90)는 이송 챔버(80) 내의 이송 로봇(85)과 연결되어 있어, 상기 이송 로봇(85)에 관련 정보를 전달함으로써, 이송 로봇(85)으로 하여금 크랙이 발생한 기판을 챔버(10)로부터 언로딩하도록 지시하거나 또는 처리되어야 할 기판을 최적의 공정 챔버(10)로 로딩하도록 지시한다.

이하에서는, 도 8에 따른 클러스터 타입의 기판 처리 장치의 동작에 대해서 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러스터 타입의 기판 처리 공정의 흐름도이다.

우선, 복수 개의 공정 챔버 내부의 환경 변화를 판단한다(1000S).

상기 공정 챔버 내부의 환경 변화를 판단하는 공정(1000S)은 복수 개의 공정 챔버(10) 각각에 연결된 공정 제어부(60)의 동작에 의해 수행되며, 구체적으로는, 전술한 도 6에 따른 공정에서, 모니터링 신호를 입력하는 공정(도 6의 10S 공정 참조), 반응 전류를 측정하는 공정(도 6의 20S 공정 참조), 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교하는 공정(도 6의 30S 공정 참조), 및 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부에 대해서 판단하는 공정(도 6의 40S 공정 참조)으로 이루어질 수 있으며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

이 공정은, 기판을 공정 챔버 내부로 로딩하지 않은 상태에서 수행하게 되며, 따라서, 상기 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교하는 공정(도 6의 30S 공정 참조)은 상기 기준 반응 전류로서 기판을 서셉서에 안착하지 않은 상태에서 설정한 프로파일을 이용하게 된다.

다음, 최적의 공정 챔버 순서를 결정한다(2000S).

상기 최적의 공정 챔버 순서를 결정하는 공정(2000S)은 상기 각각의 공정 제어부(60)에서 판단한 각각의 공정 챔버(10) 내부의 이상 여부에 대한 정보를 중앙 관리부(90)에서 수집하고, 수집한 정보에 따라 중앙 관리부(90)에서 공정 진행을 위한 공정 챔버(10)의 최적 순서를 결정한 후 결정한 정보를 이송 로봇(85)에 전달하는 공정으로 이루어질 수 있다.

다음, 상기 결정된 순서에 따란 공정 챔버에 기판을 로딩한다(3000S).

상기 기판을 로딩하는 공정(3000S)은, 이송 로봇(85)에 의해 수행되며, 구체적으로는, 전술한 도 2에 따른 공정에서, 기판을 로딩하는 공정(1S)으로 이루어질 수 있다.

다음, 기판의 크랙 여부를 판단한다(4000S).

상기 기판의 크랙 여부를 판단하는 공정(4000S)은 공정 챔버(10)에 연결된 공정 제어부(60)의 동작에 의해 수행되며, 구체적으로는 전술한 도 6에 따른 공정에서, 모니터링 신호를 입력하는 공정(도 6의 10S 공정 참조), 반응 전류를 측정하는 공정(도 6의 20S 공정 참조), 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교하는 공정(도 6의 30S 공정 참조), 및 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부에 대해서 판단하는 공정(도 6의 40S 공정 참조)으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 반응 전류와 기준 반응 전류를 비교하는 공정(도 6의 30S 공정 참조)은 기준 반응 전류로서 기판을 서셉서에 안착한 상태에서 설정한 프로파일을 이용하게 되며, 특히, 재질 및 크기 등과 같은 기판의 특성이 일치하는 기준 반응 전류를 이용하게 된다.

다음, 기판의 크랙 여부를 판단한 결과, 기판에 크랙이 있는 경우(Yes)에는 기판을 언로딩하고(5000S), 기판에 크랙이 없는 경우(No)에는 기판 처리 공정(6000S)을 수행한다.

전술한 공정(4000S)을 통해 상기 공정 제어부(60)에서 판단한 기판의 크랙 여부에 대한 정보는 중앙 관리부(90)에서 수집되고, 수집된 정보에 따라 중앙 관리부(90)에서는 이송 로봇(85)에 기판 크랙 정보를 전달하여 이송 로봇(85)으로 하여금 기판을 언로딩하게 한다.

다음, 기판 처리 공정(6000S)이 완료된 후 기판을 언로딩 한다(7000S).

상기 기판을 언로딩하는 공정은 전술한 도 2에 따른 공정에서, 기판 언로딩 공정(3S)으로 이루어질 수 있으며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다.

도 10에 도시한 기판 처리 장치는, 공정 챔버(processing chamber: PC)(10) 및 이송 챔버(80) 등의 배치 구조가 변경된 것을 제외하고, 도 8에 도시한 기판 처리 장치와 유사하다.

즉, 도 8에 따른 기판 처리 장치에서는 이송 챔버(80)가 원형 구조로 형성되어 있고 다수의 공정 챔버(10)가 이송 챔버(80) 주위를 둘러싸도록 배열되어 있는 반면에, 도 10에 따른 기판 처리 장치에서는 이송 챔버(80)가 사각형 구조로 길게 형성되어 있고 다수의 공정 챔버(10)가 이송 챔버(80)의 일측 및 타측에 일렬로 배열되어 있다.

도 10에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 다수의 공정 챔버(processing chamber: PC)(10), 로드락 챔버(loadlock chamber: LC)(70a, 70b), 이송 챔버(80), 이송 레일(82), 이송 로봇(85), 및 중앙 관리부(90)를 포함하여 이루어진다.

상기 로드락 챔버(70a, 70b)는 제1 로드락 챔버(70a) 및 제2 로드락 챔버(70b)로 이루어진다. 상기 제1 로드락 챔버(70a)는 상기 공정 챔버(10)에 처리되어야 할 기판을 제공하게 되고, 상기 제2 로드락 챔버(70b)는 상기 공정 챔버(10)로부터 처리가 완료된 기판을 제공받게 된다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.

상기 로드락 챔버(70a, 70b)는 기판 적재부(미도시)와 연결되어 있어, 상기 기판 적재부와 기판을 주고 받게 된다.

상기 이송 챔버(80)는 사각형 구조로 길게 형성되어 있고, 그 내부에 이송 레일(82) 및 이송 로봇(85)이 설치되어 있다. 따라서, 상기 이송 레일(82)을 따라서 이송 로봇(85)이 이동하면서 기판을 이송하게 되며, 특히, 공정 챔버(10) 내에 기판의 로딩 및 언로딩 공정을 수행하게 된다.

이상과 같은 도 10에 따른 기판 처리 장치도 전술한 도 9에 따른 방식으로 동작하게 되며, 그에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.

10: 챔버, 공정 챔버 12: 도어
14: 배기구 20: 서셉터
20a: 지지부 20b: 연장부
30: 가스 공급관 35: 후방 플레이트
36: 버퍼 공간 40: 샤워 헤드
41: 분사구 50: RF 전원
52: 전원 라인 55: 매칭 박스
60: 공정 제어부 62: 입력 발신부
64: 반응 측정부 66: 반응 분석처리부
68: 신호 라인 69: 서브 신호 라인
70: 로드락 챔버 80: 이송 챔버
85: 이송 로봇 90: 중앙 관리부

Claims

챔버;
상기 챔버의 내부에 위치하여 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부에서부터 상기 챔버의 외부까지 연장되는 연장부로 이루어진 서셉터; 및
상기 챔버의 외부에 형성되어 있으면서, 상기 챔버의 내부에 모니터링 신호를 입력하고, 이어서 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정한 후, 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여 공정 진행을 제어하는 공정 제어부를 포함하여 이루어진 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 공정 제어부는,
상기 챔버 내부에 모니터링 신호를 입력하는 입력 발신부;
상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정하는 반응 측정부; 및
상기 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하는 반응 분석처리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 입력 발신부 및 반응 측정부는 상기 서셉터의 연장부와 연결되어 있고, 상기 반응 분석처리부는 상기 반응 측정부와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 입력 발신부 및 반응 측정부는 상기 서셉터의 연장부에 연결되는 신호 라인에서 분기된 서브 신호 라인에 각각 연결된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 입력 발신부는 펄스 형태 또는 사인파 형태의 모니터링 신호를 입력하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 반응 분석처리부는 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류에 대해서 시간에 따른 전류 값으로 표시되는 프로파일을 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제6항에 있어서,
상기 오차 범위는 피크의 전류 값과 피크를 나타내는 시간 값을 이용하여 설정한 것임을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 반응 분석처리부는 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류에 대해서 공명 곡선으로 표시되는 프로파일을 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 오차 범위는 공명 주파수 값과 피크의 전류 값 중 적어도 하나의 값을 이용하여 설정한 것임을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
다수의 공정 챔버;
상기 공정 챔버에 기판을 제공하기 위한 로드락 챔버;
상기 공정 챔버와 로드락 챔버 사이에 기판을 이송하는 이송 로봇이 설치된 이송 챔버; 및
공정 진행을 관리하는 중앙 관리부를 포함하여 이루어지고,
상기 다수의 공정 챔버 각각에는 공정 제어부가 연결되어 있어, 상기 공정 제어부에 의해서 상기 공정 챔버 내부에 모니터링 신호를 입력하고, 이어서 상기 공정 챔버 내부로의 반응 전류를 측정한 후, 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하고,
상기 중앙 관리부는 상기 공정 제어부와 연결되어 있어, 상기 공정 제어부를 통해 상기 공정 챔버의 내부 정보를 수집하고, 수집한 정보에 따라 공정 진행을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 다수의 공정 챔버 각각에는 상기 공정 챔버의 내부에 위치하여 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부에서부터 상기 공정 챔버의 외부까지 연장되는 연장부로 이루어진 서셉터가 구비되어 있고,
상기 공정 제어부는,
상기 서셉터의 연장부와 연결되어 상기 챔버 내부에 모니터링 신호를 입력하는 입력 발신부;
상기 서셉터의 연장부와 연결되어 상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정하는 반응 측정부; 및
상기 반응 측정부와 연결되어 상기 측정한 반응 전류를 미리 설정한 기준 반응 전류와 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하는 반응 분석처리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
챔버 내부에 모니터링 신호를 입력하는 공정;
상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정하는 공정;
측정한 반응 전류와 미리 설정한 기준 반응 전류를 비교하는 공정; 및
반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 판단하고, 오차 범위 내가 아닌 경우에는 챔버 내부에 이상이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고, 오차 범위 내인 경우에는 챔버 내부에 이상이 발생하지 않은 것으로 판단하여 공정 진행을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제12항에 있어서,
상기 모니터링 신호를 입력하는 공정은 상기 챔버 외부에 형성된 입력 발신부에서 상기 챔버에 구비된 서셉터에 모니터링 신호를 입력하는 공정으로 이루어지고,
상기 챔버 내부로의 반응 전류를 측정하는 공정은 상기 챔버 외부에 형성된 반응 측정부에서 상기 챔버에 구비된 서셉터로의 반응 전류를 측정하는 공정으로 이루어지고,
상기 측정한 반응 전류와 미리 설정한 기준 반응 전류를 비교하고 상기 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 판단하는 공정은 상기 반응 측정부와 연결되면서 상기 챔버 외부에 형성된 반응 분석처리부에서 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제13항에 있어서,
상기 입력 발신부는 펄스 형태 또는 사인파 형태의 모니터링 신호를 입력하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제13항에 있어서,
상기 반응 분석처리부는 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류에 대해서 시간에 따른 전류 값으로 표시되는 프로파일을 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제15항에 있어서,
상기 오차 범위는 피크의 전류 값과 피크를 나타내는 시간 값을 이용하여 설정한 것임을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제13항에 있어서,
상기 반응 분석처리부는 상기 반응 전류 및 기준 반응 전류에 대해서 공명 곡선으로 표시되는 프로파일을 비교하여, 반응 전류가 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제17항에 있어서,
상기 오차 범위는 공명 주파수 값과 피크의 전류 값 중 적어도 하나의 값을 이용하여 설정한 것임을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
기판을 챔버 내부로 로딩하지 않은 상태에서, 상기 챔버 내부에 제1 모니터링 신호를 입력하고, 상기 챔버 내부로의 제1 반응 전류를 측정한 후, 측정한 제1 반응 전류와 미리 설정한 제1 기준 반응 전류를 비교하여, 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내인지 판단함으로써, 상기 챔버 내부의 환경 변화를 판단하는 공정;
상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내가 아닌 경우에는 상기 챔버 내부에 이상이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고, 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내인 경우에는 상기 챔버 내부에 이상이 발생하지 않은 것으로 판단하여 상기 챔버 내부에 기판을 로딩하는 공정;
상기 기판이 로딩된 챔버 내부에 제2 모니터링 신호를 입력하고, 상기 챔버 내부로의 제2 반응 전류를 측정한 후, 측정한 제2 반응 전류와 미리 설정한 제2 기준 반응 전류를 비교하여, 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내인지 판단함으로써, 상기 기판의 크랙 여부를 판단하는 공정;
상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내가 아닌 경우에는 상기 기판에 크랙이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고, 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내인 경우에는 상기 기판에 크랙이 발생하지 않은 것으로 판단하여 상기 기판에 대한 처리를 수행하는 공정; 및
상기 기판에 대한 처리를 수행하는 공정 이후에 상기 기판을 언로딩하는 공정을 포함하여 이루어진 기판 처리 방법.
제19항에 있어서,
상기 제1 모니터링 신호를 입력하는 공정은 상기 챔버 외부에 형성된 입력 발신부에서 상기 챔버에 구비된 서셉터에 제1 모니터링 신호를 입력하는 공정으로 이루어지고,
상기 챔버 내부로의 제1 반응 전류를 측정하는 공정은 상기 챔버 외부에 형성된 반응 측정부에서 상기 챔버에 구비된 서셉터로의 제1 반응 전류를 측정하는 공정으로 이루어지고,
상기 측정한 제1 반응 전류와 미리 설정한 제1 기준 반응 전류를 비교하고 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 오차 범위 내인지 판단하는 공정은 상기 반응 측정부와 연결되면서 상기 챔버 외부에 형성된 반응 분석처리부에서 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
복수의 공정 챔버 각각의 내부에 기판을 로딩하지 않은 상태에서, 상기 복수의 공정 챔버 각각의 내부에 제1 모니터링 신호를 입력하고, 상기 복수의 공정 챔버 각각의 내부로의 제1 반응 전류를 측정한 후, 측정한 제1 반응 전류와 미리 설정한 제1 기준 반응 전류를 비교하여, 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내인지 판단함으로써, 상기 공정 챔버 각각의 내부 환경 변화를 판단하는 공정;
상기 판단한 각각의 공정 챔버 내부의 환경 변화에 대한 정보에 따라 공정 진행을 위한 복수의 공정 챔버의 최적 순서를 결정하는 공정;
결정된 순서에 따라 상기 공정 챔버에 기판을 로딩하는 공정;
상기 기판이 로딩된 공정 챔버 내부에 제2 모니터링 신호를 입력하고, 상기 공정 챔버 내부로의 제2 반응 전류를 측정한 후, 측정한 제2 반응 전류와 미리 설정한 제2 기준 반응 전류를 비교하여, 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내인지 판단함으로써, 상기 기판의 크랙 여부를 판단하는 공정;
상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내가 아닌 경우에는 상기 기판에 크랙이 발생한 것으로 판단하여 공정 진행을 중지하고, 상기 제2 반응 전류가 제2 기준 반응 전류와 제2 오차 범위 내인 경우에는 상기 기판에 크랙이 발생하지 않은 것으로 판단하여 상기 기판에 대한 처리를 수행하는 공정; 및
상기 기판에 대한 처리를 수행하는 공정 이후에 상기 기판을 언로딩하는 공정을 포함하여 이루어진 기판 처리 방법.
제21항에 있어서,
상기 공정 챔버 각각의 내부 환경 변화를 판단하는 공정은 상기 공정 챔버 각각에 연결된 공정 제어부에 의해 수행되며,
상기 복수의 공정 챔버의 최적 순서를 결정하는 공정은 상기 공정 제어부에서 판단한 각각의 공정 챔버 내부의 환경 변화에 대한 정보를 중앙 관리부에서 수집하고, 수집한 정보에 따라 상기 중앙 관리부에서 상기 최적 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제22항에 있어서,
상기 공정 제어부는, 상기 공정 챔버에 구비된 서셉터에 제1 모니터링 신호를 입력하는 입력 발신부, 상기 공정 챔버에 구비된 서셉터로의 제1 반응 전류를 측정하는 반응 측정부, 및 상기 측정한 제1 반응 전류와 미리 설정한 제1 기준 반응 전류를 비교하여 상기 제1 반응 전류가 제1 기준 반응 전류와 제1 오차 범위 내인지 판단하는 반응 분석처리부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.