KR20180071706A - 기판 처리 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 기판 처리 장치은, 제1기판에 대한 처리가 행해지는 제1챔버와, 제1챔버에 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급라인을 개폐하는 제1밸브와, 제2기판에 대한 처리가 행해지는 제2챔버와, 제2챔버에 공정가스를 공급하는 제2공정가스 공급라인을 개폐하는 제2밸브와, 제1밸브와 제2밸브의 응답시간(response time)을 모니터링하는 모니터링부와, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키는 동기화 제어부를 포함하는 것에 의하여, 트윈 챔버에서 각각 증착되는 박막의 두께 편차를 저감시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 그 제어방법{SUBSTRATE PROCESING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 기판 처리 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 트윈 챔버에서 각각 증착되는 박막의 두께 편차를 저감시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
박막증착장치는 반응용기 내에 수납된 웨이퍼에 공정가스들을 공급함으로써, 웨이퍼상에 소정의 박막을 형성하는 장치이다. 이러한 박막증착장치로는 CVD(Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layer Deposition)등 여러 방식이 있 으며, 반도체를 제조하기 위한 다양한 분야에서 응용되고 있다.
이 중에서, ALD 박막증착장치는 복잡한 형상의 3차원 구조에서도 뛰어난 균일도를 가지는 나노 두께의 박막이 증착이 가능하기 때문에 나노급 반도체 소자 제조의 필수적인 증착기술로 주목받고 있다. 특히, ALD 박막증착장치는 증착과정에서 원료 공급 단계에 원료의 공급이 충분하다면 박막의 성장 속도는 원료 공급 주기의 횟수에 비례하기 때문에 박막의 두께를 수Å 단위로 정밀하게 제어할 수 있다. 따라서, ALD 박막증착장치는 단차피복성(step coverage)이 우수하여 복잡한 3차원 구조도 균일하게 증착 가능하고, 박막의 두께와 조성을 정밀하게 조정 가능하며, 불순물이 적고 결함(defect)이 없는 양질의 박막 제조가 가능할 뿐만 아니라, 대면적을 균일한 속도로 증착할 수 있는 장점을 갖는다.
한편, 최근에는 기존 ALD 박막증착장치의 생산성을 개선하기 위하여, 기판을 한장씩 처리하는 방식에서 벗어나 두장의 기판을 동시에 처리하는 트윈(Twin) 방식을 적용한 기판 처리 장치가 제시된 바 있다.
도 1은 기존 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는, 제1증착챔버와 제2증착챔버를 포함하고, 제1증착챔버와 제2증착챔버에서는 각각 서로 다른 기판에 대한 처리(증착)가 동시에 행해진다.
제1증착챔버에는 공정가스가 공급되는 제1공정가스 공급라인(140)이 연결되고, 제1공정가스 공급라인(140)은 제1밸브(150)에 의해 개폐된다.
제2증착챔버에는 공정가스가 공급되는 제2공정가스 공급라인(240)이 연결되고, 제2공정가스 공급라인(240)은 제2밸브(250)에 의해 개폐된다.
제1밸브(150)와 제2밸브(250)는 동시에 개폐되도록 제어되고, 제1증착챔버(110)와 제2증착챔버에서는 각각 동일한 처리 조건(제1밸브와 제2밸브의 밸브 제어 시각이 동일한 조건)으로 박막이 증착된다.
한편, 기판 처리 장치(1)에서 박막이 균일한 두께로 증착되기 위해서는, 제1증착챔버(110)와 제2증착챔버(210)에 각각 공급되는 공정가스의 공급량이 동일하게 유지될 수 있어야 한다.
그러나, 기존에는 제1증착챔버(110)와 제2증착챔버(210)에서 각각 동일한 처리 조건(밸브 제어 시각이 동일한 조건)으로 박막이 증착되도록 제1밸브(150)와 제2밸브(250)를 제어했음에도 불구하고, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 차이(밸브 제어 신호에 의해 실제 밸브가 개폐되는 시간 차이)에 의하여 제1증착챔버(110)와 제2증착챔버(210)에 각각 공급되는 공정가스의 공급량이 서로 달라지는 문제점이 있고, 이에 따라 제1증착챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막과, 제2증착챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막간의 두께 편차가 발생하는 문제점이 있다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 제1밸브(150)의 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 응답시간(D2)의 차이(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(delay time)(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 늦게 개방(ON)되면, 제1증착챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2증착챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 줄어들어(T2 〉T1), 제2증착챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1증착챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 얇게 증착되는 문제점이 있다.
특히, 기판 처리 장치(1)에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250)가 개폐(ON/OFF)되는 사이클(cycle)이 반복적(예를 들어, 14회 반복)으로 행해지며 박막의 증착이 이루어지는데, 각 사이클이 수행될 때마다 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간 차이에 의한 박막 두께 편차가 누적되는 문제점이 있다.
이를 위해, 최근에는 트윈 챔버에서 각각 증착되는 박막의 두께 편차를 저감시키기 위한 다양한 검토가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 트윈 챔버에서 각각 증착되는 박막의 두께 편차를 저감시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 밸브의 응답시간 차이에 의한 박막 두께 편차를 저감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 밸브의 응답시간 차이에 의한 두께 편차를 보상하고, 균일한 두께로 박막을 형성할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 처리 공정 중에 공정가스의 공급량을 정확하게 제어할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기판 처리 장치는, 제1기판에 대한 처리가 행해지는 제1챔버와, 제1챔버에 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급라인을 개폐하는 제1밸브와, 제2기판에 대한 처리가 행해지는 제2챔버와, 제2챔버에 공정가스를 공급하는 제2공정가스 공급라인을 개폐하는 제2밸브와, 제1밸브와 제2밸브의 응답시간(response time)을 모니터링하는 모니터링부와, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키는 동기화 제어부를 포함한다.
이는, 기판 처리 장치의 각 챔버(제1챔버와 제2챔버)에서 증착되는 박막의 두께 편차를 최소화하기 위함이다.
특히, 제1밸브와 제2밸브의 응답시간을 모니터링 하고, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화하는 것에 의하여, 각 밸브 간의 응답시간 편차에 의한 박막 두께 편차를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 제1챔버와 제2챔버에서 각각 동일한 처리 조건(밸브 제어 시각이 동일한 조건)으로 박막이 증착되도록 제1밸브와 제2밸브를 제어했음에도 불구하고, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 차이(밸브 제어 신호에 의해 실제 밸브가 개폐되는 시간 차이)에 의하여 제1챔버와 제2챔버에 각각 공급되는 공정가스의 공급량(실제로 공정가스가 공급되는 시간)이 서로 달라지는 문제점이 있고, 이에 따라 제1증착챔버의 제1기판에 증착되는 제1박막과, 제2증착챔버의 제2기판에 증착되는 제2박막간의 두께 편차가 발생하는 문제점이 있다. 특히, 기판 처리 장치에서는 제1밸브와 제2밸브가 개폐(ON/OFF)되는 사이클(cycle)이 반복적(예를 들어, 14회 반복)으로 행해지며 박막의 증착이 이루어지는데, 각 사이클이 수행될 때마다 제1밸브와 제2밸브의 응답시간 차이에 의한 박막 두께 편차가 누적되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화하는 것에 의하여, 각 밸브 간의 응답시간 편차에 의한 박막 두께 편차를 최소화하고, 박막의 두께 균일성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
모니터링부는 제1박막과 제2박막이 증착되는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차를 최초 사이클에서만 모니터링하는 것도 가능하지만, 경우에 따라서는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차를 반복적으로 모니터링하는 것도 가능하다.
참고로, 본 발명에서 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간이라 함은, 제1챔버에 공정가스가 공급되는 상태가 유지되는 시간으로 정의되며, 제1챔버에서는 제1공정가스 공급시간 동안에만 제1기판에 제1박막이 증착된다.
또한, 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간이라 함은, 제2챔버에 공정가스가 공급되는 상태가 유지되는 시간으로 정의되며, 제2챔버에서는 제2공정가스 공급시간 동안에만 제2기판에 제2박막이 증착된다.
동기화 제어부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키도록 구성될 수 있다.
일 예로, 동기화 제어부는, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브와 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하도록 구성된다.
바람직하게, 동기화 제어부는, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화시키도록 구성된다. 예를 들어, 동기화 제어부는 제2밸브에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브를 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간으로 동기화시킬 수 있다.
이와 같이, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나가 동기화되도록 하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간의 동기화에 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 동기화 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 동기화 제어부가 제1밸브의 개폐 시각과, 제2밸브의 개폐 시각을 각각 제어하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간을 동기화하는 것이 가능하지만, 제1밸브의 개폐 시각과 제2밸브의 개폐 시각을 각각 제어해야 하기 때문에, 동기화 제어가 번거롭고, 동기화 공정에 소요되는 시간이 증가할 수 있다.
반면, 예를 들어, 제2밸브에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브만을 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간으로 동기화하는 방식에서는, 제2밸브의 개폐 시각을 별도로 제어할 필요없이, 제1밸브의 개폐 시각만을 제어하면 되기 때문에, 동기화에 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 동기화 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화하는 방식은 요구되는 조건에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
일 예로, 동기화 제어부는 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제2밸브의 개방(ON) 시각을 제어할 수 있다.
다른 일 예로, 동기화 제어부는 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제2밸브의 차단(OFF) 시각을 제어할 수 있다.
또 다른 일 예로, 동기화 제어부는 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브의 개방(ON) 시각과 제2밸브의 개방(ON) 시각을 각각 제어할 수 있다.
한편, 기판 처리 장치는, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 보상 제어부를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 제1밸브와 제2밸브의 응답시간을 모니터링 하고, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상(제거)하는 것에 의하여, 제1박막과 제2박막을 균일한 두께로 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보상 제어부는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 보상 제어부는, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어할 수 있다.
일 예로, 보상 제어부는, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브와 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어한다.
바람직하게, 보상 제어부는, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 동기화 제어부는 제2밸브에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브를 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간과 다르게 제어할 수 있다.
이와 같이, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하는 것에 의하여, 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 두께 편차 보상 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 보상 제어부가 제1밸브의 개폐 시각과, 제2밸브의 개폐 시각을 각각 제어하는 것에 의하여, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 것도 가능하다.
제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하는 방식은 요구되는 조건에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
일 예로, 보상 제어부는 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브의 개방(ON) 시각과 제2밸브의 개방(ON) 시각을 각각 제어할 수 있다. 경우에 따라서는, 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차에 따라, 제2밸브(또는 제1밸브)만의 개방(ON) 시각을 제어하거나, 제2밸브만의 차단(OFF) 시각을 제어하여 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 것도 가능하다.
본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 제1기판에 대한 처리가 행해지는 제1챔버와, 제1챔버에 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급라인을 개폐하는 제1밸브와, 제2기판에 대한 처리가 행해지는 제2챔버와, 제2챔버에 공정가스를 공급하는 제2공정가스 공급라인을 개폐하는 제2밸브를 포함하는 기판 처리 장치의 제어방법은, 제1밸브와 제2밸브의 응답시간(response time)을 모니터링하는 모니터링 단계와, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키는 동기화 단계를 포함한다.
이와 같이, 제1밸브와 제2밸브의 응답시간을 모니터링 하고, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화하는 것에 의하여, 각 밸브 간의 응답시간 편차에 의한 박막 두께 편차를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
참고로, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차의 모니터링은, 제1박막과 제2박막이 증착되는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차를 최초 사이클에서만 행해질 수 있으나, 경우에 따라서는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차를 반복적으로 모니터링하는 것도 가능하다.
동기화 단계에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시킬 수 있다.
일 예로, 동기화 단계에서는, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브와 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어한다.
바람직하게, 동기화 단계에서는, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화시킨다. 예를 들어, 동기화 단계에서는 제2밸브에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브를 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간으로 동기화시킬 수 있다.
이와 같이, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나가 동기화되도록 하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간의 동기화에 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 동기화 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
경우에 따라서는, 동기화 단계에서 제1밸브의 개폐 시각과, 제2밸브의 개폐 시각을 각각 제어하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간을 동기화하는 것도 가능하다.
동기화 단계에서, 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화하는 방식은 요구되는 조건에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
일 예로, 동기화 단계에서는 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제2밸브의 개방(ON) 시각을 제어할 수 있다.
다른 일 예로, 동기화 단계에서는 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제2밸브의 차단(OFF) 시각을 제어할 수 있다.
또 다른 일 예로, 동기화 단계에서는 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브의 개방(ON) 시각과 제2밸브의 개방(ON) 시각을 각각 제어할 수 있다.
한편, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 보상 단계를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 제1밸브와 제2밸브의 응답시간을 모니터링 하고, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상(제거)하는 것에 의하여, 제1박막과 제2박막을 균일한 두께로 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
보상 단계는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 보상 단계에서는, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어할 수 있다.
일 예로, 보상 단계에서는, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브와 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어한다.
바람직하게, 보상 단계에서는, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어한다. 예를 들어, 보상 단계에서는 제2밸브에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브를 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간과 다르게 제어할 수 있다.
이와 같이, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하는 것에 의하여, 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 두께 편차 보상 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 보상 단계에서 제1밸브의 개폐 시각과, 제2밸브의 개폐 시각을 각각 제어하는 것에 의하여, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 것도 가능하다.
제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하는 방식은 요구되는 조건에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
일 예로, 보상 단계에서는 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브의 개방(ON) 시각과 제2밸브의 개방(ON) 시각을 각각 제어할 수 있다. 경우에 따라서는, 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차에 따라, 제2밸브(또는 제1밸브)만의 개방(ON) 시각을 제어하거나, 제2밸브만의 차단(OFF) 시각을 제어하여 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판 처리 장치의 각 챔버(제1챔버와 제2챔버)에서 증착되는 박막의 두께 편차를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 제1밸브와 제2밸브의 응답시간을 모니터링 하고, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화하는 것에 의하여, 각 밸브 간의 응답시간 편차에 의한 박막 두께 편차를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 제1챔버와 제2챔버에서 각각 동일한 처리 조건(밸브 제어 시각이 동일한 조건)으로 박막이 증착되도록 제1밸브와 제2밸브를 제어했음에도 불구하고, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 차이(밸브 제어 신호에 의해 실제 밸브가 개폐되는 시간 차이)에 의하여 제1챔버와 제2챔버에 각각 공급되는 공정가스의 공급량(실제로 공정가스가 공급되는 시간)이 서로 달라지는 문제점이 있고, 이에 따라 제1증착챔버의 제1기판에 증착되는 제1박막과, 제2증착챔버의 제2기판에 증착되는 제2박막간의 두께 편차가 발생하는 문제점이 있다. 특히, 기판 처리 장치에서는 제1밸브와 제2밸브가 개폐(ON/OFF)되는 사이클(cycle)이 반복적으로 행해지며 박막의 증착이 이루어지는데, 각 사이클이 수행될 때마다 제1밸브와 제2밸브의 응답시간 차이에 의한 박막 두께 편차가 누적되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명에 따르면, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화하는 것에 의하여, 각 밸브 간의 응답시간 편차에 의한 박막 두께 편차를 최소화하고, 박막의 두께 균일성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나가 동기화되도록 하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간의 동기화에 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 동기화 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 제1밸브와 제2밸브의 응답시간을 모니터링 하고, 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상(제거)하는 것에 의하여, 제1박막과 제2박막을 균일한 두께로 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 기판의 처리 공정 중에 공정가스의 공급량을 정확하게 제어할 수 있으며, 안정성 및 신뢰성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
도 1 기존 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 기존 밸브 간의 응답시간 차이에 의한 공정가스 공급량을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 3의 제1챔버와 제2챔버에서의 증착 공정 시퀀스를 설명하기 위한 타이밍도,
도 5 내지 도 7은 도 3의 제1챔버와 제2챔버에서의 증착 공정 시퀀스의 변형예를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 8의 제1챔버와 제2챔버에서의 증착 공정 시퀀스를 설명하기 위한 타이밍도,
도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 제1챔버와 제2챔버에서의 증착 공정 시퀀스를 설명하기 위한 타이밍도이며, 도 5 내지 도 7은 도 3의 제1챔버와 제2챔버에서의 증착 공정 시퀀스의 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 제1챔버와 제2챔버에서의 증착 공정 시퀀스를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는, 제1기판(10)에 대한 처리가 행해지는 제1챔버(110)와, 제1챔버(110)에 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급라인(140)을 개폐하는 제1밸브(150)와, 제2기판(10')에 대한 처리가 행해지는 제2챔버(210)와, 제2챔버(210)에 공정가스를 공급하는 제2공정가스 공급라인(240)을 개폐하는 제2밸브(250)와, 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간(response time)을 모니터링하는 모니터링부와, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키는 동기화 제어부(300)를 포함한다.
제1챔버(110)는 내부에 진공 처리 공간을 갖도록 형성되며, 측벽 적어도 일측에는 제1기판(10)이 출입하기 위한 출입부가 제공된다. 제1챔버(110)의 사이즈 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있으며, 제1챔버(110)의 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
제1챔버(110)의 상부에는 제1챔버(110)의 내부에 공정가스 및 RF 에너지를 공급하기 위한 제1샤워헤드(130)가 구비되고, 제1샤워헤드(130)의 하부에는 제1기판(10)이 안착되는 제1서셉터(120)가 마련된다.
제1샤워헤드(130)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 제1샤워헤드(130)의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1샤워헤드(130)는 상부에서 하부 방향으로 배치되는 탑 플레이트와, 미드 플레이트와, 엔드 플레이트를 포함하여 구성될 수 있으며, 탑 플레이트와 미드 플레이트의 사이 공간으로 공급된 공정가스는 미드 플레이트의 관통공을 거쳐 미드 플레이트와 엔드 플레이트의 사이 확산된 후, 엔드 플레이트의 배출공을 통해 제1챔버(110)의 내부 공간으로 분사될 수 있다.
제1서셉터(120)는 제1기판(10)이 안착되는 평평한 안착면을 갖는 플레이트 형태(예를 들어, 원형 플레이트 또는 사각형 플레이트)로 형성되어 제1챔버(110)의 내부에 상하 방향을 따라 승강 가능하게 제공되며, 제1서셉터(120)의 상면에는 제1기판(10)이 거치된다. 제1서셉터(120)의 샤프트는 모터와 같은 통상의 구동수단에 의해 상하 방향을 따라 이동될 수 있다.
제1챔버(110)에는 제1공정가스 공급라인(140)이 연결되며, 제1공정가스 공급라인(140)을 통해 제1챔버(110)의 내부에 공정가스가 공급된다. 제1공정가스 공급라인(140)으로서는 통상의 배관이 사용될 수 있으며, 제1공정가스 공급라인(140)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 제1챔버(110)에는 2개의 제1공정가스 공급라인(140)이 연결될 수 있으며, 각각의 제1공정가스 공급라인(140)을 통해 서로 다른 종류의 공정가스가 공급될 수 있다. 경우에 따라서는 제1챔버에 단 하나의 제1공정가스 공급라인이 연결되는 것도 가능하다.
공정가스로서는 요구되는 조건에 따라 다양한 가스가 사용될 수 있으며, 공정가스의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 공정가스로서는 디보레인(B2H6) 가스와, 육불화텅스텐(WF6) 가스가 사용될 수 있다.
기판 처리 공정 중에는 디보레인(B2H6) 가스와, 육불화텅스텐(WF6) 가스가 교번적으로 공급되는 사이클(B2H6 가스 피딩 → 퍼지 → WF6 가스 피딩 → 퍼지)이 반복적으로 행해짐으로써, 제1기판(10)에 제1박막이 증착된다.
제1밸브(150)는 제1챔버(110)에 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급라인(140)을 선택적으로 개폐하도록 마련된다.
제1밸브(150)로서는 통상의 밸브가 사용될 수 있으며, 밸브의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
제2챔버(210)는 제1챔버(110)의 외측에 인접하게 배치되며, 제1기판(10)에 제1박막이 증착되는 동안 제2기판(10')에 제2박막을 증착하도록 마련된다.
제2챔버(210)는 내부에 진공 처리 공간을 갖도록 형성되며, 측벽 적어도 일측에는 제2기판(10')이 출입하기 위한 출입부가 제공된다. 제2챔버(210)의 사이즈 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 적절히 변경될 수 있으며, 제2챔버(210)의 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
제2챔버(210)의 상부에는 제2챔버(210)의 내부에 공정가스 및 RF 에너지를 공급하기 위한 제2샤워헤드(230)가 구비되고, 제2샤워헤드(230)의 하부에는 제2기판(10')이 안착되는 제2서셉터(220)가 마련된다.
제2샤워헤드(230)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 제2샤워헤드(230)의 구조 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2샤워헤드(230)는 상부에서 하부 방향으로 배치되는 탑 플레이트와, 미드 플레이트와, 엔드 플레이트를 포함하여 구성될 수 있으며, 탑 플레이트와 미드 플레이트의 사이 공간으로 공급된 공정가스는 미드 플레이트의 관통공을 거쳐 미드 플레이트와 엔드 플레이트의 사이 확산된 후, 엔드 플레이트의 배출공을 통해 제2챔버(210)의 내부 공간으로 분사될 수 있다.
제2서셉터(220)는 제2기판(10')이 안착되는 평평한 안착면을 갖는 플레이트 형태(예를 들어, 원형 플레이트 또는 사각형 플레이트)로 형성되어 제2챔버(210)의 내부에 상하 방향을 따라 승강 가능하게 제공되며, 제2서셉터(220)의 상면에는 제2기판(10')이 거치된다. 제2서셉터(220)의 샤프트는 모터와 같은 통상의 구동수단에 의해 상하 방향을 따라 이동될 수 있다.
제2챔버(210)에는 제2공정가스 공급라인(240)이 연결되며, 제2공정가스 공급라인(240)을 통해 제2챔버(210)의 내부에 공정가스가 공급된다. 제2공정가스 공급라인(240)으로서는 통상의 배관이 사용될 수 있으며, 제2공정가스 공급라인(240)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 제2챔버(210)에는 2개의 제2공정가스 공급라인(240)이 연결될 수 있으며, 각각의 제2공정가스 공급라인(240)을 통해 서로 다른 종류의 공정가스가 공급될 수 있다. 경우에 따라서는 제2챔버에 단 하나의 제2공정가스 공급라인이 연결되는 것도 가능하다.
공정가스로서는 요구되는 조건에 따라 다양한 가스가 사용될 수 있으며, 공정가스의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 공정가스로서는 디보레인(B2H6) 가스와, 육불화텅스텐(WF6) 가스가 사용될 수 있다.
기판 처리 공정 중에는 디보레인(B2H6) 가스와, 육불화텅스텐(WF6) 가스가 교번적으로 공급되는 사이클(B2H6 가스 피딩 → 퍼지 → WF6 가스 피딩 → 퍼지)이 반복적으로 행해짐으로써, 제2기판(10')에 제2박막이 증착된다.
제2밸브(250)는 제2챔버(210)에 공정가스를 공급하는 제2공정가스 공급라인(240)을 선택적으로 개폐하도록 마련된다.
제2밸브(250)로서는 통상의 밸브가 사용될 수 있으며, 밸브의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
모니터링부는 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간(response time)을 모니터링하기 위해 마련된다.
여기서, 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간을 모니터링한다 함은, 제1밸브(150)와 제2밸브(250)가 밸브 제어 신호에 따라 실제로 개폐(ON/OFF)되는데 소요되는 시간을 모니터링하는 것으로 정의된다.
보다 구체적으로, 제1밸브(150)에 밸브 개방 제어 신호가 발생(입력)된 시점부터 실제로 제1밸브(150)가 완전히 개방(ON)될 때까지 소요되는 시간이 제1밸브(150)의 개방 응답시간으로 정의되고, 제1밸브(150)에 밸브 차단 제어 신호가 발생(입력)된 시점부터 실제로 제1밸브(150)가 완전히 차단(OFF)될 때까지 소요되는 시간이 제1밸브(150)의 차단 응답시간으로 정의된다.
마찬가지로, 제2밸브(250)에 밸브 개방 제어 신호가 발생(입력)된 시점부터 실제로 제2밸브(250)가 완전히 개방(ON)될 때까지 소요되는 시간이 제2밸브(250)의 개방 응답시간으로 정의되고, 제2밸브(250)에 밸브 차단 제어 신호가 발생(입력)된 시점부터 실제로 제2밸브(250)가 완전히 차단(OFF)될 때까지 소요되는 시간이 제2밸브(250)의 차단 응답시간으로 정의된다.
아울러, 모니터링부는 제1박막과 제2박막이 증착되는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차를 최초 사이클에서만 모니터링하는 것도 가능하지만, 경우에 따라서는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차를 반복적으로 모니터링하는 것도 가능하다.
동기화 제어부(300)는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차(도 4 내지 도 7의 ㅿD)에 따라, 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화하도록 마련된다.
여기서, 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간이라 함은, 제1챔버(110)에 공정가스가 공급되는 상태가 유지되는 시간으로 정의되며, 제1챔버(110)에서는 제1공정가스 공급시간 동안에만 제1기판(10)에 제1박막이 증착된다.
또한, 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간이라 함은, 제2챔버(210)에 공정가스가 공급되는 상태가 유지되는 시간으로 정의되며, 제2챔버(210)에서는 제2공정가스 공급시간 동안에만 제2기판(10')에 제2박막이 증착된다.
이와 같이, 본 발명은 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간을 모니터링 하고, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화하는 것에 의하여, 각 밸브 간의 응답시간 편차에 의한 박막 두께 편차를 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 기존에는 제1챔버(110)와 제2챔버(210)에서 각각 동일한 처리 조건(밸브 제어 시각이 동일한 조건)으로 박막이 증착되도록 제1밸브(150)와 제2밸브(250)를 제어했음에도 불구하고, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 차이(밸브 제어 신호에 의해 실제 밸브가 개폐되는 시간 차이)에 의하여 제1챔버(110)와 제2챔버(210)에 각각 공급되는 공정가스의 공급량(실제로 공정가스가 공급되는 시간)이 서로 달라지는 문제점이 있고, 이에 따라 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막과, 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막간의 두께 편차가 발생하는 문제점이 있다. 특히, 기판 처리 장치(1)에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250)가 개폐(ON/OFF)되는 사이클(cycle)이 반복적(예를 들어, 14회 반복)으로 행해지며 박막의 증착이 이루어지는데, 각 사이클이 수행될 때마다 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간 차이에 의한 박막 두께 편차가 누적되는 문제점이 있다.
하지만, 본 발명은, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화하는 것에 의하여, 각 밸브 간의 응답시간 편차에 의한 박막 두께 편차를 최소화하고, 박막의 두께 균일성을 높이는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
동기화 제어부(300)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차(도 4 내지 도 7의 ㅿD)에 따라, 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키도록 구성될 수 있다.
일 예로, 동기화 제어부(300)는, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하도록 구성된다.
바람직하게, 동기화 제어부(300)는, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화시키도록 구성된다. 예를 들어, 동기화 제어부(300)는 제2밸브(250)에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브(150)를 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간으로 동기화시킬 수 있다.
이와 같이, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나가 동기화되도록 하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간의 동기화에 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 동기화 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 동기화 제어부(300)가 제1밸브(150)의 개폐 시각과, 제2밸브(250)의 개폐 시각을 각각 제어하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간을 동기화하는 것이 가능하지만, 제1밸브(150)의 개폐 시각과 제2밸브(250)의 개폐 시각을 각각 제어해야 하기 때문에, 동기화 제어가 번거롭고, 동기화 공정에 소요되는 시간이 증가할 수 있다.
반면, 예를 들어, 제2밸브(250)에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브(150)만을 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간으로 동기화하는 방식에서는, 제2밸브(250)의 개폐 시각을 별도로 제어할 필요없이, 제1밸브(150)의 개폐 시각만을 제어하면 되기 때문에, 동기화에 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 동기화 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
한편, 제2밸브(250)에 의한 제2공정가스 공급시간이 1.5초(설정 공급 시간)로 정해진 상황에서, 제2밸브(250)의 개폐 응답시간 오차에 의하여 제2밸브(250)에 의한 실제 제2공정가스 공급시간은 1.502초(실제 공급 시간)로 나타날 수 있다. 이와 같이, 제2밸브(250)에 의한 제2공정가스 공급시간은 최초 의도된 설정 공급 시간(1.5초)보다 0.002초 만큼 증가한 1.502초로 나타날 수 있지만, 제2공정가스 공급시간(실제 공급 시간; 1.502초)을 기준으로 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간(실제 공급 시간; 1.502초)에 동기화하면, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간은 모두 1.502초로 동기화될 수 있다. 다시 말해서, 제1챔버(110)와 제2챔버(210)에서는 각각 1.502초 동안 제1박막과 제2박막이 균일한 두께로 형성될 수 있다. 경우에 따라서는, 제2밸브에 의한 실제 제2공정가스 공급시간(실제 공급 시간; 1.502초)을 설정 공급 시간(1.5초)으로 조절한 후, 조절된 제2공정가스 공급시간(1.5초)을 기준으로 제2공정가스 공급시간(1.5초)과 제1공정가스 공급시간을 동기화(1.5초로 동기화)하는 것도 가능하다.
제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화하는 방식은 요구되는 조건에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
일 예로, 동기화 제어부(300)는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 제어할 수 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 큰 것(D1 〉D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 늦게 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 줄어들어(T2 〉T1), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 얇게 증착된다. 반면, 2차 사이클(2 cycle time)에서는 동기화 제어부(300)가 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각을 응답시간 편차(ㅿD)만큼 소정 시간(ㅿT) 앞당기는 것에 의하여, 2차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1')과, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 동일해져(T2=T1'), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막과, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 동일한 두께로 증착된다. 같은 방식으로, 다음 사이클(예를 들어, 3차 사이클 ~ N차 사이클)에서도 제1박막과 제2박막은 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 작은 것(D1〈 D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 빨리 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 늘어나(T1 〉T2), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 두껍게 증착된다. 반면, 2차 사이클(2 cycle time)에서는 동기화 제어부(300)가 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각을 응답시간 편차(ㅿD)만큼 소정 시간(ㅿT) 늦추는 것에 의하여, 2차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1')과, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 동일해져(T2=T1'), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막과, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 동일한 두께로 증착된다. 같은 방식으로, 다음 사이클(예를 들어, 3차 사이클 ~ N차 사이클)에서도 제1박막과 제2박막은 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다.
다른 일 예로, 동기화 제어부(300)는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제2밸브(250)의 차단(OFF) 시각을 제어할 수 있다.
즉, 도 6을 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 큰 것(D1 〉D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 늦게 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 줄어들어(T2 〉T1), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 얇게 증착된다. 반면, 2차 사이클(2 cycle time)에서는 동기화 제어부(300)가 제1밸브(150)의 차단(OFF) 시각을 응답시간 편차(ㅿD)만큼 소정 시간(ㅿT) 늦추는 것에 의하여, 2차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1')과, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 동일해져(T2=T1'), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막과, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 동일한 두께로 증착된다. 같은 방식으로, 다음 사이클(예를 들어, 3차 사이클 ~ N차 사이클)에서도 제1박막과 제2박막은 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다.
또 다른 일 예로, 동기화 제어부(300)는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각과 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 각각 제어할 수 있다.
즉, 도 7을 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 작은 것(D1〈 D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 빨리 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 늘어나(T1 〉T2), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 두껍게 증착된다. 반면, 2차 사이클(2 cycle time)에서는, 동기화 제어부(300)가 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각을 소정 시간(ㅿT)(예를 들어, ㅿD/2) 늦춤과 동시에, 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 소정 시간(ㅿT)(예를 들어, ㅿD/2) 앞당기는 것에 의하여, 2차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1')과, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 동일해져(T2=T1'), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막과, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 동일한 두께로 증착된다. 같은 방식으로, 다음 사이클(예를 들어, 3차 사이클 ~ N차 사이클)에서도 제1박막과 제2박막은 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 도 8의 제1챔버(110)와 제2챔버(210)에서의 증착 공정 시퀀스를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는, 제1기판(10)에 대한 처리가 행해지는 제1챔버(110)와, 제1챔버(110)에 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급라인(140)을 개폐하는 제1밸브(150)와, 제2기판(10')에 대한 처리가 행해지는 제2챔버(210)와, 제2챔버(210)에 공정가스를 공급하는 제2공정가스 공급라인(240)을 개폐하는 제2밸브(250)와, 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간(response time)을 모니터링하는 모니터링부와, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키는 동기화 제어부(300)와, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 보상 제어부(400)를 포함한다.
보상 제어부(400)는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차(도 4 내지 도 7의 ㅿD)에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상(제거)하도록 마련된다.
이와 같이, 본 발명은 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간을 모니터링 하고, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상(제거)하는 것에 의하여, 제1박막과 제2박막을 균일한 두께로 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 4 내지 도 7과 같이, 2차 사이클 ~ N차 사이클에서는 동기화 제어부(300)에 의해 제1박막과 제2박막이 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다. 하지만, 1차 사이클에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차가 남아 있게 된다. 보상 제어부(400)는 1차 사이클에서 발생된 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상함으로써, 제1박막과 제2박막이 두께 편차 없이 균일한 두께로 형성될 수 있게 한다.
보상 제어부(400)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하도록 구성될 수 있다.
일 예로, 보상 제어부(400)는, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차(도 4 내지 도 7의 ㅿD)에 따라, 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어할 수 있다.
일 예로, 보상 제어부(400)는, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어한다.
바람직하게, 보상 제어부(400)는, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 동기화 제어부(300)는 제2밸브(250)에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브(150)를 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간과 다르게 제어할 수 있다.
이와 같이, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하는 것에 의하여, 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 두께 편차 보상 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 보상 제어부(400)가 제1밸브(150)의 개폐 시각과, 제2밸브(250)의 개폐 시각을 각각 제어하는 것에 의하여, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 것도 가능하다.
제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하는 방식은 요구되는 조건에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
일 예로, 보상 제어부(400)는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각과 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 각각 제어할 수 있다.
즉, 도 9를 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 큰 것(D1 〉D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 늦게 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 줄어들어(T2 〉T1), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 얇게 증착된다. 반면, 박막의 두께 편차 보상 제어가 이루어지는 N차 사이클(N cycle time)에서는 보상 제어부(400)가 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각을 소정 시간(ㅿT)(예를 들어, ㅿD과 동일) 앞당김과 동시에, 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 소정 시간(ㅿT)(예를 들어, ㅿD과 동일) 늦추는 것에 의하여, N차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1")이 증가하고, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 감소하여, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 응답시간 편차(ㅿD)에 따른 박막 두께 편차(1차 사이클에서의 박막 두께 편차)를 보상(T1+T1"=T2+T2")하는 만큼 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 두꺼운 두께로 증착된다.
경우에 따라서는, 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차에 따라, 제2밸브(또는 제1밸브)만의 개방(ON) 시각을 제어하거나, 제2밸브만의 차단(OFF) 시각을 제어하여 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 것도 가능하다.
한편, 도 10은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다. 아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 제1기판(10)에 대한 처리가 행해지는 제1챔버(110)와, 제1챔버(110)에 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급라인(140)을 개폐하는 제1밸브(150)와, 제2기판(10')에 대한 처리가 행해지는 제2챔버(210)와, 제2챔버(210)에 공정가스를 공급하는 제2공정가스 공급라인(240)을 개폐하는 제2밸브(250)를 포함하는 기판 처리 장치의 제어방법은, 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간(response time)을 모니터링하는 모니터링 단계(S10)와, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키는 동기화 단계(S20)를 포함한다.
단계 1:
먼저, 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간(response time)을 모니터링한다.(S10)
모니터링 단계(S10)에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250)가 밸브 제어 신호에 따라 실제로 개폐(ON/OFF)되는데 소요되는 시간을 모니터링한다.
보다 구체적으로, 모니터링 단계(S10)에서는 제1밸브(150)에 밸브 개방 제어 신호가 발생(입력)된 시점부터 실제로 제1밸브(150)가 완전히 개방(ON)될 때까지 소요되는 시간(개방 응답시간)과, 제1밸브(150)에 밸브 차단 제어 신호가 발생(입력)된 시점부터 실제로 제1밸브(150)가 완전히 차단(OFF)될 때까지 소요되는 시간(차단 응답시간)을 모니터링 한다.
같은 방식으로, 모니터링 단계(S10)에서는 제2밸브(250)에 밸브 개방 제어 신호가 발생(입력)된 시점부터 실제로 제2밸브(250)가 완전히 개방(ON)될 때까지 소요되는 시간(개방 응답시간)과, 제2밸브(250)에 밸브 차단 제어 신호가 발생(입력)된 시점부터 실제로 제2밸브(250)가 완전히 차단(OFF)될 때까지 소요되는 시간(차단 응답시간)을 모니터링 한다.
참고로, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차의 모니터링은, 제1박막과 제2박막이 증착되는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차를 최초 사이클에서만 행해질 수 있으나, 경우에 따라서는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에 제1밸브와 제2밸브 간의 응답시간 편차를 반복적으로 모니터링하는 것도 가능하다.
또한, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차가 발생하지 않으면, 다시 다음 사이클에서 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차를 모니터링 한다.(S12)
단계 2:
다음, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시킨다.
동기화 단계(S20)에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차(도 4 내지 도 7의 ㅿD)에 따라, 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간이 서로 동기화 된다.
동기화 단계(S20)에서는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차(도 4 내지 도 7의 ㅿD)에 따라, 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시킬 수 있다.
일 예로, 동기화 단계(S20)에서는, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어한다.
바람직하게, 동기화 단계(S20)에서는, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화시킨다. 예를 들어, 동기화 단계(S20)에서는 제2밸브(250)에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브(150)를 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간으로 동기화시킬 수 있다.
이와 같이, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나가 동기화되도록 하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간의 동기화에 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 동기화 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
경우에 따라서는, 동기화 단계에서 제1밸브의 개폐 시각과, 제2밸브의 개폐 시각을 각각 제어하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간을 동기화하는 것도 가능하다.
동기화 단계(S20)에서, 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화하는 방식은 요구되는 조건에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
일 예로, 동기화 단계(S20)에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 제어할 수 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 큰 것(D1 〉D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 늦게 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 줄어들어(T2 〉T1), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 얇게 증착된다. 반면, 2차 사이클(2 cycle time)에서는 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각을 응답시간 편차(ㅿD)만큼 소정 시간(ㅿT) 앞당기는 것에 의하여, 2차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1')과, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 동일해져(T2=T1'), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막과, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 동일한 두께로 증착된다. 같은 방식으로, 다음 사이클(예를 들어, 3차 사이클 ~ N차 사이클)에서도 제1박막과 제2박막은 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 작은 것(D1〈 D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 빨리 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 늘어나(T1 〉T2), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 두껍게 증착된다. 반면, 2차 사이클(2 cycle time)에서는 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각을 응답시간 편차(ㅿD)만큼 소정 시간(ㅿT) 늦추는 것에 의하여, 2차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1')과, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 동일해져(T2=T1'), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막과, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 동일한 두께로 증착된다. 같은 방식으로, 다음 사이클(예를 들어, 3차 사이클 ~ N차 사이클)에서도 제1박막과 제2박막은 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다.
다른 일 예로, 동기화 단계(S20)에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제2밸브(250)의 차단(OFF) 시각을 제어할 수 있다.
즉, 도 6을 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 큰 것(D1 〉D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 늦게 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 줄어들어(T2 〉T1), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 얇게 증착된다. 반면, 2차 사이클(2 cycle time)에서는 제1밸브(150)의 차단(OFF) 시각을 응답시간 편차(ㅿD)만큼 소정 시간(ㅿT) 늦추는 것에 의하여, 2차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1')과, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 동일해져(T2=T1'), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막과, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 동일한 두께로 증착된다. 같은 방식으로, 다음 사이클(예를 들어, 3차 사이클 ~ N차 사이클)에서도 제1박막과 제2박막은 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다.
또 다른 일 예로, 동기화 단계(S20)에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각과 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 각각 제어할 수 있다.
즉, 도 7을 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 작은 것(D1〈 D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 빨리 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 늘어나(T1 〉T2), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 두껍게 증착된다. 반면, 2차 사이클(2 cycle time)에서는, 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각을 소정 시간(ㅿT)(예를 들어, ㅿD/2) 늦춤과 동시에, 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 소정 시간(ㅿT)(예를 들어, ㅿD/2) 앞당기는 것에 의하여, 2차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1')과, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 동일해져(T2=T1'), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막과, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 동일한 두께로 증착된다. 같은 방식으로, 다음 사이클(예를 들어, 3차 사이클 ~ N차 사이클)에서도 제1박막과 제2박막은 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다.
한편, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 보상 단계(S30)를 포함할 수 있다.
참고로, 보상 단계(S30)는 동기화 단계(S20)가 행해진 이후에 행해지거나, 동기화 단계(S20)가 행해지기 이전에 행해질 수 있다.
보상 단계(S30)에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차(도 4 내지 도 7의 ㅿD)에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상(제거)한다.
이와 같이, 본 발명은 제1밸브(150)와 제2밸브(250)의 응답시간을 모니터링 하고, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상(제거)하는 것에 의하여, 제1박막과 제2박막을 균일한 두께로 형성하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 4 내지 도 7과 같이, 2차 사이클 ~ N차 사이클에서는 제1박막과 제2박막이 서로 동일한 두께로 증착될 수 있다. 하지만, 1차 사이클에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차가 남아 있게 된다. 보상 단계(S30)에서는 1차 사이클에서 발생된 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상함으로써, 제1박막과 제2박막이 두께 편차 없이 균일한 두께로 형성될 수 있게 한다.
보상 단계(S30)는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양한 방식으로 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 보상 단계(S30)에서는, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차(도 4 내지 도 7의 ㅿD)에 따라, 공정가스가 제1챔버(110)에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 공정가스가 제2챔버(210)에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어할 수 있다.
일 예로, 보상 단계(S30)에서는, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하는 것에 의하여, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어한다.
바람직하게, 보상 단계(S30)에서는, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어한다. 예를 들어, 보상 단계(S30)에서는 제2밸브(250)에 의한 제2공정가스 공급시간을 기준으로, 제1밸브(150)를 제어하여 제1공정가스 공급시간을 제2공정가스 공급시간과 다르게 제어할 수 있다.
이와 같이, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하는 것에 의하여, 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 공정에 소요되는 시간을 단축하고, 두께 편차 보상 제어를 보다 용이하게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
물론, 보상 단계(S30)에서 제1밸브(150)의 개폐 시각과, 제2밸브(250)의 개폐 시각을 각각 제어하는 것에 의하여, 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 의한 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 것도 가능하다.
제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 제1공정가스 공급시간과 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 다르게 제어하는 방식은 요구되는 조건에 따라 다양한 방식으로 행해질 수 있다.
일 예로, 보상 단계(S30)에서는 제1밸브(150)와 제2밸브(250) 간의 응답시간 편차에 따라, 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각과 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 각각 제어할 수 있다.
즉, 도 9를 참조하면, 1차 사이클(1 cycle time)에서, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)이 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2) 보다 큰 것(D1 〉D2)으로 모니터링되면, 제1밸브(150)의 개방 응답시간(D1)과 제2밸브(250)의 개방 응답시간(D2)의 편차(ㅿD)에 의하여, 제1밸브(150)가 소정 시간 편차(ㅿD)를 두고 제2밸브(250)보다 늦게 개방(ON)됨에 따라, 1차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1)이 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)보다 줄어들어(T2 〉T1), 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막의 두께가 얇게 증착된다. 반면, 박막의 두께 편차 보상 제어가 이루어지는 N차 사이클(N cycle time)에서는 제1밸브(150)의 개방(ON) 시각을 소정 시간(ㅿT)(예를 들어, ㅿD과 동일) 앞당김과 동시에, 제2밸브(250)의 개방(ON) 시각을 소정 시간(ㅿT)(예를 들어, ㅿD과 동일) 늦추는 것에 의하여, N차 사이클 중에는 제1챔버(110)에 공급되는 공정가스 공급시간(T1")이 증가하고, 제2챔버(210)에 공급되는 공정가스의 공급시간(T2)이 감소하여, 제1챔버(110)의 제1기판(10)에 증착되는 제1박막이 응답시간 편차(ㅿD)에 따른 박막 두께 편차(1차 사이클에서의 박막 두께 편차)를 보상(T1+T1"=T2+T2")하는 만큼 제2챔버(210)의 제2기판(10')에 증착되는 제2박막보다 두꺼운 두께로 증착된다.
경우에 따라서는, 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차에 따라, 제2밸브(또는 제1밸)만의 개방(ON) 시각을 제어하거나, 제2밸브만의 차단(OFF) 시각을 제어하여 제1박막과 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 제1기판 10' : 제2기판
110 : 제1챔버 120 : 제1서셉터
130 : 제1샤워헤드 140 : 제1공정가스 공급라인
150 : 제1밸브 210 : 제2챔버
220 : 제2서셉터 230 : 제2샤워헤드
240 : 제2공정가스 공급라인 250 : 제2밸브
300 : 동기화 제어부 400 : 보상 제어부

Claims (26)

  1. 기판 처리 장치로서,
    제1기판에 대한 처리가 행해지는 제1챔버와;
    상기 제1챔버에 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급라인을 개폐하는 제1밸브와;
    제2기판에 대한 처리가 행해지는 제2챔버와;
    상기 제2챔버에 상기 공정가스를 공급하는 제2공정가스 공급라인을 개폐하는 제2밸브와;
    상기 제1밸브와 상기 제2밸브의 응답시간(response time)을 모니터링하는 모니터링부와;
    상기 제1밸브와 상기 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 상기 공정가스가 상기 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 상기 공정가스가 상기 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키는 동기화 제어부를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동기화 제어부는, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 간의 상기 응답시간 편차에 따라, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 동기화 제어부는, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동기화 제어부는 상기 응답시간 편차에 따라, 상기 제1밸브의 개방(ON) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 동기화 제어부는 상기 응답시간 편차에 따라, 상기 제1밸브의 차단(OFF) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1챔버에서는 상기 제1기판에 제1박막이 증착되고,
    상기 제1박막이 증착되는 중에, 상기 제2챔버에서는 상기 제2기판에 제2박막이 증착되되,
    상기 제1챔버와 상기 제2챔버에서는, 상기 제1박막과 상기 제2박막이 증착되는 사이클이 반복적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브의 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하여, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 간의 상기 응답시간 편차에 의한 상기 제1박막과 상기 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 보상 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보상 제어부는 상기 제1박막과 상기 제2박막 간의 상기 두께 편차에 따라, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 보상 제어부는, 상기 제1박막과 상기 제2박막 간의 상기 두께 편차에 따라, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보상 제어부는, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보상 제어부는, 상기 두께 편차에 따라 상기 제1밸브의 개방(ON) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 보상 제어부는, 상기 두께 편차에 따라 상기 제1밸브의 차단(OFF) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 모니터링부는 상기 제1박막과 상기 제2박막이 증착되는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 간의 상기 응답시간 편차를 반복적으로 모니터링하며,
    상기 보상 제어부는 상기 모니터링부로부터 측정된 상기 응답시간 편차에 따라 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하여 상기 제1박막과 상기 제2박막의 두께 편차를 보상하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제1기판에 대한 처리가 행해지는 제1챔버와, 상기 제1챔버에 공정가스를 공급하는 제1공정가스 공급라인을 개폐하는 제1밸브와, 제2기판에 대한 처리가 행해지는 제2챔버와, 상기 제2챔버에 상기 공정가스를 공급하는 제2공정가스 공급라인을 개폐하는 제2밸브를 포함하는 기판 처리 장치의 제어방법으로서,
    상기 제1밸브와 상기 제2밸브의 응답시간(response time)을 모니터링하는 모니터링 단계와;
    상기 제1밸브와 상기 제2밸브 간의 응답시간 편차에 따라, 상기 공정가스가 상기 제1챔버에 공급되는 제1공정가스 공급시간과, 상기 공정가스가 상기 제2챔버에 공급되는 제2공정가스 공급시간을 서로 동기화시키는 동기화 단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 동기화 단계는, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 간의 상기 응답시간 편차에 따라, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 동기화 단계는, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 동기화시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 동기화 단계는, 상기 응답시간 편차에 따라, 상기 제1밸브의 개방(ON) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 동기화 단계는, 상기 응답시간 편차에 따라, 상기 제1밸브의 차단(OFF) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제1챔버에서는 상기 제1기판에 제1박막이 증착되고,
    상기 제1박막이 증착되는 중에, 상기 제2챔버에서는 상기 제2기판에 제2박막이 증착되되,
    상기 제1챔버와 상기 제2챔버에서는, 상기 제1박막과 상기 제2박막이 증착되는 사이클이 반복적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1밸브와 상기 제2밸브 간의 상기 응답시간 편차에 의한 상기 제1박막과 상기 제2박막 간의 두께 편차를 보상하는 보상 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 보상 단계는, 상기 제1박막과 상기 제2박막 간의 상기 두께 편차에 따라, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간을 서로 다르게 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 보상 단계는, 상기 제1박막과 상기 제2박막 간의 상기 두께 편차에 따라, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 보상 단계는, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 어느 하나를 기준으로, 상기 제1공정가스 공급시간과 상기 제2공정가스 공급시간 중 다른 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 보상 단계는, 상기 두께 편차에 따라 상기 제1밸브의 개방(ON) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 보상 단계는, 상기 두께 편차에 따라 상기 제1밸브의 차단(OFF) 시각을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 제1박막과 상기 제2박막이 증착되는 사이클이 반복적으로 행해지는 중에, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 간의 상기 응답시간 편차를 반복적으로 모니터링하고,
    상기 응답시간 편차에 따라 상기 제1밸브와 상기 제2밸브 중 적어도 어느 하나의 개폐(ON/OFF) 시각을 제어하여 상기 제1박막과 상기 제2박막의 두께 편차를 보상하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 제어방법.
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