KR20180070386A - 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법 - Google Patents

기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기판처리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판지지대 상의 기판의 안착위치를 보정하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법에 관한 것이다. 본 발명은, 밀폐된 처리공간을 형성하며 미리 설정된 공정온도에서 기판처리를 수행하는 적어도 하나의 공정챔버를 포함하는 공정모듈(100)과; 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130) 상에 기판(10)을 이송하는 반송로봇(250)이 설치된 반송모듈(200)을 포함하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법으로서, 반송로봇(250)에 의하여 상온조건 분위기의 기판지지부(130) 상에 미리 설정된 초기기판안착위치로 반입하면서 기판(10)의 제1기준좌표를 측정하는 제1좌표측정단계(S20)와; 제1좌표측정단계(S20) 후에 공정모듈(100)의 처리공간의 온도조건을 공정처리조건 분위기에 대응되는 온도조건 분위기로 가열하는 공정조건 가열단계(S30)와; 공정조건 가열단계(S30) 후에, 기판지지부(130)에 안착된 기판(10)을 반송로봇(250)이 공정모듈(100)로부터 반송모듈(200)로 반출하면서 기판(10)의 제2기준좌표를 측정하는 제2좌표측정단계(S40)와; 제1기준좌표 및 제2기준좌표의 위치편차를 산출하는 위치편차산출단계(S50)를 포함하며, 위치편차산출단계(S50)를 통하여 산출된 위치편차를 이용하여 기판(10)을 공정안착위치로 보정하는 위치보정단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법을 개시한다.

Description

기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법 {Substrate mounting position correcting method for substrate processing system, and substrate processing method}
본 발명은, 기판처리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판지지대 상의 기판의 안착위치를 보정하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법에 관한 것이다.
반도체 기술 동향에 따르면 소자의 미세화 및 집적화로 인하여 반도체 제조 공정 또한 전자회로의 선폭이 점차 좁아지고 있으며 박막의 증착균일도 및 패터닝 정렬 등의 요구 기준이 엄격해지고 있다. 이러한 전자회로 설계의 정밀화는 웨이퍼의 얼라인의 중요성으로 이어지는데, 결국에는 공정모듈 내의 히터에 위치하는 웨이퍼의 얼라인이 얼마나 정확하게 센터링돼 있는지 여부이다.
웨이퍼의 얼라인이 틀어져 있는 경우, 웨이퍼 위에 겹겹이 쌓여지는 박막들의 얼라인도 틀어지게 되므로 설계하였던 회로의 설계를 망치게 되고, 결국에는 소자의 성능 불량으로까지 이어질 수 있다.
특히, 최근 히터부는 웨이퍼 안착시 여유면적이 거의 없이 설계됨에 따라 정밀한 기판처리를 위하여 히터부와 웨이퍼 사이의 센터링이 더욱 중요해지고 있다.
상기의 배경으로 인하여 웨이퍼의 센터링 기술이 중요해짐과 동시에 공정모듈 내부에서의 변화 및 그 감시 또한 주목할 만한 대상이 되었다. 웨이퍼를 정확하게 히터의 중앙에 갖다 놓아야 하는 역할도 중요하지만, 공정모듈 내부의 변화는 과연 없는가 하는 점이다. 상온에서는 히터의 위치적 변화가 발생하더라도 작업자가 감시하거나 및 이송로봇의 조정이 수월하지만, 공정분위기로 전환된 이후에는 고온환경이므로 발생하는 변화를 감시 조차 쉽지 않고, 변화 여부를 발견했더라도 육안으로 대상을 확인하지 못하는 조건에서 변화치를 보정하는 것은 특정 기능 없이 작업자가 직접 수행하기 어렵다.
구체적인 문제 발생 사례를 들어보면, 다음과 같다.
공정분위기 요소 중의 하나인 열적 문제로, 고온의 환경에서는 모든 물질이 열팽창을 일으킨다. 금속 가공품인 공정챔버도 마찬가지이며, 세라믹 가공품인 히터는 금속보다 열팽창률이 미미한 정도이긴 하나 열팽창이 발생하는 것은 마찬가지이다.
문제가 되는 부분은 공정챔버의 열팽창으로 인하여 공정챔버 내에서의 히터 위치가 변한다는 점이다. 히터의 위치가 변한다는 것은 이송로봇이 웨이퍼를 갖다 놓는 위치가 히터의 중앙에서 벗어나게 된다는 의미이다.
이는 앞서 설명한 바와 같이 공정의 결과에 악영향을 미치게 된다. 따라서 공정분위기에서의 공정챔버 내부 변화를 보정하는 과정이 필요한데, 최근까지 그 과정은 비효율적이고 사고 위험 부담을 안고 있는 문제적 과정이었다.
종래의 보정 과정은 다음과 같다.
작업자는 공정분위기에서 히터의 틀어짐량을 알 수 없으므로 임의의 좌표로 이송로봇의 티칭 좌표를 수정한 후, 공정을 진행하여 그 결과를 확인하고 공정 결과가 스펙아웃(Spec-out)이면 이송로봇의 티칭 좌표를 다시 임의의 좌표로 변경하고 상수한 과정을 반복한다.
상기 티칭 과정은 공정 결과가 요구기준(Spec)을 만족할 때까지 진행된다.
이 과정에서 작업자는 상온에서 공정분위기로 전환됨에 따라 틀어진 히터의 틀어짐량을 확인 할 수 없고, 공정분위기에서의 티칭 과정이 닫힌 상태(close status)에서의 수행된다는 문제점이 있다.
닫힌 상태란, 외부와 단절 상태 혹은 보이지 않은 상태라는 의미로 공정챔버의 상부리드를 열지 않고 진공 및 고온의 공정분위기를 유지한 상태를 의미한다.
닫힌 상태에서 작업자는 티칭하는 대상 및 제어하는 대상들을 육안으로 확인할 수 없기 때문에 보조 기구물이 없는 상태에서의 티칭은 사고의 위험 부담을 안고 있으며, 히터의 틀어짐량 정보 없이 히터의 중앙으로 이송로봇의 티칭좌표를 수정하는 과정은 여러 번의 시행착오를 거칠 수 밖에 없고, 이로 인한 시간 소요가 크며 작업자의 숙련도에 따라 정밀도가 천차만별인 문제점이 있다.
또한, 정기적 PM 혹은 샤워헤드 및 히터 Part's 교체 등 공정분위기를 상온환경으로 전환할 때마다 상술한 작업자에 의한 수동 티칭과정이 수행되어야 하므로, 기존의 방식은 설비 운용의 Time-loss를 발생시켜 생산량의 감소로 나타날 수 있다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명의 목적은, 미리 설정된 공정온도에서 기판처리를 수행하는 공정모듈 내의 기판지지부의 중심에 기판을 위치시킴으로써 기판처리 정밀도 및 균일도를 향상시킬 수 있는 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 밀폐된 처리공간을 형성하며 미리 설정된 공정온도에서 기판처리를 수행하는 적어도 하나의 공정챔버를 포함하는 공정모듈(100)과; 상기 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130) 상에 상기 기판(10)을 이송하는 반송로봇(250)이 설치된 반송모듈(200)을 포함하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법으로서, 상기 반송로봇(250)에 의하여 상온조건 분위기의 상기 기판지지부(130) 상에 미리 설정된 초기기판안착위치로 반입하면서 기판(10)의 제1기준좌표를 측정하는 제1좌표측정단계(S20)와; 상기 제1좌표측정단계(S20) 후에 상기 공정모듈(100)의 처리공간의 온도조건을 공정처리조건 분위기에 대응되는 온도조건 분위기로 가열하는 공정조건 가열단계(S30)와; 상기 공정조건 가열단계(S30) 후에, 상기 기판지지부(130)에 안착된 기판(10)을 상기 반송로봇(250)이 상기 공정모듈(100)로부터 상기 반송모듈(200)로 반출하면서 상기 기판(10)의 제2기준좌표를 측정하는 제2좌표측정단계(S40)와; 상기 제1기준좌표 및 상기 제2기준좌표의 위치편차를 산출하는 위치편차산출단계(S50)를 포함하며, 상기 위치편차산출단계(S50)를 통하여 산출된 위치편차를 이용하여 상기 기판(10)을 공정안착위치로 보정하는 위치보정단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법을 개시한다.
상기 제1좌표측정단계(S20) 전에, 상기 초기기판안착위치가 상기 처리공간에 설치된 기판지지부(130)의 중심과 일치하도록 상기 반송로봇(250)의 이동경로를 설정하는 센터링단계(S10)를 포함할 수 있다.
상기 기판지지부(130)가 교체되는 경우 상기 기판안착위치가 교체된 기판지지부(130)의 중심과 일치하도록 상기 반송로봇(250)의 이동경로를 재설정하는 로봇티칭단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1기준좌표 및 상기 제2기준좌표는, 상기 공정모듈(100)과 상기 반송모듈(200) 사이에 설치되는 게이트밸브(G)의 상기 반송모듈(200) 측에 구비되는 복수의 센서에 의하여 측정될 수 있다.
상기 공정모듈(100)은, 각각 기판지지부(130)가 구비된 한 쌍의 공정챔버들을 포함하며, 상기 반송로봇(250)은, 상기 한 쌍의 공정챔버들 각각으로 상기 기판(10)을 이송하기 위한 한 쌍의 로봇암부를 포함할 수 있다.
상기 기판지지부(130)는, 상기 공정조건 가열단계(S30)에서 상기 기판(10)을 공정조건으로 가열하기 위한 히터부를 구비할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기와 같은 기판처리시스템의 기판위치보정방법을 수행하는 기판위치보정단계(S100)와; 상기 기판위치보정단계(S100)에서 보정된 상기 공정안착위치로 공정처리조건 분위기 하의 상기 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130)로 상기 기판(10)을 도입하는 기판도입단계(S200)와; 상기 기판도입단계(S200) 후에 공정처리조건 분위기 하의 상기 공정모듈(100)에서 기판처리를 수행하는 공정수행단계(S300)와; 상기 공정수행단계(S300) 후에 상기 기판지지부(130)로부터 반송로봇(250)에 의하여 상기 기판(10)을 반출하는 기판반출단계(S400)를 포함할 수 있다.
상기 기판반출단계(S400) 후에, 상기 기판위치보정단계(S100)에서 보정된 상기 공정안착위치로 상기 반송로봇(250)에 의하여 공정처리조건 분위기 하의 상기 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130)로 새로운 기판(10)을 도입하는 기판재도입단계(S500)를 수행한 후 상기 공정수행단계(S300)를 다시 수행할 수 있다.
상기 기판반출단계(S400)는, 상기 기판위치보정단계(S100)에서 보정된 상기 공정안착위치로 상기 반송로봇(250)에 의하여 공정처리조건 분위기 하의 상기 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130)로 새로운 기판(10)을 도입하는 기판재도입단계(S500)를 동시에 수행한 후, 상기 공정수행단계(S300)를 다시 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법은, 상온조건 하에서의 기판안착위치 및 가열된 상태 즉 공정조건 하에서 기판안착위치가 변경됨에 착안하여, 상온 조건 하의 기판위치(제1기준좌표) 및 공정조건 하의 기판위치(제2기준좌표)의 위치편차를 미리 산출하고, 산출된 위치편차를 이용하여 공정조건 하의 기판위치를 보정하여 기판처리시 기판지지부의 중심에 기판을 정확히 위치시킴으로써 기판처리 정밀도 및 균일도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법은, 공정모듈 내부가 미리 설정된 공정온도로 이루어지는 공정분위기로 전환될 때 발생되는 공정모듈의 열변형에 따른 기판지지부, 특히 히터가 설치된 기판지지부의 위치편차를 이용하여 기판 이송로봇의 이동경로(궤적)을 자동으로 보정할 수 있다.
그에 따라 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법은, 이송로봇의 이동경로 보정을 보다 빠르고 정밀하고 정확하게 수행할 수 있으며 작업자가 이송로봇의 이동경로 보정을 수동으로 수행할 필요가 없어 작업자의 위험요소가 감소되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법은, 종래의 기판 센터링 시 사용되는 AWC(Auto wafer centering)을 위한 센서를 활용하여 기판도입과 기판반출시 기판의 상대위치편차를 기초로 공정모듈의 처리공간 내의 기판지지부 상의 위치편차를 산출하므로, 기판지지부 상의 위치편차 산출을 위해 하드웨어적으로 추가되는 추가구성들이 없어 기존의 설비를 그대로 활용할 수 있는 이점이 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법은, 상온에서 공정온도로 승온 시 공정모듈 내의 기판지지부 상의 위치편차를 이용하여 기판 이송로봇의 이동경로(궤적)를 보정함으로써 고온환경, 즉 공정분위기에서 기판의 중심을 기판지지부, 즉 히터가 설치된 기판지지부의 중심에 정밀하게 보정하여 위치시킬 수 있어 공정의 정밀도 및 균일도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판처리방법의 실시예를 보여주는 순서도이다.
도 2은, 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법이 수행되는 기판처리시스템을 보여주는 평면도이다.
도 3는, 도 2의 기판처리시스템의 구성 일부를 보여주는 도면이다.
도 4은, 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법을 설명하는 도면이다.
본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명에 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법이 수행되는 기판처리시스템은, 반송로봇(250)에 설치된 반송모듈(200) 및 이에 결합된 하나 이상의 공정모듈(100)을 포함하며, 클러스터타입, 인라인타입 등 모두 적용이 가능하다.
일 예로서, 본 발명에 기판처리시스템의 기판위치보정방법 및 그를 이용한 기판처리방법이 수행되는 기판처리시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 밀폐된 처리공간을 형성하며 미리 설정된 공정온도에서 기판처리를 수행하는 적어도 하나의 공정챔버를 포함하는 공정모듈(100)과; 공정모듈(100)의 일측에 배치되어 공정모듈(100)에 기판(10)을 이송하는 반송로봇(250)이 설치된 반송모듈(200)과; 기판처리 전후의 기판(10)이 대기하는 대기모듈(400)과; 대기모듈(400) 및 반송모듈(200) 사이에 배치되며 공정모듈(100)로 반입될 기판(10) 및 공정모듈(100)로부터 반출된 기판(10)이 적재되는 로드락모듈(300)을 포함할 수 있다.
상기 공정모듈(100)은, 내부공간에 밀폐된 처리공간을 형성하며 미리 설정된 공정온도에서 기판처리를 수행하는 적어도 하나의 공정챔버를 포함하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 공정모듈(100)이 복수의 공정챔버를 포함하는 경우, 각 공정챔버가 형성하는 처리공간은 서로 분리되어 독립적으로 구성되거나 또는 일체로 구성될 수 있다.
상기 공정모듈(100)은, 각 공정챔버의 처리공간에서 미리 설정된 공정온도로 이루어지는 공정분위기에서 기판처리를 수행할 수 있고 예로서 CVD, ALD 와 같은 다양한 기판처리공정을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 공정온도는 실온보다 높게 설정될 수 있다.
상기 공정챔버는, 처리공간 내에서 반송모듈(200)로부터 이송되어 반입된 기판(10)이 안착되어 지지되는 기판지지부(130)를 구비할 수 있다.
상기 기판지지부(130)는, 반입된 기판(10)을 지지하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 기판지지부(130)는, 고온환경에서 이루어지는 기판처리공정을 위하여 히터부를 구비하거나 히터부 자체로 구성될 수 있다.
상기 공정모듈(100)은, 하나의 기판(10)을 처리할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예로서, 상기 공정모듈(100)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 기판지지부(130)가 구비된 복수의 공정챔버들, 특히 한 쌍의 공정챔버들을 포함하여 기판(10)을 함께 처리하는 듀얼프로세스모듈일 수 있다.
여기서 상기 공정모듈(100)은, 하나의 공정챔버의 처리공간 내에 한 쌍의 기판지지부들이 설치될 수도 있음은 물론이다.
상기 반송모듈(200)은, 공정모듈(100)의 일측에 배치되어 공정모듈(100)에 기판(10)을 이송하는 반송로봇(250)이 설치되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 반송모듈(200)과 공정모듈(100) 사이에는 기판(10)의 이송을 위한 통로가 되는 게이트밸브(G)가 설치될 수 있다.
상기 반송모듈(200)에 설치되는 반송로봇(250)은, 기판(10)을 반송모듈(200)에서 공정모듈(100)로 또는 공정모듈(100)에서 반송모듈(200)로 이송하는 구성으로 로봇암부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 반송로봇(250)은, 수직방향 및 수평방향으로 기판(10)을 이송하기 위한 구성으로 로봇본체, 수평방향으로 수축 또는 신장되어 기판(10)을 원하는 위치로 이송하기 위한 로봇암부 및 로봇본체와 로봇암부 사이에서 로봇암부의 상하방향 이동을 위해 승강되는 승강부재를 포함할 수 있다.
상기 로봇본체는, 반송로봇(250)의 베이스로서 반송모듈(200)의 중앙부에 고정설치될 수 있다.
상기 로봇암부는, 수평방향으로 수축 또는 신장되어 기판(10)을 원하는 위치로 이송하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 로봇암부는, 승강부재와 연결되며 승강부재에 대해 수평회전운동하는 제1로봇암(252), 제1로봇암(252)에 결합되며 제1로봇암(252)에 대해 수평회전운동하는 제2로봇암(253), 제2로봇암(253)에 결합되며 제2로봇암(253)에 대해 수평회전운동하며 기판(10)을 지지하는 핑거부(254)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 반송로봇(250)은, 공정모듈(100)이 한 쌍의 기판지지부(130)를 구비한 경우, 한 쌍의 기판(10)을 이송하기 위한 한 쌍의 로봇암부를 포함할 수 있다.
한편 상기 로봇암부는, 기판(10)이 상하로 2중으로 안착되도록 구성될 수도 있다.
상기 반송로봇(250)은, 기판이송시 기판(10)의 중심이 공정모듈(100)의 처리공간에 설치된 기판지지부(130)의 중심과 일치하도록 이동경로가 설정될 수 있다.
상기 기판이송시 기판(10)의 중심과 처리공간에 설치된 기판지지부(130)의 중심이 일치하도록 센터링하는 것은, 미국특허 제6,990,430호 및 제7,925,378호에 개시된 오토웨이퍼센터링(AWC) 시스템과 같은 적절한 센터링 시스템이 사용될 수 있다.
즉, 상기 기판처리시스템은, 반송로봇(250)을 이용하여 기판(10)을 공정모듈(100)의 처리공간으로 이송하는 경우 기판(10)을 기판지지부(130) 상에 안착시키기 전에 기판지지부(130)에 대한 기판(10)의 틀어짐을 조정하기 위하여 반송로봇(250)의 궤적 다시말 해 반송로봇(250)의 이동경로를 설정 또는 변경할 수 있다.
구체적으로, 상기 기판처리시스템은, 기판의 이송경로상 미리 설정된 측정영역에 구비된 복수의 센서들, 예로서 한 쌍의 센서를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 센서는, 기판(10)의 틀어짐을 측정하기 위하여 공정모듈(100)과 반송모듈(200) 사이에 설치되는 게이트밸브(G)의 반송모듈(200) 측에 설치됨이 바람직하다.
상기 한 쌍의 센서는, 게이트밸브(G)에서의 기판이송방향에 수직한 방향으로 배치되는 포토센서로서 기판(10)이 게이트밸브(G)를 지나 공정모듈(100)로 반입될 때 광이 차단되는 시간 또는 시각을 계산함으로써, 공정모듈(100)에 대한 기판(10)의 틀어짐 정도를 계산할 수 있다.
한편 상기 기판처리시스템 중 공정모듈(100) 내의 기판지지부(130) 상의 기판안착위치는, 상온조건 하에서의 기판안착위치 및 가열된 상태 즉 공정조건 하에서 기판안착위치가 변경되는바 이를 보정할 필요가 있다.
이에, 본 발명은, 최적화된 기판처리시스템의 기판위치보정방법을 제공하며, 본 발명에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법은, 반송로봇(250)에 의하여 상온조건 분위기의 기판지지부(130) 상에 미리 설정된 초기기판안착위치로 반입하면서 기판(10)의 제1기준좌표를 측정하는 제1좌표측정단계(S20)와; 제1좌표측정단계(S20) 후에 공정모듈(100)의 처리공간의 온도조건을 공정처리조건 분위기에 대응되는 온도조건 분위기로 가열하는 공정조건 가열단계(S30)와; 공정조건 가열단계(S30) 후에, 기판지지부(130)에 안착된 기판(10)을 반송로봇(250)이 공정모듈(100)로부터 반송모듈(200)로 반출하면서 기판(10)의 제2기준좌표를 측정하는 제2좌표측정단계(S40)와; 제1기준좌표 및 제2기준좌표의 위치편차를 산출하는 위치편차산출단계(S50)를 포함한다.
그리고 상기 기판위치보정방법은, 상기 위치편차산출단계(S50)를 통하여 산출된 위치편차를 이용하여 상기 기판(10)을 공정안착위치로 보정하는 위치보정단계(S60)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판위치보정방법은, 공정챔버로 기판(10)을 반입할 때마다 수행될 수 있음은 물론이다.
상기 제1좌표측정단계(S20)는, 반송로봇(250)에 의하여 상온조건 분위기의 기판지지부(130) 상에 미리 설정된 초기기판안착위치로 반입하면서 기판(10)의 제1기준좌표를 측정하는 단계이다.
즉, 상기 제1좌표측정단계(S20)는, 공정조건으로 가열하기 전으로서 상온 하에서의 기판(10)의 안착상태를 측정하는 단계이다.
여기서 기판안착위치란, 기판(10)이 기판지지부(130)에 안착되는 때 기판(10)의 중심위치를 의미하는 것으로 기판(10)의 센터링을 위하여 반송로봇(250)의 이동경로를 결정하는 티칭좌표에 해당할 수 있다.
따라서, 상기 기판안착위치는, 기판지지부(130), 특히 기판지지부(130), 특히 히터가 설치된 기판지지부(130)의 중심과 일치하도록 설정됨이 바람직하다.
이에, 상기 기판처리시스템의 기판위치보정방법은, 제1좌표측정단계(S20) 전에, 초기기판안착위치가 처리공간에 설치된 기판지지부(130)의 중심과 일치하도록 반송로봇(250)의 이동경로를 설정하는 센터링단계를 포함할 수 있다(즉, 반송로봇(250)의 티칭좌표 설정).
상기 반송로봇(250)의 이동경로가 설정되면, 반송로봇(250)은, 기판반입 및 기판반출 시 동일한 경로를 따라 기판(10)을 이송함이 바람직하다.
이때, 상기 센터링단계는, 앞서 설명한 오토웨이퍼센터링(AWC) 시스템에 의하여 기판(10)을 이송하는 반송로봇(250)의 이동경로(궤적)을 보정할 수 있다.
즉, 상기 기판(10)이 반송로봇(250)에 지지된 상태로 게이트밸브(G)를 통과하면 게이트밸브(G)에 설치된 한 쌍의 센서가 기판(10)의 중심위치좌표 측정하고 측정된 중심위치좌표를 미리 설정된 기준좌표와 비교하여 기판(10)의 틀어짐 정도(예를들어, (Dx,Dy))를 산출할 수 있다.
상기 기준좌표는, 기판(10)이 반송로봇(250)의 이동경로를 따라 처리공간으로 반입될 때 기판(10)의 중심이 기판안착위치와 일치하는 경우의 기판(10)의 중심위치좌표일 수 있다.
상기 산출된 틀어짐 정도(Dx,Dy)는, 기판(10)이 미리 설정된 기준좌표에서 벗어난 정도를 의미하므로 틀어짐 정보(Dx,Dy)를 이용해 틀어짐 정도를 보상하기 위하여 틀어짐 정도 만큼 반송로봇(250)의 궤적을 변화시킴으로써 기판(10)의 중심이 기판지지부(130)의 중심과 항상 일치하도록 할 수 있다.
한편, 상기 기판지지부(130)가 교체되는 경우, 기판안착위치가 교체된 기판지지부(130)의 중심과 일치하도록 반송로봇(250)의 이동경로를 재설정하는 센터링단계로서, 로봇티칭단계를 더 포함할 수 있다.
상기 로봇티칭단계는, 상술한 센터링단계와 동일한 방식으로 수행될 수 있다.
한편, 상기 제1좌표측정단계(S20)는, 기판(10)의 이송경로 상의 미리 설정된 측정지점에서 기판(10)의 기준좌표를 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1좌표측정단계(S20)에서 측정된 기판(10)의 기준좌표와 미리 설정된 초기 기준좌표 사이의 편차를 이용해, 공정모듈(100)로 반입되는 기판의 중심(WCi)이 기판지지부(130)의 중심(HCi)과 일치하도록 기판이 안착될 수 있다.
상기 제1좌표측정단계(S20)에서, 반송로봇(250)의 티칭좌표(기판(10)의 기판안착위치)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판처리 수행 전 상온에서 기판지지부(130)의 중심(HCi)과 일치한다.
여기서, 상기 센서가 설치되는 측정영역은, 공정모듈(100)과 반송모듈(200) 사이에 설치되는 게이트밸브(G)의 반송모듈(200) 측에 설정됨이 바람직하다.
상기 공정조건 가열단계(S30)는, 제1좌표측정단계(S20) 후에 공정모듈(100)의 처리공간의 온도조건을 공정처리조건 분위기에 대응되는 온도조건 분위기로 가열하는 단계이다.
이때, 상기 공정모듈(100)의 처리공간의 온도조건을 공정처리조건 분위기에 대응되는 온도조건 분위기로 가열하는 방법은, 가열수단에 따라서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있으며, 통상 기판지지부(130)에 구비되어 (10)을 공정조건으로 가열하기 위한 히터부를 작동시켜 히터부의 온도를 상승시켜 수행될 수 있다.
상기 공정조건 가열단계(S30)에서, 공정챔버는, 주로 금속재질로 이루어지므로 상온에서 공정분위기로 전환되는 경우 공정챔버에 열변형이 발생될 수 있다.
특히, 상기 공정모듈(100)이, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 처리공간 내에 한 쌍의 기판지지부(130)를 포함하는 경우, 공정모듈(100), 구체적으로 공정챔버가 방사방향(도 3의 화살표방향)으로 전체적으로 변형되므로 공정모듈(100)에 구비된 한 쌍의 기판지지부(130) 역시 함께 수평방향 위치에 틀어짐이 발생할 수 있다.
즉, 상기 공정모듈의 한 쌍의 기판지지부(130)는, 상온에서 각각 (p1, q1), (p2, q2)였던 중심이 공정분위기에서 (a1, b1), (a2, b2)로 틀어지게 된다.
이는, 상기 기판지지부(130)의 중심도, 도 4에 도시된 바와 같이, 상온에서 공정분위기로 전환됨에 따라 HCi(p2, q2)에서 HCf(a2, b2)로 틀어지게 됨을 의미한다(도 3의 우측 기판지지부(130) 기준).
이때, 공정조건 가열단계(S30) 전 상온상태에서 기판지지부(130)의 중심 HCi(p2, q2)과 일치했던 기판지지부(130) 상의 기판의 중심 WCi(p2, q2)은, 공정조건 가열단계(S30) 후 기판지지부(130)의 중심 HCi(p2, q2)이 HCf(a2, b2)로 틀어짐에 따라 함께 틀어져 기판(10)의 중심 WCf이 틀어진 기판지지부(130)의 중심 HCf과 일치하게 된다.
상기 제2좌표측정단계(S40)는, 공정조건 가열단계(S30) 후에, 기판지지부(130)에 안착된 기판(10)을 반송로봇(250)이 공정모듈(100)로부터 반송모듈(200)로 반출하면서 기판(10)의 제2기준좌표를 측정하는 단계이다.
특히, 상기 제2좌표측정단계(S40)는, 반송로봇(250)이 제1좌표측정단계(S20)와 동일한 이송경로를 따라 기판(10)을 반송모듈(200)로 반출하며 측정지점에서 기판(10)의 기준좌표를 측정할 수 있다.
상기 공정조건 가열단계(S30)에서의 기판지지부(130)에 안착된 기판(10)의 중심 WCf(a2, b2)이 제1좌표측정단계(S20)에서의 기판지지부(130)에 안착된 기판(10)의 중심 WCf(p2, q2)에 대해 틀어진 상태이므로, 제2좌표측정단계(S40)의 측정지점에서 측정된 기판(10)의 기준좌표는 제1좌표측정단계(S20)에의 측정지점에서 측정된 기판(10)의 기준좌표 또한 틀어져 위치편차를 가지게 된다.
상기 위치편차산출단계(S50)는, 제1기준좌표 및 상기 제2기준좌표의 위치편차를 산출하는 단계이다.
구체적으로, 상기 위치편차산출단계(S50)는, 제1좌표측정단계(S20)와 제2좌표측정단계(S40)를 통해 기판(10)의 공정모듈(100) 반입 전후 틀어진 정도, 즉, 위치편차 D(a2-p2, b2-q2)를 산출할 수 있다. (도 3의 우측 기판지지부(130) 기준).
상기 위치편차 D(a2-p2, b2-q2)는, 공정모듈(100) 내의 기판지지부(130)의 틀어진 정도에 대응하므로 기판(10)의 위치편차를 측정함으로써 기판지지부(130)의 위치편차를 알 수 있게 된다.
도 3의 좌측의 기판지지부(130) 또한 마찬가지로, 공정조건 가열단계(S30) 전과 후의 위치편차 D(a1-p1, b1-q1)가 산출될 수 있다.
상기 안착위치보정단계(S60)는, 위치편차산출단계(S50)에서 산출된 위치편차를 이용하여 초기기판안착위치로부터 공정처리조건 분위기 하의 공정모듈(100)의 기판지지부(130) 상의 공정안착위치로 보정하는 단계이다.
상기 안착위치보정단계(S60)는, 초기기판안착위치로부터 공정처리조건 분위기 하의 공정모듈(100)의 기판지지부(130) 상의 공정안착위치로 보정할 수 있다.
구체적으로, 상기 보정단계(S60)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 위치편차산출단계(S50)에서 산출된 위치편차 D(a2-p2, b2-q2)를 반영하여 반송로봇(250)의 이송경로(궤적)을 재설정할 수 있다.
즉, 상기 보정단계는, 반송로봇(250)의 티칭좌표인 기판안착위치 (p2, q2)를 위치편차 D(a2-p2, b2-q2)를 반영하여 보정함으로써 보정된 공정안착위치 (a2, b2)가 틀어진 기판지지부(130)의 중심 HCf(a2, b2)와 일치시킬 수 있다(도 3의 우측 기판지지부(130) 기준).
한편 상기와 같은 구성을 가지는 기판처리시스템의 기판위치보정방법에 의하여, 위치편차산출단계(S50)에서 산출된 위치편차를 이용하여 초기기판안착위치로부터 공정처리조건 분위기 하의 공정모듈(100)의 기판지지부(130) 상의 공정안착위치로 보정되는바 이를 기초로 기판처리를 수행할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 기판처리방법은, 앞서 설명한 기판처리시스템의 기판위치보정방법을 수행하는 기판위치보정단계(S100)와; 기판위치보정단계(S100)에서 보정된 공정안착위치로 반송로봇(250)에 의하여 공정처리조건 분위기 하의 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130)로 기판(10)을 도입하는 기판도입단계(S200)와; 기판도입단계(S200) 후에 공정처리조건 분위기 하의 공정모듈(100)에서 기판처리를 수행하는 공정수행단계(S300)와; 공정수행단계(S300) 후에 기판지지부(130)로부터 반송로봇(250)에 의하여 기판(10)을 반출하는 기판반출단계(S400)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 공정모듈(100)은, 정기적 유지보수, 혹은 샤워헤드 및 기판지지부(130) 등의 부품 교체 등 공정온도로 유지된 공정분위기를 상온환경으로 전환해야 할 필요가 있는 경우를 제외하고는 공정분위기로 계속 유지된다.
따라서, 상술한 기판처리시스템의 기판위치보정방법을 한번 수행한 후에는, 공정모듈(100)이 상온환경으로 전환되는 경우를 제외하고는 반송로봇(250)의 이동경로 궤적을 다시 티칭할 필요 없이 기판처리를 반복하여 수행할 수 있다.
그러나, 보다 정밀한 기판센터링이 필요한 경우, 하나의 기판(10)이 공정모듈(100)로 반입되고 반출될 때마다 상술한 위치편차산출단계(S50)를 반복적으로 수행하여 다음으로 반입될 기판(10)의 기판안착위치를 보정할 수 있음은 물론이다.
또한 기판교환방식에 따라서 기판처리방법은 다음과 같이 수행될 수 있다.
첫째, 상기 기판반출단계(S400) 후에, 기판위치보정단계(S100)에서 보정된 공정안착위치로 반송로봇(250)에 의하여 공정처리조건 분위기 하의 공정모듈(100)의 기판지지부(130)로 새로운 기판(10)을 도입하는 기판재도입단계를 수행한 후 공정수행단계(S300)를 다시 수행할 수 있다.
둘째, 상기 기판반출단계(S400)는, 기판위치보정단계(S100)에서 보정된 공정안착위치로 반송로봇(250)에 의하여 공정처리조건 분위기 하의 공정모듈(100)의 기판지지부(130)로 새로운 기판(10)을 도입하는 기판재도입단계를 동시에 수행한 후, 공정수행단계(S300)를 다시 수행할 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100: 공정모듈 200: 반송모듈
300: 로드락모듈 400: 대기모듈

Claims (9)

  1. 밀폐된 처리공간을 형성하며 미리 설정된 공정온도에서 기판처리를 수행하는 적어도 하나의 공정챔버를 포함하는 공정모듈(100)과; 상기 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130) 상에 상기 기판(10)을 이송하는 반송로봇(250)이 설치된 반송모듈(200)을 포함하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법으로서,
    상기 반송로봇(250)에 의하여 상온조건 분위기의 상기 기판지지부(130) 상에 미리 설정된 초기기판안착위치로 반입하면서 기판(10)의 제1기준좌표를 측정하는 제1좌표측정단계(S20)와;
    상기 제1좌표측정단계(S20) 후에 상기 공정모듈(100)의 처리공간의 온도조건을 공정처리조건 분위기에 대응되는 온도조건 분위기로 가열하는 공정조건 가열단계(S30)와;
    상기 공정조건 가열단계(S30) 후에, 상기 기판지지부(130)에 안착된 기판(10)을 상기 반송로봇(250)이 상기 공정모듈(100)로부터 상기 반송모듈(200)로 반출하면서 상기 기판(10)의 제2기준좌표를 측정하는 제2좌표측정단계(S40)와;
    상기 제1기준좌표 및 상기 제2기준좌표의 위치편차를 산출하는 위치편차산출단계(S50)를 포함하며,
    상기 위치편차산출단계(S50)를 통하여 산출된 위치편차를 이용하여 상기 기판(10)을 공정안착위치로 보정하는 위치보정단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1좌표측정단계(S20) 전에, 상기 초기기판안착위치가 상기 처리공간에 설치된 기판지지부(130)의 중심과 일치하도록 상기 반송로봇(250)의 이동경로를 설정하는 센터링단계(S10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판지지부(130)가 교체되는 경우 상기 기판안착위치가 교체된 기판지지부(130)의 중심과 일치하도록 상기 반송로봇(250)의 이동경로를 재설정하는 로봇티칭단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1기준좌표 및 상기 제2기준좌표는, 상기 공정모듈(100)과 상기 반송모듈(200) 사이에 설치되는 게이트밸브(G)의 상기 반송모듈(200) 측에 구비되는 복수의 센서에 의하여 측정되는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 공정모듈(100)은, 각각 기판지지부(130)가 구비된 한 쌍의 공정챔버들을 포함하며,
    상기 반송로봇(250)은, 상기 한 쌍의 공정챔버들 각각으로 상기 기판(10)을 이송하기 위한 한 쌍의 로봇암부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판지지부(130)는, 상기 공정조건 가열단계(S30)에서 상기 기판(10)을 공정조건으로 가열하기 위한 히터부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템의 기판위치보정방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 따른 기판처리시스템의 기판위치보정방법을 수행하는 기판위치보정단계(S100)와;
    상기 기판위치보정단계(S100)에서 보정된 상기 공정안착위치로 공정처리조건 분위기 하의 상기 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130)로 상기 기판(10)을 도입하는 기판도입단계(S200)와;
    상기 기판도입단계(S200) 후에 공정처리조건 분위기 하의 상기 공정모듈(100)에서 기판처리를 수행하는 공정수행단계(S300)와;
    상기 공정수행단계(S300) 후에 상기 기판지지부(130)로부터 반송로봇(250)에 의하여 상기 기판(10)을 반출하는 기판반출단계(S400)를 포함하는 기판처리방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 기판반출단계(S400) 후에,
    상기 기판위치보정단계(S100)에서 보정된 상기 공정안착위치로 상기 반송로봇(250)에 의하여 공정처리조건 분위기 하의 상기 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130)로 새로운 기판(10)을 도입하는 기판재도입단계(S500)를 수행한 후 상기 공정수행단계(S300)를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 기판반출단계(S400)는, 상기 기판위치보정단계(S100)에서 보정된 상기 공정안착위치로 상기 반송로봇(250)에 의하여 공정처리조건 분위기 하의 상기 공정모듈(100)의 처리공간에 구비된 기판지지부(130)로 새로운 기판(10)을 도입하는 기판재도입단계(S500)를 동시에 수행한 후, 상기 공정수행단계(S300)를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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