KR20170023603A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판에 박막을 증착할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 박막을 증착하기 위한 반응 공간이 형성되는 공정 챔버와, 상기 반응 공간에 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드와, 상기 공정 챔버에 설치되고 기판을 지지하는 기판 지지부와, 상기 기판 상에 증착되는 상기 박막에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지부간의 공정 갭을 조절하기 위해 상기 기판 지지부를 상하로 이동시키는 레벨링 장치와, 상기 기판 지지부의 기울기를 측정하는 센서와, 상기 기판 지지부의 기울기를 조절하는 틸팅 장치 및 상기 센서로부터 입력되는 상기 기판 지지부의 기울기 정보와 기 설정된 기준 기울기 정보를 이용하여 상기 기판 지지부 상면에 안착된 상기 기판에 균일한 상기 박막을 증착할 수 있도록 상기 틸팅 장치의 구동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate processing apparatus and substrate processing method}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판에 박막을 증착할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
통상적인 기판 처리 장치에 있어서, 기판이 안착되는 서셉터와 공정 가스를 공급하기 위한 샤워헤드 간의 간격인 갭 조절과 서셉터의 기울기 조절은 기판에 균일한 박막을 증착하여 양품의 반도체 소자를 제조하는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 일반적으로, 서셉터의 기울기는 하나의 정해진 기준 높이에서 수동으로 설정된다. 하지만, 박막의 종류에 따라서 서셉터의 높이가 조절될 필요가 있는데, 이 경우 서셉터 높이 조절 시 서셉터의 기울기가 변경될 수 있다. 또한, 박막의 종류에 따라서 서셉터의 기울기를 조절할 필요가 있으나 기존 기판 처리 장치에서는 이를 구현하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 서셉터의 레벨링이 변경됨에 따라서 서셉터의 기울기를 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는, 박막을 증착하기 위한 반응 공간이 형성되는 공정 챔버; 상기 반응 공간에 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드; 상기 공정 챔버에 설치되고 기판을 지지하는 기판 지지부; 상기 기판 상에 증착되는 상기 박막에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지부간의 공정 갭을 조절하기 위해 상기 기판 지지부를 상하로 이동시키는 레벨링 장치; 상기 기판 지지부의 기울기를 측정하는 센서; 상기 기판 지지부의 기울기를 조절하는 틸팅 장치; 및 상기 센서로부터 입력되는 상기 기판 지지부의 기울기 정보와 기 설정된 기준 기울기 정보를 이용하여 상기 기판 지지부 상면에 안착된 상기 기판에 균일한 상기 박막을 증착할 수 있도록 상기 틸팅 장치의 구동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 기판 상에 증착되는 상기 박막이 서로 다른 이종막인 경우, 상기 제어부는, 제 1 박막을 증착하기 위해 제 1 높이로 이동된 상기 기판 지지부의 제 1 기울기 정보와 기 설정된 제 1 기준 기울기 정보를 이용하여 상기 틸팅 장치의 구동을 제어하고, 제 2 박막을 증착하기 위해 제 2 높이로 이동된 상기 기판 지지부의 제 2 기울기 정보와 기 설정된 제 2 기준 기울기 정보를 이용하여 상기 틸팅 장치의 구동을 제어할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 틸팅 장치는, 상기 공정 챔버의 하방에 상기 공정 챔버와 이격되게 설치되며 상기 레벨링 장치와 연결되는 틸팅 플레이트; 및 상기 공정 챔버와 상기 틸팅 플레이트 사이에 복수개로 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 조정하는 제 1, 2, 3 틸팅부;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 레벨링 장치는, 상기 기판 지지부가 결합되는 레벨링 플레이트; 및 상기 레벨링 플레이트와 결합되어 상기 기판 지지부의 높이를 조절하며 상부에는 상기 틸팅 플레이트가 연결되는 레벨링 구동 장치;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부는, 상기 공정 챔버 하면에 내각이 60도가 되도록 삼각 배치 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 틸팅 장치는, 구동 범위를 제한하기 위한 리미트 장치;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 틸팅으로 인한 손상을 방지하기 위해 상기 리미트 장치에 의해 상기 틸팅 장치의 틸팅 범위를 제한하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 1 틸팅부는, 높이가 고정되는 고정형 결합 구조이고, 상기 제 2, 3 틸팅부는, 높이 조절이 가능한 높이 조절형 결합 구조인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 2, 3 틸팅부는, 상기 공정 챔버에 고정되는 너트 부재; 상기 너트 부재와 나사 결합되어 승하강 되는 승하강 나사봉; 상기 승하강 나사봉의 회전 운동에 의해 승하강 되도록 상기 승하강 나사봉과 결합되는 구동 장치; 및 상기 승하강 나사봉과 베어링에 의해 결합되며 상기 틸팅 플레이트와 결합되어 상기 승하강 나사봉의 승하강에 의해 상기 틸팅 플레이트를 승하강시키는 결합 부재;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부는, 높이 조절이 가능한 높이 조절형 결합 구조인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부는, 상기 공정 챔버에 고정되는 너트 부재; 상기 너트 부재와 나사 결합되어 승하강 되는 승하강 나사봉; 상기 승하강 나사봉의 회전 운동에 의해 승하강 되도록 상기 승하강 나사봉과 결합되는 구동 장치; 및 상기 승하강 나사봉과 베어링에 의해 결합되며 상기 틸팅 플레이트와 결합되어 상기 승하강 나사봉의 승하강에 의해 상기 틸팅 플레이트를 승하강시키는 결합 부재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 처리 방법이 제공된다. 상기 기판 처리 방법은, 제 1 항의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법으로서, 상기 공정 챔버로 상기 기판을 인입 받은 후 상기 기판 상에 증착되는 박막에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지부 간의 상기 공정 갭을 조절하기 위해 상기 기판 지지부를 이동하는 레벨링 단계; 높이 조절된 상기 기판 지지부의 기울기를 측정하는 센싱 단계; 상기 센싱 단계를 통해 측정된 기울기 값과 기 설정된 기준 기울기 정보를 이용하여 상기 기판 지지부의 기울기를 조정하기 위한 틸팅 단계; 상기 틸팅 단계 후 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하여 상기 박막을 증착하는 공정 단계; 및 상기 공정 챔버 외부로 상기 박막 증착이 완료된 상기 기판을 반출하는 반출 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 방법에서, 상기 틸팅 장치는, 상기 공정 챔버의 하방에 상기 공정 챔버와 이격되게 설치되며, 상기 레벨링 장치와 연결되는 상기 틸팅 플레이트와, 상기 공정 챔버와 상기 틸팅 플레이트 사이에 복수개로 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 조정하는 제 1, 2, 3 틸팅부를 포함하며, 상기 틸팅 단계는, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부 중 적어도 어느 하나의 높이를 제어하여 상기 기판 지지부의 기울기를 조정할 수 있다.
상기 기판 처리 방법에서, 상기 기판 상에 증착되는 상기 박막이 서로 다른 이종막인 경우, 상기 레벨링 단계는, 제 1 박막을 증착하기 위해 상기 기판 지지부를 제 1 높이로 이동하는 제 1 레벨링 단계; 및 제 2 박막을 증착하기 위해 상기 기판 지지부를 제 2 높이로 이동하는 제 2 레벨링 단계;를 포함하고, 상기 센싱 단계는, 상기 제 1 레벨링 단계 후 상기 기판 지지부의 기울기를 측정하는 제 1 센싱 단계; 및 상기 제 2 레벨링 단계 후 상기 기판 지지부의 기울기를 측정하는 제 2 센싱 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 방법에서, 상기 틸팅 단계는, 상기 제 1 레벨링 단계 후 상기 제 1 센싱 단계에서 측정된 상기 기판 지지부의 제 1 기울기 값과 기 설정된 제 1 기준 기울기 정보를 이용하여, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 기판 지지부의 기울기를 조정하는 제 1 틸팅 단계; 및 상기 제 2 레벨링 단계 후 상기 제 2 센싱 단계에서 측정된 상기 기판 지지부의 제 2 기울기 값과 기 설정된 제 2 기준 기울기 정보를 이용하여, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 기판 지지부의 기울기를 조정하는 제 2 틸팅 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 방법에서, 상기 공정 단계는, 상기 제 1 틸팅 단계 후 제 1 박막을 형성하는 제 1 박막 형성 단계; 및 상기 제 2 틸팅 단계 후 제 2 박막을 형성하는 제 2 박막 형성 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 따르면, 서셉터의 레벨링이 변경되면서 서셉터의 기울기가 변경되는 경우 이를 감지하여 틸팅 장치를 이용하여 박막에 따라 기 설정된 기울기로 서셉터의 기울기를 조절함으로써 균일한 박막을 형성할 수 있게 된다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 기판 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레벨링 장치의 제 2 포인트 장치 및 제 3 포인트 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 제 2 포인트 장치 및 제 3 포인트 장치를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 나타내는 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 기판 처리 장치(100)를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 기판 지지부(10)와, 틸팅 장치(20), 센서(30), 제어부(40), 리미트 장치(50) 및 레벨링 장치(60)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(10)는, 박막을 증착하기 위한 반응 공간이 형성되는 공정 챔버(C)에 설치되고, 기판(S)을 지지할 수 있는 서셉터나 테이블 등의 기판 지지 구조체일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 기판 지지부(10)는, 그 상면에 안착되는 기판(S)을 일정온도로 가열시킬 수 있고, 또는 공정 가스를 플라즈마화 하기 위한 하부 전극으로의 기능을 할 수 있다.
또한, 기판 지지부(10)는, 기판(S)이 안착되어 지지할 수 있는 적절한 강도와 내구성을 갖는 구조체일 수 있다. 예컨대, 이러한 기판 지지부(10)는, 스틸, 스테인레스, 알루미늄, 마그네슘 및 아연 중 어느 하나 이상의 재질을 선택하여 구성되는 구조체일 수 있다. 그러나, 기판 지지부(10)는, 도 1에 반드시 국한되지 않고, 기판(S)을 지지할 수 있는 매우 다양한 형태나 종류나 재질의 부재들이 적용될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 틸팅 장치(20)는, 기판(S)에 균일한 두께로 박막을 증착할 수 있도록, 기판 지지부(10)의 기울기를 조정할 수 있다. 예컨대, 틸팅 장치(20)는, 공정 챔버(C)의 하방에 공정 챔버(C)와 이격되게 설치되며 레벨링 장치(60)와 연결되는 틸팅 플레이트(27) 및 공정 챔버(C)와 틸팅 플레이트(27)의 사이에 복수개로 설치되어 틸팅 플레이트(27)의 기울기를 조정하는 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23)를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23)는, 공정 챔버(C)의 하면에 내각이 60도가 되도록 삼각 배치될 수 있다. 예컨대, 틸팅 플레이트(27)를 3점 지지할 수 있도록, 제 1 틸팅부(21)는, 공정 챔버(C) 하면의 중심선상에 형성되고, 제 2, 3 틸팅부(22, 23)는 공정 챔버(C) 하면의 상기 중심선상을 기준으로 대칭되게 형성될 수 있다.
이때, 제 1 틸팅부(21)는, 높이가 고정된 고정형 결합 구조일 수 있고, 제 2, 3 틸팅부(22, 23)는, 높이 조절이 가능한 높이 조절형 결합 구조일 수 있다. 또한, 틸팅 장치(20)는, 도 1 에 반드시 국한되지 않고, 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23) 모두 높이 조절이 가능한 높이 조절형 결합 구조일 수도 있다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 틸팅 장치(20)는, 제 1 틸팅부(21)와, 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)를 구비하여 틸팅 플레이트(27)를 3점 지지할 수 있다. 더불어, 제 1 틸팅부(21)는, 볼 조인트와 같은 관절 부재를 구비하여 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)의 가변 시 제 1 틸팅부(21)가 비틀림 응력을 받아 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이러한, 상기 관절 부재는 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)에도 구비될 수 있다.
그러나, 틸팅 장치(20)는, 도 1에 반드시 국한되지 않고, 기판 지지부(10)를 더욱 안정되게 지지하고 기울기를 정밀하게 조정할 수 있도록, 3포인트 이상으로 지지할 수도 있다. 예컨대, 도시되지 않았지만 공정 챔버(C)와 틸팅 플레이트(27) 사이에 설치되고 제 1 틸팅부(21)의 높이를 기준으로 틸팅 플레이트(27)의 또 다른 타측을 상하로 조정하는 제 4 틸팅부를 더 포함하여 기판 지지부(10)의 기울기를 더욱 정밀하게 조정할 수 있다.
그러므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 제 1 틸팅부(21)의 높이를 기준점으로 고정하고 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)를 제 1 틸팅부(21)의 높이를 기준으로 각각 상하로 조정하여, 기판 지지부(10)를 지지하고 있는 틸팅 플레이트(27)의 기울기를 조정함으로써, 기판 지지부(10)의 기울기를 간접적으로 조정하는 효과를 가질 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 제어부(40)는, 센서(30)로부터 입력되는 기판 지지부(10)의 기울기 정보와 기 설정된 기준 기울기 정보를 이용하여, 기판 지지부(10) 상면에 안착된 기판(S)에 균일한 박막을 증착할 수 있도록 틸팅 장치(20)의 구동을 제어할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 제어부(40)는, 기판(S) 상에 증착되는 박막이 서로 다른 이종막인 경우에, 제 1 박막을 증착하기 위해 제 1 높이로 이동된 기판 지지부(10)의 제 1 기울기 정보와 기 설정된 제 1 기준 기울기 정보를 이용하여 틸팅 장치(20)의 구동을 제어하고, 제 2 박막을 증착하기 위해 제 2 높이로 이동된 기판 지지부(10)의 제 2 기울기 정보와 기 설정된 제 2 기준 기울기 정보를 이용하여 틸팅 장치(20)의 구동을 제어할 수 있다. 이때, 틸팅 플레이트(27) 상에 센서(30)를 구비하여 기판 지지부(10)의 기울기를 측정할 수 있다. 예컨대, 센서(30)는, 자이로 센서가 적용될 수 있다.
따라서, 제어부(40)는, 센서(30)로부터 기판 지지부(10)의 기울기 정보를 전달받아 기 설정된 기준 기울기 정보와 상이할 경우에 틸팅 장치(20)에 제어 신호를 인가하여 기판 지지부(10)의 기울기 정보가 상기 기준 기울기 정보와 동일하도록 제어할 수 있다.
그러므로, 센서(30) 및 제어부(40)는, 센서(30)로부터 전달받은 기판 지지부(10)의 상기 기울기 정보 및 제어부(40)에 저장된 상기 기준 기울기 정보를 이용하여 틸팅 장치(20)에 틸팅 제어 신호를 인가하여, 자동으로 기판 지지부(10)의 틸팅을 진행할 수 있으므로, 기판 지지부(10)의 틸팅이 신속하고 정확하게 이루어질 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 처리 장치(100)는, 리미트 장치(50)를 더 포함하여 틸팅 장치(20)의 구동 범위를 제한할 수 있다. 예컨대, 리미트 장치(50)는 제어부(40)와 연동되고, 제어부(40)는, 틸팅 장치(20)의 틸팅으로 인한 기판 지지부(10)의 손상을 방지하기 위해 리미트 장치(50)에 의해 틸팅 장치(20)의 틸팅 범위를 제한할 수 있다. 예컨대, 틸팅 장치(20)의 구동 범위가 설정치를 벗어나면 리미트 장치(50)로부터 리미트 신호를 인가받아서 제어부(40)가 틸팅 장치(20)의 구동을 제한할 수 있다.
따라서, 리미트 장치(50)는, 틸팅 장치(20)가 기판 지지부(10)를 일정 범위 이내로만 틸팅할 수 있도록 동작 범위를 제한하여 틸팅 장치(20)의 오작동으로 인한 기판(S) 또는 기판 지지부(10)의 파손을 예방할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 레벨링 장치(60)는, 기판(S) 상에 증착되는 박막에 따라, 공정 챔버(C)의 반응 공간에 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드(H)와, 기판 지지부(10)간의 공정 갭을 조절하기 위해 기판 지지부(10)를 상하로 이동시킬 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 레벨링 장치(60)는, 틸팅 플레이트(27)와 연결되며 기판 지지부(10)가 결합되는 레벨링 플레이트(61) 및 레벨링 플레이트(61)와 결합되어 기판 지지부(10)의 높이를 조절하며 상부에는 틸팅 플레이트(27)가 연결되는 레벨링 구동 장치(62)를 포함할 수 있다.
따라서, 기판 처리 장치(100)가 기판(S)에 복합막을 자동으로 증착할 수 있도록, 제어부(40)에 기판 지지부(10)의 기울기 정보를 사전에 저장할 수 있다. 이에 따라, 지판 지지부(10)가 레벨링 장치(60)에 의해서 상기 제 1 높이 또는 상기 제 2 높이로 레벨링될 때, 제어부(40)가 센서(30)로부터 기판 지지부(10)의 기울기 신호를 전달 받아 저장된 상기 기울기 정보와 상이할 경우 틸팅 장치(20)로 틸팅 제어 신호를 인가하여, 상기 기울기 정보로 기판 지지부(10)를 자동으로 틸팅할 수 있다. 또한, 상술된 공정을 이용하여 기판(S)에 단일막들을 반복하여 다층으로 분할 증착하는 경우에도 활용할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23)가 예비로 미리 조립될 수 있는 통합 플레이트(T)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 통합 플레이트(T)에 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23)를 미리 조립한 다음, 통합 플레이트(T)를 공정 챔버(C)의 하면에 일괄 조립하여 조립성을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 통합 플레이트(T)를 이용하여 장비 설치 시, 사전에 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23)를 통합 플레이트(T)에 조립한 후, 공정 챔버(C)를 통합 플레이트(T)위에 조립함으로써, 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23)를 공정 챔버(C)에 직접 조립할 때 보다 조립 공정의 난이도를 낮추는 효과를 가질 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 기판(S)에 단일막 또는 복합막을 증착 시 기판 지지부(10)가 각 공정의 공정 가스의 적합한 갭 영역으로 자동으로 레벨링되고, 이어서, 각각의 갭 영역에서 자동으로 기판 지지부(10)를 틸팅하여, 기판 지지부(10)의 레벨링 및 틸팅이 신속하고 정확하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 기판(S)에 증착되는 막질의 균일도를 고르게 하고 단일막은 물론, 복합막을 용이하게 생산할 수 있으며, 이에 따라 생산 비용 및 생산 시간을 절감할 수 있는 등 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 틸팅 장치(20)의 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)를 나타내는 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 2, 3 틸팅부(22, 23)는, 공정 챔버(C)에 고정되는 너트 부재(25)와, 너트 부재(25)와 나사 결합되어 승하강 되는 승하강 나사봉(26)과, 승하강 나사봉(26)의 회전 운동에 의해 승하강 되도록 승하강 나사봉(26)과 결합되는 구동 장치(28) 및 승하강 나사봉(26)과 베어링(B)에 의해 결합되며 틸팅 플레이트(27)와 결합되어 승하강 나사봉(26)의 승하강에 의해 틸팅 플레이트(27)을 승하강시키는 결합 부재(29)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 구동 장치(28)는, 승하강 나사봉(26)의 하단부에 설치되어 승하강 나사봉(26)과 회전하는 웜휠기어(28a)와, 웜휠기어(28a)와 치합되어 회전하는 웜기어(28b) 및 웜기어(28b)를 회전 시키는 모터(28c)를 포함할 수 있다. 또한, 모터(28c)는 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)를 더욱 정밀하게 제어할 수 있도록 고분해능 엔코더를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 1 틸팅부(21)의 높이를 기준으로 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)의 높이를 1mm당 50 ~ 100,000,000단계의 분해능으로 분류하여 정밀 조정할 수 있다.
또한, 승하강 나사봉(26)과 틸팅 플레이트(27)의 사이의 베어링(B)은, 볼 베어링 및 스러스트 베어링이 설치될 수 있다. 이에 따라, 기판 지지부(10)의 틸팅 시, 승하강 나사봉(27)이 승하강 나사봉(27)의 축방향과 축의 수직방향으로 하중을 받으면서 틸팅 플레이트(27)에서 원활하게 회전하도록 유도할 수 있다.
또한, 제 1 틸팅부(21)가 고정형 결합 구조가 아닌 제 2, 3 틸팅부(22, 23)와 같이 높이 조절이 가능한 높이 조절형 결합 구조일 경우에, 제 1 틸팅부(21)에도 상술된 제 2, 3 틸팅부(22, 23)의 구성 요소들이 동일하게 포함될 수 있다.
따라서, 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)는, 웜기어(28b)와 웜휠기어(28a)간의 기어 조합으로 인해 높은 기어비를 구현하고 모터(28c)에 고분해능 엔코더를 포함하여 기판 지지부(10)의 기울기를 정밀하게 제어 및 조정할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)의 레벨링 장치(20)는, 기판 지지부(10)의 기울기를 정밀하게 제어 및 조정할 수 있는 제 2 틸팅부(22) 및 제 3 틸팅부(23)를 구비하여, 기판 지지부(10)의 틸팅이 정확하게 이루어질 수 있으며, 기판(S)에 증착되는 막질의 균일도를 더욱 고르게 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)의 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)의 기판 처리 방법은, 공정 챔버(C)로 기판(S)을 인입 받은 후 기판(S) 상에 증착되는 박막에 따라 샤워 헤드(H)와 기판 지지부(10) 간의 상기 공정 갭을 조절하기 위해 기판 지지부(10)을 이동하는 레벨링 단계(S10)와, 높이 조절된 기판 지지부(10)의 기울기를 측정하는 센싱 단계(S20)와, 센싱 단계(S20)을 통해 측정된 기울기 값과 기 설정된 기준 기울기 정보를 이용하여 기판 지지부(10)의 기울기를 조정하기 위한 틸팅 단계(S30)와, 틸팅 단계(S30) 후 기판(S) 상에 공정 가스를 분사하여 상기 박막을 증착하는 공정 단계(S40) 및 기판 지지부(10)을 하강하여 공정 챔버(C) 외부로 상기 박막 증착이 완료된 기판(S)을 반출하는 반출 단계(S50)를 포함할 수 있다.
예컨대, 레벨링 단계(S10)는, 기판(S) 상에 증착되는 박막이 서로 다른 이종막인 경우, 제 1 박막을 증착하기 위해 기판 지지부(10)를 제 1 높이로 이동하는 제 1 레벨링 단계(S11) 및 제 2 박막을 증착하기 위해 기판 지지부(10)을 제 2 높이로 이동하는 제 2 레벨링 단계(S12)를 포함할 수 있다.
나아가, 센싱 단계(S20)는, 제 1 레벨링 단계 후 기판 지지부(10)의 기울기를 측정하는 제 1 센싱 단계와, 제 2 레벨링 단계 후 기판 지지부(10)의 기울기를 측정하는 제 2 센싱 단계를 포함할 수 있다.
또한, 틸팅 단계(S30)는, 틸팅 장치(20)가 공정 챔버(C)의 하방에 공정 챔버(C)와 이격되게 설치되며, 레벨링 장치(60)와 연결되는 틸팅 플레이트(27)와, 공정 챔버(C)와 틸팅 플레이트(27) 사이에 복수개로 설치되어 틸팅 플레이트(27)의 기울기를 조정하는 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23)을 포함하여, 제 1 레벨링 단계(S10) 후 제 1 센싱 단계에서 측정된 기판 지지부(10)의 제 1 기울기 값과 기 설정된 제 1 기준 기울기 정보를 이용하여, 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 기판 지지부(10)의 기울기를 조정하는 제 1 틸팅 단계(S31) 및 제 2 레벨링 단계(S10) 후 제 2 센싱 단계에서 측정된 기판 지지부(10)의 제 2 기울기 값과 기 설정된 제 2 기준 기울기 정보를 이용하여, 제 1, 2, 3 틸팅부(21, 22, 23) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 기판 지지부(10)의 기울기를 조정하는 제 2 틸팅 단계(S32)를 포함할 수 있다.
또한, 공정 단계(S40)는, 제 1 틸팅 단계(S30) 후 제 1 박막을 형성하는 제 1 박막 형성 단계(S41) 및 제 2 틸팅 단계(S30) 후 제 2 박막을 형성하는 제 2 박막 형성 단계(S42)를 포함할 수 있다. 이때, 공정 단계(S40)는, 제 1 박막 형성 단계(S41)와 제 2 박막 형성 단계(S42)를 1 사이클로 하여 반복 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 제어부(40)에 기판 지지부(10)의 기준 기울기 정보를 사전에 측정하여 저장할 수 있다. 그러므로, 기판 지지부(10)가 레벨링 장치(60)에 의해서 상기 제 1 높이 또는 상기 제 2 높이로 레벨링될 때 센서(30)로부터 기울기 정보를 전달 받아, 제어부(40)에 저장된 상기 기준 기울기 정보와 상이할 경우 제어부(40)가 틸팅 장치(20)로 틸팅 제어 신호를 인가하여, 상기 기준 기울기 정보와 기울기가 동일하도록 기판 지지부(10)를 자동으로 틸팅할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 상기 제 1 높이 또는 상기 제 2 높이 이외에도 다양한 높이에서 기판 지지부(10)의 틸팅을 할 수 있다. 또한, 상기 제 1 높이에서 상기 제 2 높이로 연속적으로 레벨링되면서 기판 지지부(10)의 틸팅을 하는 것도 가능할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 기판 지지부
20: 틸팅 장치
30: 센서
40: 제어부
50: 리미트 장치
60: 레벨링 장치
100: 기판 처리 장치

Claims (15)

  1. 박막을 증착하기 위한 반응 공간이 형성되는 공정 챔버;
    상기 반응 공간에 공정 가스를 공급하는 샤워 헤드;
    상기 공정 챔버에 설치되고 기판을 지지하는 기판 지지부;
    상기 기판 상에 증착되는 상기 박막에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지부간의 공정 갭을 조절하기 위해 상기 기판 지지부를 상하로 이동시키는 레벨링 장치;
    상기 기판 지지부의 기울기를 측정하는 센서;
    상기 기판 지지부의 기울기를 조절하는 틸팅 장치; 및
    상기 센서로부터 입력되는 상기 기판 지지부의 기울기 정보와 기 설정된 기준 기울기 정보를 이용하여 상기 기판 지지부 상면에 안착된 상기 기판에 균일한 상기 박막을 증착할 수 있도록 상기 틸팅 장치의 구동을 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 증착되는 상기 박막이 서로 다른 이종막인 경우,
    상기 제어부는,
    제 1 박막을 증착하기 위해 제 1 높이로 이동된 상기 기판 지지부의 제 1 기울기 정보와 기 설정된 제 1 기준 기울기 정보를 이용하여 상기 틸팅 장치의 구동을 제어하고,
    제 2 박막을 증착하기 위해 제 2 높이로 이동된 상기 기판 지지부의 제 2 기울기 정보와 기 설정된 제 2 기준 기울기 정보를 이용하여 상기 틸팅 장치의 구동을 제어하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 틸팅 장치는,
    상기 공정 챔버의 하방에 상기 공정 챔버와 이격되게 설치되며 상기 레벨링 장치와 연결되는 틸팅 플레이트; 및
    상기 공정 챔버와 상기 틸팅 플레이트 사이에 복수개로 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 조정하는 제 1, 2, 3 틸팅부;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 레벨링 장치는,
    상기 기판 지지부가 결합되는 레벨링 플레이트; 및
    상기 레벨링 플레이트와 결합되어 상기 기판 지지부의 높이를 조절하며 상부에는 상기 틸팅 플레이트가 연결되는 레벨링 구동 장치;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3 틸팅부는, 상기 공정 챔버 하면에 내각이 60도가 되도록 삼각 배치되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 틸팅 장치는,
    구동 범위를 제한하기 위한 리미트 장치;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    틸팅으로 인한 상기 기판 지지부의 손상을 방지하기 위해 상기 리미트 장치에 의해 틸팅 범위를 제한하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 틸팅부는, 높이가 고정되는 고정형 결합 구조이고, 상기 제 2, 3 틸팅부는, 높이 조절이 가능한 높이 조절형 결합 구조인 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2, 3 틸팅부는,
    상기 공정 챔버에 고정되는 너트 부재;
    상기 너트 부재와 나사 결합되어 승하강되는 승하강 나사봉;
    상기 승하강 나사봉의 회전 운동에 의해 승하강 되도록 상기 승하강 나사봉과 결합되는 구동 장치; 및
    상기 승하강 나사봉과 베어링에 의해 결합되며 상기 틸팅 플레이트와 결합되어 상기 승하강 나사봉의 승하강에 의해 상기 틸팅 플레이트를 승하강시키는 결합 부재;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3 틸팅부는, 높이 조절이 가능한 높이 조절형 결합 구조인 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3 틸팅부는,
    상기 공정 챔버에 고정되는 너트 부재;
    상기 너트 부재와 나사 결합되어 승하강 되는 승하강 나사봉;
    상기 승하강 나사봉의 회전 운동에 의해 승하강 되도록 상기 승하강 나사봉과 결합되는 구동 장치; 및
    상기 승하강 나사봉과 베어링에 의해 결합되며 상기 틸팅 플레이트와 결합되어 상기 승하강 나사봉의 승하강에 의해 상기 틸팅 플레이트를 승하강시키는 결합 부재;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  11. 제 1 항의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법으로서,
    상기 공정 챔버로 상기 기판을 인입 받은 후 상기 기판 상에 증착되는 박막에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지부 간의 상기 공정 갭을 조절하기 위해 상기 기판 지지부를 이동하는 레벨링 단계;
    높이 조절된 상기 기판 지지부의 기울기를 측정하는 센싱 단계;
    상기 센싱 단계를 통해 측정된 기울기 값과 기 설정된 기준 기울기 정보를 이용하여 상기 기판 지지부의 기울기를 조정하기 위한 틸팅 단계;
    상기 틸팅 단계 후 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하여 상기 박막을 증착하는 공정 단계; 및
    상기 공정 챔버 외부로 상기 박막 증착이 완료된 상기 기판을 반출하는 반출 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 틸팅 장치는, 상기 공정 챔버의 하방에 상기 공정 챔버와 이격되게 설치되며, 상기 레벨링 장치와 연결되는 상기 틸팅 플레이트와, 상기 공정 챔버와 상기 틸팅 플레이트 사이에 복수개로 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 조정하는 제 1, 2, 3 틸팅부를 포함하며,
    상기 틸팅 단계는, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부 중 적어도 어느 하나의 높이를 제어하여 상기 기판 지지부의 기울기를 조정하는, 기판 처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판 상에 증착되는 상기 박막이 서로 다른 이종막인 경우,
    상기 레벨링 단계는,
    제 1 박막을 증착하기 위해 상기 기판 지지부를 제 1 높이로 이동하는 제 1 레벨링 단계; 및
    제 2 박막을 증착하기 위해 상기 기판 지지부를 제 2 높이로 이동하는 제 2 레벨링 단계;를 포함하고,
    상기 센싱 단계는,
    상기 제 1 레벨링 단계 후 상기 기판 지지부의 기울기를 측정하는 제 1 센싱 단계; 및
    상기 제 2 레벨링 단계 후 상기 기판 지지부의 기울기를 측정하는 제 2 센싱 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 틸팅 단계는,
    상기 제 1 레벨링 단계 후 상기 제 1 센싱 단계에서 측정된 상기 기판 지지부의 제 1 기울기 값과 기 설정된 제 1 기준 기울기 정보를 이용하여, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 기판 지지부의 기울기를 조정하는 제 1 틸팅 단계; 및
    상기 제 2 레벨링 단계 후 상기 제 2 센싱 단계에서 측정된 상기 기판 지지부의 제 2 기울기 값과 기 설정된 제 2 기준 기울기 정보를 이용하여, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 기판 지지부의 기울기를 조정하는 제 2 틸팅 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공정 단계는,
    상기 제 1 틸팅 단계 후 제 1 박막을 형성하는 제 1 박막 형성 단계; 및
    상기 제 2 틸팅 단계 후 제 2 박막을 형성하는 제 2 박막 형성 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
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