KR20190074913A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판에 박막을 형성하거나 박막을 식각할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 기판을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성되는 공정 챔버와, 상기 기판을 지지하며 내부에 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함하고, 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간에 구비되는 기판 지지대와, 상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어 상기 기판 지지대를 향해 공정 가스를 분사하는 가스 분사부와, 상기 기판의 온도를 모니터링할 수 있도록 상기 공정 챔버의 외부에 구비되고, 상기 히터로부터 방출된 복사열로 인해 가열된 상기 가스 분사부의 상기 분사면의 온도 값을 비접촉식으로 측정하는 온도 측정 장치 및 상기 기판이 처리되는 동안, 상기 온도 측정 장치로부터 측정된 상기 분사면에 대한 온도 정보를 기준 온도 정보와 비교하여, 상기 기판 지지대에 지지된 상기 기판의 안착 불량 또는 상기 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단하는 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 형성하거나 박막을 식각할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자나 디스플레이 소자 혹은 태양전지를 제조하기 위해서는 진공 챔버를 포함하는 기판 처리 장치에서 각종 공정이 수행된다. 예컨대, 챔버 내에 기판을 로딩하고 기판 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다. 이때, 기판은 챔버 내에 설치된 기판 지지대에 지지되며, 기판 지지대와 대향되도록 기판 지지대의 상부에 설치되는 샤워 헤드를 통해 공정 가스를 기판으로 분사할 수 있다.
이러한 기판 처리 장치는, 내부에 기판을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성되는 챔버와, 챔버 내부에 공정 가스를 분사하는 샤워 헤드와, 샤워 헤드와 대향되게 설치되어 상부에 기판을 지지하는 기판 지지대를 포함할 수 있다. 이때, 기판 처리 장치는 온도 측정 장치를 포함하여, 온도 측정 장치에 의해 측정된 온도와 샤워 헤드의 고정된 방사율(Emissivity)을 적용하여 공정 중인 기판의 온도를 산출할 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 기판 처리 장치는, 기판 지지대에 지지된 기판의 안착 불량 여부 또는 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 박막 증착 공정 진행중에는 감지할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 처리 공정 중 온도 측정 장치를 이용하여 가스 분사부의 분사면에 대한 온도 정보를 측정하고, 측정된 온도 정보를 이용하여 기판 지지대에 지지된 기판의 안착 불량 또는 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단할 수 있는 기판 처리 장치를 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, 기판을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성되는 공정 챔버; 상기 기판을 지지하며 내부에 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함하고, 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간에 구비되는 기판 지지대; 상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어 상기 기판 지지대를 향해 공정 가스를 분사하는 가스 분사부; 상기 기판의 온도를 모니터링할 수 있도록 상기 공정 챔버의 외부에 구비되고, 상기 히터로부터 방출된 복사열로 인해 가열된 상기 가스 분사부의 상기 분사면의 온도 값을 비접촉식으로 측정하는 온도 측정 장치; 및 상기 기판이 처리되는 동안, 상기 온도 측정 장치로부터 측정된 상기 분사면에 대한 온도 정보를 기준 온도 정보와 비교하여, 상기 기판 지지대에 지지된 상기 기판의 안착 불량 또는 상기 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제어부는, 상기 온도 정보 중 온도 기울기 정보 또는 온도 절대값 정보를 상기 기준 온도 정보 중 기준 온도 기울기 정보 또는 기준 온도 절대값 정보와 비교하여, 상기 기판의 안착 불량 또는 상기 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제어부는, 상기 온도 기울기 정보와 상기 기준 온도 기울기 정보가 상이하고, 상기 온도 절대값 정보와 상기 기준 온도 절대값 정보가 서로 상이한 경우, 상기 기판의 안착 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시킬 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제어부는, 상기 온도 절대값 정보와 상기 기준 온도 절대값 정보가 서로 상이한 경우, 상기 기판에 증착되는 박막의 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시킬 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 가스 분사부의 상기 분사면에 대한 방사율을 적용하여 상기 온도 측정 장치로 측정되는 상기 온도 값을 정확하게 보정할 수 있도록, 상기 공정 챔버의 외부에 구비되어 상기 분사면에 대한 상기 방사율을 측정하는 방사율 측정 장치;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기판의 처리 공정 시, 상기 방사율 측정 장치로부터 상기 분사면에 대한 상기 방사율을 실시간으로 인가 받고 상기 온도 측정 장치로부터 상기 분사면에 대한 상기 온도 값을 실시간으로 인가 받아, 상기 방사율을 적용하여 실시간으로 보정된 상기 온도 값을 이용하여 상기 온도 정보를 산출할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 공정 챔버는, 상기 내부 공간을 확인할 수 있도록 상기 공정 챔버의 일측에 형성되는 뷰 포트;를 포함하고, 상기 온도 측정 장치는, 상기 뷰 포트를 통해 상기 가스 분사부의 상기 분사면에 대한 상기 온도 값을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 처리 방법이 제공된다. 상기 기판 처리 방법은, 기판을 가열하기 위한 히터를 포함하며 상기 기판이 안착되는 기판 지지대와, 상기 기판 지지대를 향해 공정 가스를 분사하는 가스 분사부 및 상기 가스 분사부의 상기 분사면에 대한 온도 값을 측정하는 온도 측정 장치를 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서, 공정 챔버의 내부 공간에 구비되는 상기 기판 지지대에 상기 기판을 로딩하는 단계; 상기 기판 지지대에 구비된 상기 히터를 이용하여 상기 기판을 공정 온도로 가열하고, 상기 가스 분사부를 통해 상기 기판에 상기 공정 가스를 분사하여 상기 기판을 처리하는 단계; 및 상기 기판이 처리되는 동안, 상기 온도 측정 장치로부터 측정된 상기 분사면에 대한 온도 정보를 기준 온도 정보와 비교하여, 상기 기판 지지대에 지지된 상기 기판의 안착 불량 또는 상기 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단하는 이상 감지 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 방법의 상기 이상 감지 단계에서, 상기 온도 정보 중 온도 기울기 정보 또는 온도 절대값 정보를 상기 기준 온도 정보 중 기준 온도 기울기 정보 또는 기준 온도 절대값 정보와 비교하여 상기 기판의 안착 불량 또는 상기 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단할 수 있다.
상기 기판 처리 방법의 상기 이상 감지 단계에서, 상기 온도 기울기 정보와 상기 기준 온도 기울기 정보가 상이하고, 상기 온도 절대값 정보와 상기 기준 온도 절대값 정보가 서로 상이한 경우에, 상기 기판의 안착 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시킬 수 있다.
상기 기판 처리 방법의 상기 이상 감지 단계에서, 상기 온도 절대값 정보와 상기 기준 온도 절대값 정보가 서로 상이한 경우에, 상기 기판에 증착되는 박막의 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에 따르면, 기판의 처리 공정 중 온도 측정 장치를 이용하여 가스 분사부의 분사면에 대한 온도 정보를 측정하고, 측정된 온도 정보를 이용하여 기판 지지대에 지지된 기판의 안착 불량 또는 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단할 수 있다.
이에 따라, 기판의 처리 공정 중 공정 챔버의 내부에서 발생하는 기판의 안착 불량 또는 기판에 증착되는 박막의 불량을 실시간 감지하여 즉각적으로 양산 공정에 대응함으로써, 공정 불량으로 인한 로스를 줄이고 공정 안정성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 기판 처리 장치에서 기판의 박막 증착 공정 중 온도 측정 장치로 측정된 공정 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 기판 처리 장치에서 기판에 증착된 박막의 두께에 따라 온도 측정 장치로 측정된 공정 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 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.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 공정 챔버(10)와, 기판 지지대(20)와, 가스 분사부(40)와, 온도 측정 장치(50) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 공정 챔버(10)는, 기판(S)을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 공정 챔버(10)는, 내부에 원형 형상 또는 사각 형상으로 형성되는 상기 내부 공간이 형성되어, 상기 내부 공간에 설치된 기판 지지대(20)에 지지되는 기판(S) 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다. 또한, 공정 챔버(10)의 일측면에는 상기 내부 공간을 확인할 수 있도록 뷰 포트(11)가 형성되고, 타측면에는 기판(S)을 상기 내부 공간으로 로딩 또는 언로딩할 수 있도록 게이트가 형성될 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 지지대(20)는, 기판(S)을 지지할 수 있도록 공정 챔버(10)의 상기 내부 공간에 구비되어 공정 챔버(10)의 중심축을 기준으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 더욱 구체적으로, 기판 지지대(20)는, 기판(S)을 지지할 수 있는 서셉터나 테이블 등의 기판지지 구조체일 수 있다.
이때, 기판 지지대(20)는, 공정 온도로 가열되어 기판 지지대(20)에 지지되는 기판(S)을 가열시키는 히터(30)를 구비하여, 그 상면에 안착되는 기판(S)을 박막을 증착하는 공정 또는 박막을 식각하는 공정이 가능한 일정온도로 가열 시킬 수 있다. 또한, 기판 지지대(20)는, 공정 가스를 플라즈마화 하기 위한 하부 전극으로의 기능을 할 수도 있다. 또한, 가스 분사부(40)는, 기판 지지대(20)와 대향되도록 공정 챔버(10)의 상부에 구비되어 기판 지지대(20)를 향해 공정 가스를 분사할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 온도 측정 장치(50)는, 기판(S)의 처리 공정 중 기판(S)의 온도를 모니터링 할 수 있도록, 공정 챔버(10)의 외부에 구비되고, 히터(30)로부터 방출된 복사열로 인해 가열된 가스 분사부(40)의 분사면(41)의 온도 값을 비접촉식으로 측정할 수 있다.
더욱 구체적으로, 온도 측정 장치(50)는, 가스 분사부(40)의 분사면(41)과 기판(S) 상면 사이의 공간을 통해서 분사면(41)을 바라볼 수 있도록, 기판(S)의 상면을 기준으로 일정 각도 경사지게 형성되어, 공정 챔버(10)의 외부에서 공정 챔버(10)의 뷰 포트(11)를 통해 가스 분사부(40)의 분사면(41)에 대한 온도 값을 측정할 수 있다.
예컨대, 온도 측정 장치(50)는, 고온 측정에 사용될 수 있고, 가스 분사부(40)의 분사면(41)과 접촉하지 않고, 분사면(41)으로부터 방출되는 열복사 에너지를 직접 전기적인 에너지로 변환하여 분사면(41)의 온도 값을 측정할 수 있는 파이로미터(Pyrometer)일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 파이로미터는, 비접촉식으로 분사면(41)에서 방출되는 적외선을 이용하여 분사면(41)의 상기 온도 값을 측정할 수 있으며, 이때, 분사면(41)의 방사율(Emissivity)과 같은 파라미터(Parameter) 등을 적용하여 분사면(41)의 측정되는 상기 온도 값을 정확하게 보정할 수 있다.
이러한, 상기 방사율은, 상기 파이로미터를 사용하여 기판(S)과 같은 대상체의 온도를 측정할 때 가장 중요한 파라미터 중 하나로서, 상기 방사율에 따른 보정에 따라 상기 대상체의 온도 값을 얼마만큼 정확하게 수치로 표시할 수 있는지가 결정될 수 있으며, 상기 파이로미터 또는 후술될 별도의 방사율 측정 장치(60)를 이용하여 측정할 수 있다.
상기 방사율은, 물질에서 에너지가 방사되는 비율을 나타내는 수치로서, 예컨대, 100℃의 상기 대상체가 방출하는 적외선을 상기 파이로미터로 읽었을 때 97℃로 표현될 경우, 이는 상기 대상체가 방사하는 적외선의 양이 97%만 방사한다는 뜻일 수 있다. 따라서, 상기 대상체의 실제 온도 100℃를 정확하게 측정하기 위해서는 3%에 대한 부분의 보정이 필요할 수 있다. 이에 따라, 상기 대상체의 방사율을 0.97이라 하고 이 값을 상기 파이로미터에 파라미터 값으로 입력하게 되면 실제의 온도를 정확하게 표시할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 기판(S)이 처리되는 동안, 온도 측정 장치(50)로부터 측정된 분사면(41)에 대한 상기 온도 값을 이용하여 온도 정보를 산출하고, 상기 온도 정보를 기준 온도 정보와 비교하여, 기판 지지대(20)에 지지된 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 기판(S) 상에 박막을 증착하는 기판(S)의 처리 공정 시, 기판 지지대(20)에 구비된 히터(30)가 공정 온도로 가열되어 기판 지지대(20)에 안착된 기판(S)을 가열하고, 가열된 기판(S)으로부터 나오는 복사열에 의해 기판(S)을 마주보고 있는 가스 분사부(40)의 분사면(41) 또한 기판(S)과 유사한 온도로 가열될 수 있다. 따라서, 온도 측정 장치(50)를 이용하여 측정된 가스 분사부(40)의 분사면(41)의 온도 값을 기판(S)의 온도로 가정하고 기판(S)의 처리 공정을 진행할 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부는, 기판(S) 상에 박막을 증착하는 기판(S)의 처리 공정 시, 온도 측정 장치(50)로부터 분사면(41)에 대한 상기 온도 값을 실시간으로 인가받아 공정 시간 별 분사면(41)의 상기 온도 값의 변화 추이를 선형 그래프화하여 상기 온도 정보로 산출할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 온도 정보 중 온도 기울기 정보 및 온도 절대값 정보를 이용하여, 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단할 수 있다. 이때, 상기 기준 온도 정보는, 기판(S)이 기판 지지대(20)에 정위치로 안착 된 상태에서 기판(S) 상에 정상적으로 박막 증착 공정 시, 온도 측정 장치(50)로 측정된 상기 가스 분사부(40)의 분사면(41)의 온도 변화 추이일 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 기판(S)의 처리 공정 중 상기 파이로 미터인 온도 측정 장치(50)를 이용하여 가스 분사부(40)의 분사면(41)에 대한 상기 온도 값을 실시간으로 측정함으로써, 공정 중 가스 분사부(40)의 분사면(41)의 온도 정보를 측정하고, 측정된 상기 온도 정보를 이용하여 기판 지지대(20)에 지지된 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량 여부를 공정 진행중에 바로 판단할 수 있다. 그러므로, 기판(S)의 처리 공정 중 공정 챔버(10)의 내부에서 발생하는 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량을 공정 진행중에 실시간으로 감지하여 즉각적으로 양산 공정에 대응함으로써, 공정 불량으로 인한 로스를 줄이고 공정 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)는, 기판(S)의 처리 공정 시, 가스 분사부(40)의 분사면(41)에 대한 방사율을 적용하여 온도 측정 장치(50)로 측정되는 온도 값을 정확하게 보정할 수 있도록, 공정 챔버(10)의 외부에 구비되어 가스 분사부(40)의 분사면(41)에 대한 상기 방사율을 측정하는 별도의 방사율 측정 장치(60)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 방사율 측정 장치(60)는, 온도 측정 장치(50)의 온도 측정 경로(51) 상에 설치된 편광 렌즈(L)를 향해 방사율 측정 경로(61)를 형성함으로써, 편광 렌즈(L)를 통해 불필요한 반사광을 제거한 상태에서 방사율 측정 장치(60)를 통해 분사면(41)에 대한 상기 방사율을 정확하게 측정할 수 있다. 이외에도, 방사율 측정 장치(60)는, 가스 분사부(40)의 분사면(41)과 기판(S)상면 사이의 공간을 통해서 분사면(41)을 바라볼 수 있도록, 기판(S)의 상면을 기준으로 일정 각도 경사지게 형성되어, 공정 챔버(10)의 외부에서 공정 챔버(10)의 뷰 포트(11)를 통해 가스 분사부(40)의 분사면(41)에 대한 상기 방사율을 측정할 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부는, 기판(S)의 처리 공정 시, 별도로 구비된 방사율 측정 장치(60)로부터 가스 분사부(40)의 분사면(41)에 대한 상기 방사율을 실시간으로 인가 받고, 온도 측정 장치(50)로부터 가스 분사부(40)의 분사면(41)에 대한 상기 온도 값을 실시간으로 인가 받아, 상기 방사율을 적용하여 실시간으로 보정된 상기 온도 값을 이용하여 상기 온도 정보를 산출할 수 있다.
따라서, 상기 제어부는, 기판(S)의 처리 공정 시, 별도로 구비된 방사율 측정 장치(60)로부터 가스 분사부(40)의 분사면(41)에 대한 상기 방사율을 실시간으로 인가 받고, 온도 측정 장치(50)로부터 분사면(41)에 대한 상기 온도 값을 실시간으로 인가받아 공정 중 상기 방사율을 고려하여 보정된 상기 온도 값의 변화 추이를 기판(S)의 상기 온도 정보로 산출하고, 상기 온도 정보가 상기 기준 온도 정보와 상이할 경우, 기판 지지대(20)에 지지된 기판(S)의 안착 상태 또는 기판(S)에 증착되는 박막에 이상이 있는 것으로 판별하고 작업자가 인지할 수 있도록 알람신호를 발생시킬 수 있다. 이때, 상기 기준 온도 정보는, 기판(S)이 기판 지지대(20)에 정위치로 안착 된 상태에서 기판(S) 상에 정상적으로 박막 증착 공정 시, 온도 측정 장치(50)로 측정된 가스 분사부(40)의 분사면(41)의 온도 변화 추이일 수 있다.
그러므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)는, 기판(S)의 처리 공정 중 별도로 설치된 방사율 측정 장치(60)로 가스 분사부(40)의 방사율을 실시간으로 더욱 정확하게 측정하고, 온도 측정 장치(50)에 의해 측정된 분사면(41)의 온도 값과 실시간으로 측정된 상기 방사율을 적용하여 공정 중에 실시간으로 가스 분사부(40)의 분사면(41)의 온도 값을 더욱 정확하게 산출함으로써, 측정된 상기 온도 정보를 이용하여 기판 지지대(20)에 지지된 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량 여부를 공정 진행중에 바로 판단할 수 있다. 이에 따라, 기판(S)의 처리 공정 중 공정 챔버(10)의 내부에서 발생하는 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량을 공정 진행중에 실시간으로 더욱 정확하게 감지하여 즉각적으로 양산 공정에 대응함으로써, 공정 불량으로 인한 로스를 줄이고 공정 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 1 및 도 2의 기판 처리 장치(100, 200)에서 기판(S)의 박막 증착 공정 중 온도 측정 장치(50)로 측정된 공정 온도 변화를 나타내는 그래프이고, 도 4는 도 1 및 도 2의 기판 처리 장치(100, 200)에서 기판(S)에 증착된 박막의 두께에 따라 온도 측정 장치(50)로 측정된 공정 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기판(S)의 박막 증착 공정 시, 기판(S)이 기판 지지대(20)에 안착되는 정위치에서 1.4mm이하의 오차로 안착될 경우, 선형 그래프화된 상기 온도 정보의 각 공정 시간대별(Time) 그래프의 온도 기울기 정보가 상기 기준 온도 변화값 그래프 상의 기준 온도 기울기 정보와 유사하게 나타났다.
그러나, 기판(S)이 기판 지지대(20)에 안착되는 정위치에서 1.6mm이상의 오차로 안착될 경우, 선형 그래프화된 상기 온도 정보의 각 공정 시간대별(Time) 그래프의 상기 온도 기울기 정보가 상기 기준 온도 변화값 그래프 상의 기준 온도 기울기 정보와 상이하게 나타났다. 이에 따라, 선형 그래프화된 상기 온도 정보의 각 공정 시간대별 그래프의 상기 온도 기울기 정보를 이용하여, 기판(S)의 박막 증착 공정 시, 기판(S)이 기판 지지대(20)에 안착되는 정위치로부터 일정 거리 이상 이탈되게 안착되는 안착불량을 감지할 수 있는 것으로 나타났다.
또한, 선형 그래프화된 상기 온도 정보 중 어느 특정 공정 시간에서의 상기 온도 값인 온도 절대값 정보가 기준 온도 절대값 정보와 상이할 경우 기판(S)에 증착되는 박막의 불량으로 판단할 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 공정 시간이 60sec 경과한 지점에서 상기 기준 온도 절대값 정보는 약 388.5℃ 이지만, 기판(S)에 증착되는 박막이 불량할 경우에는 공정 시간이 60sec 경과한 지점에서 상기 온도 절대값 정보가 388.5℃ 이하로 나타났다. 이에 따라, 상기 온도 기울기 정보가 동일하더라도 상기 온도 절대값 정보가 상이하게 나타날 경우 기판(S)의 증착되는 박막의 불량을 감지할 수 있는 것으로 나타났다.
또한, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 기판(S)에 연속적으로 여러층의 박막을 증착하거나 또는 복수개의 기판(S)에 동일한 종류의 박막을 연속하여 증착할 때, 증착되는 박막의 두께가 정상범위에서 일정수준 이상으로 벗어나는 경우가 발생하는 것으로 나타났다.
이때, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 기판(S)에 증착되는 박막의 두께에 이상이 발생할 경우에는, 온도 측정 장치(50)로 측정되는 선형 그래프화된 상기 온도 정보의 각 공정 시간별 상기 온도 절대값 정보가 기판(S)에 증착되는 박막의 두께가 정상범위 일때와 차이가 나는 것으로 나타났다. 이에 따라, 기판(S)의 박막 증착 공정 시, 기판(S)에 증착되는 박막의 이상 여부를 온도 측정 장치(50)를 이용한 온도 값의 변화 추이 모니터링으로 감지할 수 있는 것으로 나타났다.
그러므로, 기판(S)의 처리 공정 시, 온도 측정 장치(50)로부터 가스 분사부(40)의 분사면(41)에 대한 상기 온도 값을 인가 받아 온도 정보를 산출함으로써, 상기 온도 정보를 기준 온도 정보와 비교하여, 기판 지지대(20)에 지지된 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량 여부를 즉각적으로 감지할 수 있다. 이에 따라, 기판(S)의 처리 공정 중 공정 챔버(10)의 내부에서 발생하는 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량을 공정 진행중에 실시간으로 감지하여 즉각적으로 양산 공정에 대응함으로써, 공정 불량으로 인한 로스를 줄이고 공정 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 공정 챔버(10)의 내부 공간에 구비되는 기판 지지대(20)에 기판(S)을 로딩하는 단계(S10)와, 기판 지지대(20)에 구비된 히터(30)를 이용하여 기판(S)을 공정 온도로 가열하고, 가스 분사부(40)를 통해 기판(S)에 상기 공정 가스를 분사하여 기판(S)을 처리하는 단계(S20) 및 기판(S)이 처리되는 동안, 온도 측정 장치(50)로부터 측정된 분사면(41)에 대한 상기 온도 값을 이용하여 온도 정보를 산출하고, 상기 온도 정보를 기준 온도 정보와 비교하여, 기판 지지대(20)에 지지된 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단하는 이상 감지 단계(S30)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 이상 감지 단계(S30)에서, 온도 측정 장치(50)로부터 분사면(41)에 대한 상기 온도 값을 실시간으로 인가받아 공정 시간 별 분사면(41)의 상기 온도 값의 변화 추이를 선형 그래프화하여 상기 온도 정보로 산출하고, 상기 온도 정보 중 어느 특정 공정 시간에서의 상기 온도 정보의 그래프 기울기 값인 온도 기울기 정보 및 상기 특정 공정 시간에서의 상기 온도 값인 온도 절대값 정보를 이용하여, 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 이상 감지 단계(S30)에서, 상기 온도 정보의 온도 기울기 정보 및 상기 온도 절대값 정보를 상기 기준 온도 정보의 기준 온도 기울기 정보 및 기준 온도 절대값 정보와 각각 비교하여, 상기 기울기 정보가 상이하거나 상기 기울기 정보 및 상기 절대값 정보가 모두 상이할 경우에, 기판(S)의 안착 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 온도 정보의 상기 온도 기울기 정보 및 상기 온도 절대값 정보를 상기 기준 온도 정보의 상기 기준 온도 기울기 정보 및 상기 기준 온도 절대값 정보와 각각 비교하여, 상기 절대값 정보가 상이할 경우에, 기판(S)에 증착되는 박막의 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시킬 수 있다.
이와 같이, 기판(S)의 처리 공정 시, 상기 온도 정보가 상기 기준 온도 정보와 상이할 경우, 기판 지지대(20)에 지지된 기판(S)의 안착 상태 또는 기판(S)에 증착되는 박막에 이상이 있는 것으로 판별하고 작업자가 인지할 수 있도록 알람신호를 발생시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 온도 측정 장치(50)에 의해 측정된 상기 온도 정보를 이용하여 기판 지지대(20)에 지지된 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량 여부를 공정 진행중에 바로 판단할 수 있다.
이에 따라, 기판(S)의 처리 공정 중 공정 챔버(10)의 내부에서 발생하는 기판(S)의 안착 불량 또는 기판(S)에 증착되는 박막의 불량을 공정 진행중에 실시간으로 더욱 정확하게 감지하여 즉각적으로 양산 공정에 대응함으로써, 공정 불량으로 인한 로스를 줄이고 공정 안정성을 향상시킬 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: 공정 챔버
20: 기판 지지대
30: 히터
40: 가스 분사부
50: 온도 측정 장치
60: 방사율 측정 장치
S: 기판
L: 편광 렌즈
100, 200: 기판 처리 장치

Claims (10)

  1. 기판을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성되는 공정 챔버;
    상기 기판을 지지하며 내부에 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함하고, 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간에 구비되는 기판 지지대;
    상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어 상기 기판 지지대를 향해 공정 가스를 분사하는 가스 분사부;
    상기 기판의 온도를 모니터링할 수 있도록 상기 공정 챔버의 외부에 구비되고, 상기 히터로부터 방출된 복사열로 인해 가열된 상기 가스 분사부의 상기 분사면의 온도 값을 비접촉식으로 측정하는 온도 측정 장치; 및
    상기 기판이 처리되는 동안, 상기 온도 측정 장치로부터 측정된 상기 분사면에 대한 온도 정보를 기준 온도 정보와 비교하여, 상기 기판 지지대에 지지된 상기 기판의 안착 불량 또는 상기 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단하는 제어부;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 정보 중 온도 기울기 정보 또는 온도 절대값 정보를 상기 기준 온도 정보 중 기준 온도 기울기 정보 또는 기준 온도 절대값 정보와 비교하여, 상기 기판의 안착 불량 또는 상기 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 기울기 정보와 상기 기준 온도 기울기 정보가 상이하고, 상기 온도 절대값 정보와 상기 기준 온도 절대값 정보가 서로 상이한 경우, 상기 기판의 안착 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시키는, 기판 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 절대값 정보와 상기 기준 온도 절대값 정보가 서로 상이한 경우, 상기 기판에 증착되는 박막의 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시키는, 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 분사부의 상기 분사면에 대한 방사율을 적용하여 상기 온도 측정 장치로 측정되는 상기 온도 값을 보정할 수 있도록, 상기 공정 챔버의 외부에 구비되어 상기 분사면에 대한 상기 방사율을 측정하는 방사율 측정 장치;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 기판의 처리 공정 시, 상기 방사율 측정 장치로부터 상기 분사면에 대한 상기 방사율을 실시간으로 인가 받고 상기 온도 측정 장치로부터 상기 분사면에 대한 상기 온도 값을 실시간으로 인가 받아, 상기 방사율을 적용하여 실시간으로 보정된 상기 온도 값을 이용하여 상기 온도 정보를 산출하는, 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는,
    상기 내부 공간을 확인할 수 있도록 상기 공정 챔버의 일측에 형성되는 뷰 포트;를 포함하고,
    상기 온도 측정 장치는,
    상기 뷰 포트를 통해 상기 가스 분사부의 상기 분사면에 대한 상기 온도 값을 측정하는, 기판 처리 장치.
  7. 기판을 가열하기 위한 히터를 포함하며 상기 기판이 안착되는 기판 지지대와, 상기 기판 지지대를 향해 공정 가스를 분사하는 가스 분사부 및 상기 가스 분사부의 상기 분사면에 대한 온도 값을 측정하는 온도 측정 장치를 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    공정 챔버의 내부 공간에 구비되는 상기 기판 지지대에 상기 기판을 로딩하는 단계;
    상기 기판 지지대에 구비된 상기 히터를 이용하여 상기 기판을 공정 온도로 가열하고, 상기 가스 분사부를 통해 상기 기판에 상기 공정 가스를 분사하여 상기 기판을 처리하는 단계; 및
    상기 기판이 처리되는 동안, 상기 온도 측정 장치로부터 측정된 상기 분사면에 대한 온도 정보를 기준 온도 정보와 비교하여, 상기 기판 지지대에 지지된 상기 기판의 안착 불량 또는 상기 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단하는 이상 감지 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이상 감지 단계에서,
    상기 온도 정보 중 온도 기울기 정보 또는 온도 절대값 정보를 상기 기준 온도 정보 중 기준 온도 기울기 정보 또는 기준 온도 절대값 정보와 비교하여 상기 기판의 안착 불량 또는 상기 기판에 증착되는 박막의 불량 여부를 판단하는, 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 이상 감지 단계에서,
    상기 온도 기울기 정보와 상기 기준 온도 기울기 정보가 상이하고, 상기 온도 절대값 정보와 상기 기준 온도 절대값 정보가 서로 상이한 경우에, 상기 기판의 안착 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시키는, 기판 처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 이상 감지 단계에서,
    상기 온도 절대값 정보와 상기 기준 온도 절대값 정보가 서로 상이한 경우에, 상기 기판에 증착되는 박막의 불량으로 판별하고 알람신호를 발생시키는, 기판 처리 방법.
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