KR20200021293A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200021293A
KR20200021293A KR1020180096870A KR20180096870A KR20200021293A KR 20200021293 A KR20200021293 A KR 20200021293A KR 1020180096870 A KR1020180096870 A KR 1020180096870A KR 20180096870 A KR20180096870 A KR 20180096870A KR 20200021293 A KR20200021293 A KR 20200021293A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tilting
substrate
plate
substrate support
thin film
Prior art date
Application number
KR1020180096870A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102460311B1 (ko
Inventor
위규용
정청환
박종오
Original Assignee
주식회사 원익아이피에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 원익아이피에스 filed Critical 주식회사 원익아이피에스
Priority to KR1020180096870A priority Critical patent/KR102460311B1/ko
Publication of KR20200021293A publication Critical patent/KR20200021293A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102460311B1 publication Critical patent/KR102460311B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02107Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support

Abstract

본 발명은 기판에 박막을 증착할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 기판을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성되는 공정 챔버와, 상기 기판을 지지할 수 있도록 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간에 구비되는 기판 지지대와, 상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어 상기 기판 지지대를 향해 처리 가스를 분사하는 샤워 헤드와, 상기 공정 챔버의 하면에 설치된 챔버 플레이트의 하방에 적어도 삼점 지지에 의해 상기 챔버 플레이트와 일정 거리 이격되게 설치되고, 삼점 지지부 중 적어도 어느 하나의 높이 조절에 의해 상기 챔버 플레이트를 기준으로 기울기가 조절되어 틸팅될 수 있도록 구비되는 틸팅 플레이트와, 상기 틸팅 플레이트의 일측에 설치되어, 상기 기판 상에 증착되는 박막에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지대간의 공정 갭을 조절할 수 있도록 상기 기판 지지대를 상하로 이동가능하게 지지하고, 상기 틸팅 플레이트의 틸팅에 따라 상기 기판 지지대와 함께 상기 틸팅 플레이트와 동일한 기울기로 틸팅되는 레벨링 장치와, 상기 삼점 지지부 중 적어도 어느 하나의 높이를 조절할 수 있도록 구비되어 상기 틸팅 플레이트를 틸팅하고, 상기 틸팅 플레이트의 틸팅이 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 삼점 지지부 중 높이가 조절되는 지지부는 베어링 부재에 의해 상기 틸팅 플레이트와 회전 자유도를 가지도록 연결되는 틸팅 장치와, 상기 챔버 플레이트에 상기 틸팅 플레이트의 틸팅 범위를 감지할 수 있도록 설치되어, 상기 틸팅 장치에 의해 상기 틸팅 플레이트가 틸팅 시 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 측정하는 센서 및 상기 틸팅 플레이트를 틸팅하여 상기 기판에 균일한 두께 산포로 상기 박막을 증착할 수 있는 목표 기울기로 상기 기판 지지대의 기울기를 조절할 수 있도록, 상기 틸팅 장치의 구동 모터를 제어하여 상기 틸팅 장치를 구동시키는 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.
반도체 소자나 디스플레이 소자 혹은 태양전지를 제조하기 위해서는 진공 분위기의 공정 챔버를 포함하는 기판 처리 장치에서 각종 공정이 수행된다. 예컨대, 챔버 내에 기판을 로딩하고 기판 상에 박막을 증착하거나 박막을 식각하는 등의 공정이 진행될 수 있다. 여기서, 기판은 공정 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 장치에 있어서, 기판이 안착되는 기판 지지대와 공정 가스를 분사하는 샤워헤드 간의 간격인 갭 조절과 기판 지지대의 기울기 조절은, 기판에 균일한 박막을 증착하여 양품의 반도체 소자를 제조하는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 일반적으로, 기판 처리 장치의 기판 지지대의 기울기는 하나의 정해진 기준 높이에서 수동으로 설정되고 있다.
그러나, 기판 처리 장치는 증착하는 박막의 종류에 따라서 기판 지지대의 높이가 조절될 필요가 있는데, 이 경우 기판 지지대의 높이 조절 시 기판 지지대의 기울기가 변경되는 문제점이 있었다. 또한, 박막의 종류에 따라서 기판 지지대의 기울기를 조절할 필요가 있으나 기울기 조절을 하기 위해 별도의 측정 지그가 필요하고 수동으로 기울기 조절을 함에 따라 장시간이 소요되는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 박막 증착 중 샤워 헤드와 기판 지지대 간의 갭 조절과 기판 지지대의 기울기 조절을 자동으로 할 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, 기판을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성되는 공정 챔버; 상기 기판을 지지할 수 있도록 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간에 구비되는 기판 지지대; 상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어 상기 기판 지지대를 향해 처리 가스를 분사하는 샤워 헤드; 상기 공정 챔버의 하면에 설치된 챔버 플레이트의 하방에 적어도 삼점 지지에 의해 상기 챔버 플레이트와 일정 거리 이격되게 설치되고, 삼점 지지부 중 적어도 어느 하나의 높이 조절에 의해 상기 챔버 플레이트를 기준으로 기울기가 조절되어 틸팅될 수 있도록 구비되는 틸팅 플레이트; 상기 틸팅 플레이트의 일측에 설치되어, 상기 기판 상에 증착되는 박막에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지대간의 공정 갭을 조절할 수 있도록 상기 기판 지지대를 상하로 이동가능하게 지지하고, 상기 틸팅 플레이트의 틸팅에 따라 상기 기판 지지대와 함께 상기 틸팅 플레이트와 동일한 기울기로 틸팅되는 레벨링 장치; 상기 삼점 지지부 중 적어도 어느 하나의 높이를 조절할 수 있도록 구비되어 상기 틸팅 플레이트를 틸팅하고, 상기 틸팅 플레이트의 틸팅이 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 삼점 지지부 중 높이가 조절되는 지지부는 베어링 부재에 의해 상기 틸팅 플레이트와 회전 자유도를 가지도록 연결되는 틸팅 장치; 상기 챔버 플레이트에 상기 틸팅 플레이트의 틸팅 범위를 감지할 수 있도록 설치되어, 상기 틸팅 장치에 의해 상기 틸팅 플레이트가 틸팅 시 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 측정하는 센서; 및 상기 틸팅 플레이트를 틸팅하여 상기 기판에 균일한 두께 산포로 상기 박막을 증착할 수 있는 목표 기울기로 상기 기판 지지대의 기울기를 조절할 수 있도록, 상기 틸팅 장치의 구동 모터를 제어하여 상기 틸팅 장치를 구동시키는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 기판 상에 증착되는 상기 박막이 서로 다른 이종막을 포함하는 경우, 상기 제어부는, 제 1 박막을 증착하기 위해 상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터를 제어하여 상기 레벨링 장치에 의해 제 1 높이로 이동된 상기 기판 지지대를 제 1 목표 기울기로 조절하고, 제 2 박막을 증착하기 위해 상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터를 제어하여 상기 레벨링 장치에 의해 제 2 높이로 이동된 상기 기판 지지대를 제 2 목표 기울기로 조절할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제어부는, 상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터로부터 인가받은 엔코더 신호로 산출된 상기 기판 지지대의 기울기 값과, 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 실시간으로 측정한 상기 센서의 센싱 신호로 산출된 상기 기판 지지대의 기울기 값이 상이할 경우, 상기 기판 지지대 기울기 조절에 이상이 있는 것으로 판단하고 알람신호를 발생할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 틸팅 장치는, 상기 챔버 플레이트와 상기 틸팅 플레이트 사이에 복수개로 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 조절하는 제 1, 2, 3 틸팅부;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 1 틸팅부는, 높이가 고정되는 고정형 지지부이고, 상기 제 2, 3 틸팅부는, 높이 조절이 가능한 높이 조절형 지지부일 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 2, 3 틸팅부는, 상기 챔버 플레이트의 하부에 고정되는 상기 구동 모터; 상기 구동 모터의 모터축과 커플링에 의해 동기화되어 상기 구동 모터의 구동에 따라 회전운동하는 승하강 나사봉; 및 일측에 상기 승하강 나사봉과 나사 결합되는 너트 부재가 구비되어 상기 승하강 나사봉의 회전 운동에 의해 승하강되고, 상기 틸팅 플레이트의 측면으로 돌출되게 형성된 틸트 샤프트를 타측에 구비된 구면 베어링에 의해 회전 자유도를 가지도록 고정하여, 승하강 운동에 따라 상기 틸트 샤프트를 고정하는 상기 구면 베어링이 회동하여 상기 틸팅 플레이트를 틸팅시키는 구동 브라켓;을 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 2, 3 틸팅부는, 상기 챔버 플레이트의 하부에 고정되고, 베어링에 의해 상기 승하강 나사봉을 회전운동이 가능하게 고정하는 고정 브라켓; 상기 고정 브라켓의 하부에 설치되어 상기 구동 모터를 고정하는 모터 브라켓; 및 상기 고정 브라켓과 상기 구동 브라켓 사이에 설치되어 상기 구동 브라켓의 승하강 운동을 가이드 하는 리니어 가이드;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 2, 3 틸팅부는, 상기 구동 브라켓의 승하강 범위를 제한하기 위한 리미트 장치;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 틸팅 플레이트의 과도한 기울기 조절로 인한 상기 틸팅 장치의 손상을 방지할 수 있도록, 상기 리미트 장치에 의해 상기 틸팅 플레이트의 틸팅 범위를 제한할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부는, 상기 챔버 플레이트와 상기 틸팅 플레이트 사이에 내각이 60도가 되도록 삼각 배치될 수 있다.
상기 기판 처리 장치에서, 상기 레벨링 장치는, 상기 틸팅 플레이트의 일측에 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 틸팅에 따라 상기 틸팅 플레이트와 동일한 기울기로 틸팅될 수 있는 레벨링 구동 장치; 및 상기 기판 지지대를 지지하고, 상기 레벨링 구동 장치와 리니어 가이드에 의해 승하강할 수 있도록 연결되어 상기 기판 지지대의 높이를 조절하는 레벨링 플레이트;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판 처리 방법이 제공된다. 상기 기판 처리 방법은, 상기 공정 챔버로 상기 기판을 인입 받은 후 상기 기판 상에 증착되는 박막에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지대 간의 상기 공정 갭을 조절하기 위해 상기 기판 지지대를 이동하는 레벨링 단계; 상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터를 제어하여 상기 목표 기울기로 상기 기판 지지대의 기울기를 조절하는 틸팅 단계; 상기 틸팅 단계 후 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하여 상기 박막을 증착하는 공정 단계; 및 상기 박막 증착이 완료된 상기 기판을 상기 공정 챔버 외부로 반출하는 반출 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 틸팅 단계에서, 상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터로부터 인가받은 엔코더 신호로 산출된 상기 기판 지지대의 기울기 값과, 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 실시간으로 측정한 상기 센서의 센싱 신호로 산출된 상기 기판 지지대의 기울기 값이 상이할 경우, 상기 기판 지지대 기울기 조절에 이상이 있는 것으로 판단하고 알람신호를 발생할 수 있다.
상기 기판 처리 방법에서, 상기 틸팅 장치는, 상기 챔버 플레이트와 상기 틸팅 플레이트 사이에 복수개로 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 조절하는 제 1, 2, 3 틸팅부를 포함하며, 상기 틸팅 단계는, 상기 제 1, 2, 3 틸팅부 중 적어도 어느 하나의 높이를 제어하여 상기 기판 지지대의 기울기를 조절할 수 있다.
상기 기판 처리 방법에서, 상기 기판 상에 증착되는 상기 박막이 서로 다른 이종막을 포함하는 경우, 상기 레벨링 단계는, 제 1 박막을 증착하기 위해 상기 기판 지지대를 제 1 높이로 이동하는 제 1 레벨링 단계; 및 제 2 박막을 증착하기 위해 상기 기판 지지대를 제 2 높이로 이동하는 제 2 레벨링 단계;를 포함하고, 상기 틸팅 단계는, 제 1 높이로 이동된 상기 기판 지지대를 제 1 목표 기울기로 조절하는 제 1 틸팅 단계; 및 제 2 높이로 이동된 상기 기판 지지대를 제 2 목표 기울기로 조절하는 제 2 틸팅 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 방법에서, 상기 공정 단계는, 상기 제 1 틸팅 단계 후 상기 기판에 상기 제 1 박막을 형성하는 제 1 박막 형성 단계; 및 상기 제 2 틸팅 단계 후 상기 기판에 상기 제 2 박막을 형성하는 제 2 박막 형성 단계;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 방법에서, 상기 틸팅 단계에서, 상기 기판에 형성된 상기 제 1 박막 또는 상기 제 2 박막의 두께 산포를 확인하고, 상기 두께 산포에 따라서 상기 기판 지지대를 제 3 목표 기울기 또는 제 4 목표 기울기로 조절할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 따르면, 기판의 박막 증착 중 샤워 헤드와 기판 지지대 간의 갭 조절과 기판 지지대의 기울기 조절이 자동으로 가능하여, 기판 지지대의 기울기 조절이 단시간 내에 가능하고 기판에 증착되는 박막의 산포를 개선할 수 있는 효과를 가지는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 사시도들이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 측면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치의 틸팅 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 기판 처리 장치의 정면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 기판 처리 장치의 틸팅 장치가 틸팅 플레이트를 틸팅하는 것을 개략적으로 나타내는 확대 단면도들이다.
도 8은 도 5의 기판 처리 장치의 틸팅 장치의 리미트 장치를 개략적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 9는 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.
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 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 개략적으로 나타내는 사시도들이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치(100)의 측면을 나타내는 단면도이며, 도 4는 도 1의 기판 처리 장치(100)의 틸팅 장치(60)를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 1의 기판 처리 장치(100)의 정면을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 6 및 도 7은 도 5의 기판 처리 장치(100)의 틸팅 장치(60)가 틸팅 플레이트(50)를 틸팅하는 것을 개략적으로 나타내는 확대 단면도들이며, 도 8은 도 5의 기판 처리 장치(100)의 틸팅 장치(60)의 리미트 장치(80)를 개략적으로 나타내는 확대 단면도이다.
먼저, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 공정 챔버(10)와, 기판 지지대(20)와, 샤워 헤드(30)와, 레벨링 장치(40)와, 틸팅 플레이트(50)와, 틸팅 장치(60)와, 센서(70)와, 리미트 장치(80) 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 기판(S)을 상기 내부 공간으로 로딩 또는 언로딩할 수 있는 게이트가 형성될 수 있다.
또한, 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.
여기서, 기판 지지대(20)는, 공정 온도로 가열되어 기판 지지대(20)에 지지되는 기판(S)을 가열시키는 히터를 구비하여, 그 상면에 안착되는 기판(S)을 박막을 증착하는 공정 또는 박막을 식각하는 공정이 가능한 일정온도로 가열시킬 수 있다. 또한, 기판 지지대(20)는, 공정 가스를 플라즈마화 하기 위한 하부 전극으로의 기능을 할 수도 있다. 또한, 샤워 헤드(30)는, 기판 지지대(20)와 대향되도록 공정 챔버(10)의 상부에 구비되어 기판 지지대(20)를 향해 공정 가스 및 클리닝 가스 등 각종 처리 가스를 분사할 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 레벨링 장치(40)는, 공정 챔버(10)의 외부에서 기판 지지대(20)를 지지하고, 기판(S) 상에 증착되는 박막에 따라 샤워 헤드(30)와 기판 지지대(20) 간의 공정 갭을 조절할 수 있도록 기판 지지대(20)를 상하로 이동시킬 수 있다.
더욱 구체적으로, 레벨링 장치(40)는, 틸팅 플레이트(50)의 일측에 설치되어 틸팅 플레이트(50)의 틸팅에 따라 틸팅 플레이트(50)와 동일한 기울기로 틸팅될 수 있는 레벨링 구동 장치(42) 및 기판 지지대(20)를 지지하고, 레벨링 구동 장치(42)와 리니어 가이드(L)에 의해 승하강할 수 있도록 연결되어 기판 지지대(20)의 높이를 조절하는 레벨링 플레이트(41)를 포함할 수 있다. 이때, 기판 지지대(20)가 공정 챔버(10)의 외부에 위치한 레벨링 플레이트(41)에 지지될 수 있도록 기판 지지대(20)의 공정 챔버(10) 외부로 노출된 부분은, 기판 지지대(20)의 외부 노출 부분을 둘러싸도록 레벨링 플레이트(41)와 챔버 플레이트(11) 사이를 신축 가능하게 연결하는 벨로우즈(BL)에 의해 보호되고, 이에 따라 공정 챔버(10)의 진공 또한 유지할 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 틸팅 플레이트(50)는, 공정 챔버(10)의 하면에 설치된 챔버 플레이트(11)의 하방에 삼점 지지에 의해 챔버 플레이트(11)와 일정 거리 이격되게 설치되고, 삼점 지지부 중 적어도 어느 하나의 높이 조절에 의해 챔버 플레이트(11)를 기준으로 기울기가 조절될 수 있도록 구비되어, 일측에 설치된 레벨링 장치(40) 및 레벨링 장치(40)가 지지하는 기판 지지대(20)와 함께 동일한 기울기로 틸팅될 수 있다. 이에 따라, 틸팅 플레이트(50)가 틸팅되어 기울기가 조절되면 틸팅 플레이트(50)의 일측에 설치되고 기판 지지대(20)를 지지하는 레벨링 장치(40)도 함께 기울기가 조절됨으로써, 틸팅 플레이트(50)와 레벨링 장치(40) 및 기판 지지대(20)가 함께 연동되어 동일한 기울기로 기울기가 조절될 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 틸팅 장치(60)는, 상기 삼점 지지부 중 적어도 어느 하나의 높이를 조절할 수 있도록 구비되어 틸팅 플레이트(50)를 틸팅하고, 틸팅 플레이트(50)의 틸팅이 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 삼점 지지부 중 높이가 조절되는 지지부는 구면 베어링과 같은 베어링 부재에 의해 틸팅 플레이트(50)와 회전 자유도를 가지도록 연결될 수 있다. 예컨대, 틸팅 장치(60)는, 챔버 플레이트(11)와 틸팅 플레이트(50) 사이에 복수개로 설치되어 틸팅 플레이트(50)의 기울기를 조절하는 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3)는, 챔버 플레이트(11)와 틸팅 플레이트(50) 사이에 내각이 60도가 되도록 삼각 배치될 수 있다. 예컨대, 틸팅 플레이트(50)를 삼점 지지할 수 있도록, 제 1 틸팅부(60-1)는, 챔버 플레이트(11) 하면의 중심선상에 형성되고, 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)는, 챔버 플레이트(11) 하면의 상기 중심선상을 기준으로 대칭되게 형성될 수 있다.
이때, 제 1 틸팅부(60-1)는, 높이가 고정되는 고정형 지지부일 수 있고, 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)는, 높이 조절이 가능한 높이 조절형 지지부일 수 있다. 또한, 틸팅 장치(60)는, 도 1 내지 도 5에 반드시 국한되지 않고, 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3) 모두 높이 조절이 가능한 높이 조절형 지지부일 수도 있다.
따라서, 틸팅 장치(60)는, 제 1 틸팅부(60-1)와 제 2 틸팅부(60-2) 및 제 3 틸팅부(60-3)를 구비하여 챔버 플레이트(11)로부터 틸팅 플레이트(50)를 삼점 지지할 수 있다. 더불어, 제 1 틸팅부(60-1)는, 볼 조인트나 스프링과 같은 관절 부재를 구비하여 제 2 틸팅부(60-2) 및 제 3 틸팅부(60-3)의 가변 시 제 1 틸팅부(60-1)가 비틀림 응력을 받아 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 틸팅 장치(60)는, 도 1 내지 도 5에 반드시 국한되지 않고, 틸팅 플레이트(50)를 더욱 안정되게 지지하고 기울기를 더욱 정밀하게 조절할 수 있도록, 3포인트 이상으로 지지할 수도 있다. 예컨대, 도시되지 않았지만, 챔버 플레이트(11)와 틸팅 플레이트(50) 사이에 설치되고 제 1 틸팅부(60-1)의 높이를 기준으로 틸팅 플레이트(50)의 또 다른 타측을 상하로 조절하는 제 4 틸팅부를 더 포함하여 틸팅 플레이트(50)의 기울기를 더욱 정밀하게 조정할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 제 1 틸팅부(60-1)의 높이를 기준점으로 고정하고 제 2 틸팅부(60-2) 및 제 3 틸팅부(60-3)를 제 1 틸팅부(60-1)의 높이를 기준으로 각각 상하로 조절하여, 기판 지지대(20)를 지지하면서 높이를 조절하는 레벨링 장치(40)가 설치된 틸팅 플레이트(50)의 기울기를 조절함으로써, 기판 지지대(20)의 기울기를 함께 조절하는 효과를 가질 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 틸팅 플레이트(50)를 틸팅하여 기판(S)에 균일한 두께 산포로 상기 박막을 증착할 수 있는 목표 기울기로 기판 지지대(20)의 기울기를 조절할 수 있도록, 틸팅 장치(60)의 구동 모터(M)를 제어하여 틸팅 장치(60)를 구동시킬 수 있다. 더욱 구체적으로, 기판(S) 상에 증착되는 박막이 서로 다른 이종막을 포함하는 경우, 상기 제어부는, 제 1 박막을 증착하기 위해 틸팅 장치(60)의 구동 모터(M)를 제어하여 레벨링 장치(40)에 의해 제 1 높이로 이동된 기판 지지대(20)를 제 1 목표 기울기로 조절하고, 제 2 박막을 증착하기 위해 틸팅 장치(60)의 구동 모터(M)를 제어하여 레벨링 장치(40)에 의해 제 2 높이로 이동된 기판 지지대(20)를 제 2 목표 기울기로 조절할 수 있다.
이때, 센서(70)는, 챔버 플레이트(11)의 하측에 틸팅 플레이트(50)의 틸팅 범위를 감지할 수 있도록 설치되어, 틸팅 장치(60)에 의해 틸팅 플레이트(50)가 틸팅 시 틸팅 플레이트(50)의 기울기를 실시간으로 측정할 수 있다. 더욱 구체적으로, 센서(70)는, 틸팅 플레이트(50)의 제 2 틸팅부(60-2) 연결부측과 제 3 틸팅부(60-3) 연결부측으로 각각 돌출되게 형성된 센싱 플레이트(51)를 감지할 수 있도록, 챔버 플레이트(11)의 제 2 틸팅부(60-2) 인근과 제 3 틸팅부(60-3) 인근에 각각 설치될 수 있다. 이에 따라, 틸팅 장치(60)가 구동되어 틸팅 플레이트(50)의 기울기가 조절되면, 센서(70)가 제 2 틸팅부(60-2) 측의 센싱 플레이트(51)와 제 3 틸팅부(60-3) 측의 센싱 플레이트(51)의 높이를 각각 센싱함으로써, 틸팅 플레이트(50)의 기울기 정도를 실시간으로 확인할 수 있다.
여기서, 센서(70)는, 레이저 변위 센서 또는 CMOS 레이저 변위 센서가 사용될 수 있으며, 레이저를 틸팅 플레이트(50)의 센싱 플레이트(51) 측으로 방사해서 센서(70)와 센싱 플레이트(51) 간의 거리를 측정하고, 측정된 거리 값을 이용하여 틸팅 플레이트(50)의 기울기 정도를 계산할 수 있다.
이에 따라, 상기 제어부는, 기판 지지대(20)의 기울기를 조절 시, 틸팅 장치(60)의 구동 모터(M)로부터 인가받은 엔코더 신호로 산출된 기판 지지대(20)의 기울기 값과, 틸팅 플레이트(50)의 기울기을 실시간으로 측정한 센서(70)의 센싱 신호로 산출된 기판 지지대(20)의 기울기 값이 상이할 경우, 기판 지지대(20) 기울기 조절에 이상이 있는 것으로 판단하고 작업자가 인지할 수 있도록 알람신호를 발생할 수 있다.
따라서, 상기 제어부는, 틸팅 장치(60)의 구동 모터(M)를 제어하여 틸팅 장치(60)를 구동시킴으로써, 기 설정된 목표 기울기 정보와 동일하게 기판 지지대(20)의 기울기를 자동으로 조절할 수 있다. 더불어, 상기 제어부는, 기판 지지대(20)의 기울기 조절 시, 구동 모터(M)의 상기 엔코더 신호와 센서(70)의 상기 센싱 신호를 이용하여, 기판 지지대(20)의 기울기 조절 중의 이상 유무를 함께 판단함으로써, 기판 지지대(20)의 기울기 조절이 신속하고 정확하게 이루어질 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 챔버 플레이트(11)에 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3)가 예비로 미리 조립될 수 있다. 이에 따라, 챔버 플레이트(11)에 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3)를 미리 조립한 다음, 챔버 플레이트(11)를 공정 챔버(10)의 하면에 일괄 조립하여 조립성을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 사전에 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3)를 챔버 플레이트(11)에 조립한 후, 공정 챔버(10)를 챔버 플레이트(11) 위에 조립함으로써, 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3)를 공정 챔버(10)에 직접 조립할 때 보다 조립 공정의 난이도를 낮추고, 기판(S)의 공정 진행 시 공정 챔버(10)의 열이 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3)로 직접적으로 전달되는 것을 방지하여, 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3)가 열에 의한 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
그러므로, 기판 처리 장치(100)는, 기판(S)에 단일막 또는 복합막을 증착 시 기판 지지대(20)가 각 공정의 공정 가스의 적합한 갭 영역으로 자동으로 레벨링되고, 이어서, 각각의 갭 영역에서 자동으로 기판 지지대(20)를 틸팅하여, 기판 지지대(20)의 레벨링 및 틸팅이 자동으로 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 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)는, 챔버 플레이트의 하부에 고정되는 구동 모터(M)와, 구동 모터(M)의 모터축과 커플링(C)에 의해 동기화되어 구동 모터(M)의 구동에 따라 회전운동하는 승하강 나사봉(63) 및 일측에 승하강 나사봉(63)과 나사 결합되는 너트 부재(64a)가 구비되어 승하강 나사봉(63)의 회전 운동에 의해 승하강되고, 틸팅 플레이트(50)의 측면으로 돌출되게 형성된 틸트 샤프트(T)를 타측에 구비된 구면 베어링(64b)에 의해 회전 자유도를 가지도록 고정하여, 승하강 운동에 따라 틸트 샤프트(T)를 고정하는 구면 베어링(64b)이 회동하여 틸팅 플레이트(50)를 틸팅시키는 구동 브라켓(64)을 포함할 수 있다.
더불어, 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)는, 챔버 플레이트(11)의 하부에 고정되고 베어링(B)에 의해 승하강 나사봉(63)을 회전운동이 가능하게 고정하는 고정 브라켓(61)과, 고정 브라켓(61)의 하부에 설치되어 구동 모터(M)를 고정하는 모터 브라켓(62) 및 고정 브라켓(61)과 구동 브라켓(64) 사이에 설치되어 구동 브라켓(64)의 승하강 운동을 가이드하는 리니어 가이드(65)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로, 챔버 플레이트(11)로부터 고정 브라켓(61)을 관통하게 형성되는 승하강 나사봉(63)은, 각각 베어링(B)에 의해 챔버 플레이트(11) 및 고정 브라켓(61)에 회전 가능하게 고정될 수 있다. 이때, 베어링(B)은, 볼 베어링 및 스러스트 베어링이 설치될 수 있다. 이에 따라, 승하강 나사봉(63)이 챔버 플레이트(11) 및 고정 브라켓(61)에 고정되어 자유롭게 회전운동 하도록 유도할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 구동 모터(M)가 구동되어 회전 운동을 하면 커플링(C)에 의해 구동 모터(M)의 모터축과 동기화된 승하강 나사봉(63)이 함께 회전 운동을 할 수 있다. 이에 따라, 승하강 나사봉(63)과 나사 결합되는 너트 부재(64a)가 구비된 구동 브라켓(64)이 승하강 나사봉(63)의 회전 운동에 따라 상승 또는 하강할 수 있다. 이때, 구동 브라켓(64)과 틸팅 플레이트(50)의 틸팅 샤프트(T)는 구면 베어링(64b)에 의해 결합되어, 구동 브라켓(64)의 상승 또는 하강에 따라 구면 베어링(64b)이 회동하면서 틸팅 플레이트(50)의 기울기를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 제 1 틸팅부(60-1)가 고정형 결합 구조가 아닌 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)와 같이 높이 조절이 가능한 높이 조절형 결합 구조일 경우에, 제 1 틸팅부(60-1)에도 상술된 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)의 구성 요소들이 동일하게 포함될 수 있다.
그러므로, 기판 처리 장치(100)의 틸팅 장치(60)는, 기판 지지대(20)의 기울기를 정밀하게 제어 및 조절할 수 있는 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)를 구비하여, 기판 지지대(20)의 틸팅이 정확하게 이루어질 수 있으며, 기판(S)에 증착되는 막질의 균일도를 더욱 고르게 할 수 있다. 또한, 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)가 구변 베어링(64b)을 이용하여 틸팅 플레이트(50)의 틸팅 샤프트(T)와 연결되어 연결부가 회전 자유도를 가짐으로써, 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)가 상승 또는 하강 시 틸팅 샤프트(T)와의 연결부가 비틀림 응력을 받아 파손되는 것을 방지하고 틸팅 플레이트(50)의 틸팅이 원활하게 이루어질 수 있도록 유도할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 틸팅 장치(60)의 제 2, 3 틸팅부(60-2, 60-3)는, 구동 브라켓(64)의 승하강 범위를 제한하기 위한 리미트 장치(80)를 포함할 수 있다. 예컨대, 리미트 장치(80)는, 상기 제어부와 연동되고, 상기 제어부는, 틸팅 플레이트(50)의 과도한 기울기 조절로 인한 틸팅 장치(60)의 손상을 방지할 수 있도록, 리미트 장치(80)에 의해 틸팅 플레이트(50)의 틸팅 범위를 제한할 수 있다.
더욱 구체적으로, 리미트 장치(80)는, 구동 브라켓(64)의 승하강 운동 범위에 위치하도록 챔버 플레이트(11) 일측에 설치되는 리미트 브라켓(81)과, 구동 브라켓(64)의 상부에 설치되는 제 1 스토퍼(82a)와, 구동 브라켓(64)의 하부에 설치되는 제 2 스토퍼(82b)와, 제 1 스토퍼(82a)의 하방에 위치할 수 있도록 리미트 브라켓(81)에 설치되어, 구동 브라켓(64)의 하강 시 제 1 스토퍼(82a)가 근접하는 것을 센싱하여 구동 브라켓(64)의 하강 범위를 제한하는 제 1 리미트 센서(83a) 및 제 2 스토퍼(82b)의 상방에 위치할 수 있도록 리미트 브라켓(81)에 설치되어, 구동 브라켓(64)이 상승 시 제 2 스토퍼(82b)가 근접하는 것을 센싱하여 구동 브라켓(64)의 상승 범위를 제한하는 제 2 리미트 센서(83b)를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 리미트 센서(83a) 및 제 2 리미트 센서(83b)는, 제 1 스토퍼(82a) 및 제 2 스토퍼(82b)가 근접하는 것을 센싱할 수 있는 비접촉식 근접 센서 또는 제 1 스토퍼(82a) 및 제 2 스토퍼(82b)와 직접적으로 접촉되어 근접하는 것을 센싱할 수 있는 접촉식 센서 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
따라서, 리미트 장치(80)는, 틸팅 장치(60)가 틸팅 플레이트(50)의 상승 또는 하강을 일정 범위 이내로만 할 수 있도록 제한하여, 틸팅 플레이트(50)가 일정 범위 이내로만 틸팅할 수 있도록 동작 범위를 제한함으로써, 틸팅 장치(60)의 오작동으로 인한 틸팅 장치(60) 또는 기판 지지대(20)의 파손을 예방할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)의 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)의 기판 처리 방법은, 공정 챔버(10)로 기판(S)을 인입 받은 후 기판(S) 상에 증착되는 박막에 따라 샤워 헤드(30)와 기판 지지대(20) 간의 상기 공정 갭을 조절하기 위해 기판 지지대(20)를 이동하는 레벨링 단계(S10)와, 틸팅 장치(60)의 구동 모터(M)를 제어하여 상기 목표 기울기로 기판 지지대(20)의 기울기를 조절하는 틸팅 단계(S20)와, 틸팅 단계(S20) 후 기판(S) 상에 공정 가스를 분사하여 상기 박막을 증착하는 공정 단계(S30) 및 상기 박막 증착이 완료된 기판(S)을 공정 챔버(10) 외부로 반출하는 반출 단계(S40)를 포함할 수 있다.
예컨대, 기판(S) 상에 증착되는 상기 박막이 서로 다른 이종막을 포함하는 경우, 레벨링 단계(S10)는, 제 1 박막을 증착하기 위해 기판 지지대(20)를 제 1 높이로 이동하는 제 1 레벨링 단계 및 제 2 박막을 증착하기 위해 기판 지지대(20)를 제 2 높이로 이동하는 제 2 레벨링 단계를 포함하고, 틸팅 단계(S20)는, 레벨링 장치(40)에 의해 제 1 높이로 이동된 기판 지지대(20)를 제 1 목표 기울기로 조절하는 제 1 틸팅 단계 및 레벨링 장치(40)에 의해 제 2 높이로 이동된 기판 지지대(20)를 제 2 목표 기울기로 조절하는 제 2 틸팅 단계를 포함할 수 있다. 더불어, 공정 단계(S30)는, 상기 제 1 틸팅 단계 후 기판(S)에 상기 제 1 박막을 형성하는 제 1 박막 형성 단계 및 상기 제 2 틸팅 단계 후 기판(S)에 상기 제 2 박막을 형성하는 제 2 박막 형성 단계를 포함할 수 있다.
이때, 틸팅 장치(60)는, 챔버 플레이트(11)와 틸팅 플레이트(50) 사이에 복수개로 설치되어 틸팅 플레이트(50)의 기울기를 조절하는 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3)를 포함하며, 틸팅 단계(S20)는, 제 1, 2, 3 틸팅부(60-1, 60-2, 60-3) 중 적어도 어느 하나의 높이를 제어하여 기판 지지대(20)의 기울기를 조절할 수 있다. 위와 같은, 틸팅 단계(S20)에서, 구동 모터(M)로부터 인가받은 엔코더 신호로 산출된 기판 지지대(20)의 기울기 값과, 틸팅 플레이트(50)의 기울기를 실시간으로 측정한 센서(70)의 센싱 신호로 산출된 기판 지지대(20)의 기울기 값이 상이할 경우, 기판 지지대(20) 기울기 조절에 이상이 있는 것으로 판단하고 작업자가 인지할 수 있도록 알람신호를 발생할 수 있다.
또한, 틸팅 단계(S20)에서, 기판(S)에 형성된 상기 제 1 박막 또는 상기 제 2 박막의 두께 산포를 확인하고, 상기 두께 산포에 따라서 기판 지지대(20)를 제 3 목표 기울기 또는 제 4 목표 기울기로 조절할 수 있다. 예컨대, 기판(S)에 상기 제 1 박막을 증착 후 기판(S)에 증착된 상기 제 1 박막의 두께 산포를 측정하고, 측정된 상기 제 1 박막의 두께 산포를 고려하여 상기 제 2 목표 기울기를 재설정하고, 이를 상기 제 4 목표 기울기로하여 기판 지지대(20)를 상기 제 4 목표 기울기로 조절할 수 있다.
이와 같은 방법으로 제 1 박막 또는 제 2 박막의 두께 산포를 확인하여 상기 제 1 목표 기울기를 재설정하고, 이를 상기 제 3 목표 기울기로할 수 있다. 이외에도, 틸팅 단계(S20)에서, 상기 제 1 높이 또는 상기 제 2 높이 외에도 다양한 높이에서 기판 지지대(20)의 틸팅을 할 수 있으며, 상기 제 1 높이에서 상기 제 2 높이로 연속적으로 레벨링 되면서 기판 지지대(20)의 틸팅을 하는 것도 가능할 수 있다.
또한, 공정 단계(S30)는, 상기 제 1 틸팅 단계 후 상기 제 1 박막을 형성하는 상기 제 1 박막 형성 단계 및 상기 제 2 틸팅 단계 후 상기 제 2 박막을 형성하는 상기 제 2 박막 형성 단계를 포함하고, 상기 제 1 박막 형성 단계와 상기 제 2 박막 형성 단계를 1 사이클로 하여 반복 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 기판(S)에 단일막 또는 복합막을 증착 시 기판 지지대(20)가 각 공정의 공정 가스의 적합한 갭 영역으로 자동으로 레벨링되고, 이어서, 각각의 갭 영역에서 자동으로 기판 지지대(20)를 틸팅하여, 기판 지지대(20)의 레벨링 및 틸팅이 자동으로 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.
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: 샤워 헤드
40: 레벨링 장치
50: 틸팅 플레이트
60: 틸팅 장치
70: 센서
80: 리미트 장치
S: 기판
M: 구동 모터
C: 커플링
T: 틸트 샤프트
100: 기판 처리 장치

Claims (16)

  1. 기판을 처리할 수 있는 내부 공간이 형성되는 공정 챔버;
    상기 기판을 지지할 수 있도록 상기 공정 챔버의 상기 내부 공간에 구비되는 기판 지지대;
    상기 기판 지지대와 대향되도록 상기 공정 챔버의 상부에 구비되어 상기 기판 지지대를 향해 처리 가스를 분사하는 샤워 헤드;
    상기 공정 챔버의 하면에 설치된 챔버 플레이트의 하방에 적어도 삼점 지지에 의해 상기 챔버 플레이트와 일정 거리 이격되게 설치되고, 삼점 지지부 중 적어도 어느 하나의 높이 조절에 의해 상기 챔버 플레이트를 기준으로 기울기가 조절되어 틸팅될 수 있도록 구비되는 틸팅 플레이트;
    상기 틸팅 플레이트의 일측에 설치되어, 상기 기판 상에 증착되는 박막에 따라 상기 샤워 헤드와 상기 기판 지지대간의 공정 갭을 조절할 수 있도록 상기 기판 지지대를 상하로 이동가능하게 지지하고, 상기 틸팅 플레이트의 틸팅에 따라 상기 기판 지지대와 함께 상기 틸팅 플레이트와 동일한 기울기로 틸팅되는 레벨링 장치;
    상기 삼점 지지부 중 적어도 어느 하나의 높이를 조절할 수 있도록 구비되어 상기 틸팅 플레이트를 틸팅하고, 상기 틸팅 플레이트의 틸팅이 용이하게 이루어질 수 있도록 상기 삼점 지지부 중 높이가 조절되는 지지부는 베어링 부재에 의해 상기 틸팅 플레이트와 회전 자유도를 가지도록 연결되는 틸팅 장치;
    상기 챔버 플레이트에 상기 틸팅 플레이트의 틸팅 범위를 감지할 수 있도록 설치되어, 상기 틸팅 장치에 의해 상기 틸팅 플레이트가 틸팅 시 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 측정하는 센서; 및
    상기 틸팅 플레이트를 틸팅하여 상기 기판에 균일한 두께 산포로 상기 박막을 증착할 수 있는 목표 기울기로 상기 기판 지지대의 기울기를 조절할 수 있도록, 상기 틸팅 장치의 구동 모터를 제어하여 상기 틸팅 장치를 구동시키는 제어부;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 증착되는 상기 박막이 서로 다른 이종막을 포함하는 경우,
    상기 제어부는,
    제 1 박막을 증착하기 위해 상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터를 제어하여 상기 레벨링 장치에 의해 제 1 높이로 이동된 상기 기판 지지대를 제 1 목표 기울기로 조절하고,
    제 2 박막을 증착하기 위해 상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터를 제어하여 상기 레벨링 장치에 의해 제 2 높이로 이동된 상기 기판 지지대를 제 2 목표 기울기로 조절하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터로부터 인가받은 엔코더 신호로 산출된 상기 기판 지지대의 기울기 값과, 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 실시간으로 측정한 상기 센서의 센싱 신호로 산출된 상기 기판 지지대의 기울기 값이 상이할 경우, 상기 기판 지지대 기울기 조절에 이상이 있는 것으로 판단하고 알람신호를 발생하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 틸팅 장치는,
    상기 챔버 플레이트와 상기 틸팅 플레이트 사이에 복수개로 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 조절하는 제 1, 2, 3 틸팅부;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 틸팅부는, 높이가 고정되는 고정형 지지부이고,
    상기 제 2, 3 틸팅부는, 높이 조절이 가능한 높이 조절형 지지부인, 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2, 3 틸팅부는,
    상기 챔버 플레이트의 하부에 고정되는 상기 구동 모터;
    상기 구동 모터의 모터축과 커플링에 의해 동기화되어 상기 구동 모터의 구동에 따라 회전운동하는 승하강 나사봉; 및
    일측에 상기 승하강 나사봉과 나사 결합되는 너트 부재가 구비되어 상기 승하강 나사봉의 회전 운동에 의해 승하강되고, 상기 틸팅 플레이트의 측면으로 돌출되게 형성된 틸트 샤프트를 타측에 구비된 구면 베어링에 의해 회전 자유도를 가지도록 고정하여, 승하강 운동에 따라 상기 틸트 샤프트를 고정하는 상기 구면 베어링이 회동하여 상기 틸팅 플레이트를 틸팅시키는 구동 브라켓;
    을 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2, 3 틸팅부는,
    상기 챔버 플레이트의 하부에 고정되고, 베어링에 의해 상기 승하강 나사봉을 회전운동이 가능하게 고정하는 고정 브라켓;
    상기 고정 브라켓의 하부에 설치되어 상기 구동 모터를 고정하는 모터 브라켓; 및
    상기 고정 브라켓과 상기 구동 브라켓 사이에 설치되어 상기 구동 브라켓의 승하강 운동을 가이드 하는 리니어 가이드;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2, 3 틸팅부는,
    상기 구동 브라켓의 승하강 범위를 제한하기 위한 리미트 장치;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 틸팅 플레이트의 과도한 기울기 조절로 인한 상기 틸팅 장치의 손상을 방지할 수 있도록, 상기 리미트 장치에 의해 상기 틸팅 플레이트의 틸팅 범위를 제한하는, 기판 처리 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1, 2, 3 틸팅부는,
    상기 챔버 플레이트와 상기 틸팅 플레이트 사이에 내각이 60도가 되도록 삼각 배치되는, 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 레벨링 장치는,
    상기 틸팅 플레이트의 일측에 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 틸팅에 따라 상기 틸팅 플레이트와 동일한 기울기로 틸팅될 수 있는 레벨링 구동 장치; 및
    상기 기판 지지대를 지지하고, 상기 레벨링 구동 장치와 리니어 가이드에 의해 승하강할 수 있도록 연결되어 상기 기판 지지대의 높이를 조절하는 레벨링 플레이트;
    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 지지대 간의 상기 공정 갭을 조절하기 위해 상기 기판 지지대를 이동하는 레벨링 단계;
    상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터를 제어하여 상기 목표 기울기로 상기 기판 지지대의 기울기를 조절하는 틸팅 단계;
    상기 틸팅 단계 후 상기 기판 상에 공정 가스를 분사하여 상기 박막을 증착하는 공정 단계; 및
    상기 박막 증착이 완료된 상기 기판을 상기 공정 챔버 외부로 반출하는 반출 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 틸팅 단계에서,
    상기 틸팅 장치의 상기 구동 모터로부터 인가받은 엔코더 신호로 산출된 상기 기판 지지대의 기울기 값과, 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 실시간으로 측정한 상기 센서의 센싱 신호로 산출된 상기 기판 지지대의 기울기 값이 상이할 경우, 상기 기판 지지대 기울기 조절에 이상이 있는 것으로 판단하고 알람신호를 발생하는, 기판 처리 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 틸팅 장치는,
    상기 챔버 플레이트와 상기 틸팅 플레이트 사이에 복수개로 설치되어 상기 틸팅 플레이트의 기울기를 조절하는 제 1, 2, 3 틸팅부를 포함하며,
    상기 틸팅 단계는,
    상기 제 1, 2, 3 틸팅부 중 적어도 어느 하나의 높이를 제어하여 상기 기판 지지대의 기울기를 조절하는, 기판 처리 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 상에 증착되는 상기 박막이 서로 다른 이종막을 포함하는 경우,
    상기 레벨링 단계는,
    제 1 박막을 증착하기 위해 상기 기판 지지대를 제 1 높이로 이동하는 제 1 레벨링 단계; 및
    제 2 박막을 증착하기 위해 상기 기판 지지대를 제 2 높이로 이동하는 제 2 레벨링 단계;를 포함하고,
    상기 틸팅 단계는,
    제 1 높이로 이동된 상기 기판 지지대를 제 1 목표 기울기로 조절하는 제 1 틸팅 단계; 및
    제 2 높이로 이동된 상기 기판 지지대를 제 2 목표 기울기로 조절하는 제 2 틸팅 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공정 단계는,
    상기 제 1 틸팅 단계 후 상기 기판에 상기 제 1 박막을 형성하는 제 1 박막 형성 단계; 및
    상기 제 2 틸팅 단계 후 상기 기판에 상기 제 2 박막을 형성하는 제 2 박막 형성 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  16. 제 16 항에 있어서,
    상기 틸팅 단계에서,
    상기 기판에 형성된 상기 제 1 박막 또는 상기 제 2 박막의 두께 산포를 확인하고, 상기 두께 산포에 따라서 상기 기판 지지대를 제 3 목표 기울기 또는 제 4 목표 기울기로 조절하는, 기판 처리 방법.
KR1020180096870A 2018-08-20 2018-08-20 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 KR102460311B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180096870A KR102460311B1 (ko) 2018-08-20 2018-08-20 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180096870A KR102460311B1 (ko) 2018-08-20 2018-08-20 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200021293A true KR20200021293A (ko) 2020-02-28
KR102460311B1 KR102460311B1 (ko) 2022-10-28

Family

ID=69638456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180096870A KR102460311B1 (ko) 2018-08-20 2018-08-20 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102460311B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102325102B1 (ko) * 2020-06-18 2021-11-11 주식회사 플레이티지 히터 척 오토 레벨링 장치
KR20220022096A (ko) * 2020-08-17 2022-02-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 진공 처리 장치 및 진공 처리 장치의 제어 방법
KR102405959B1 (ko) * 2021-11-26 2022-06-07 (주)해피글로벌솔루션 틸팅변위 조정부재를 구비한 오토 레벨링 장치
KR102405963B1 (ko) * 2021-11-26 2022-06-07 (주)해피글로벌솔루션 틸팅 조정부재를 구비한 오토 레벨링 장치
WO2022212096A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 Applied Materials, Inc. Level monitoring and active adjustment of a substrate support assembly
KR102571863B1 (ko) * 2022-12-27 2023-08-29 (주)네오스테크놀로지스 다축 틸팅형 오토 레벨링 장치
WO2024075930A1 (ko) * 2022-10-07 2024-04-11 (주)에이엔에이치 기판지지대 위치조절장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170023603A (ko) * 2015-08-24 2017-03-06 주식회사 원익아이피에스 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20180071120A (ko) * 2016-12-19 2018-06-27 주식회사 원익아이피에스 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20190049950A (ko) * 2016-10-03 2019-05-09 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 동적 레벨링 프로세스 가열기 리프트

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170023603A (ko) * 2015-08-24 2017-03-06 주식회사 원익아이피에스 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20190049950A (ko) * 2016-10-03 2019-05-09 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 동적 레벨링 프로세스 가열기 리프트
KR20180071120A (ko) * 2016-12-19 2018-06-27 주식회사 원익아이피에스 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102325102B1 (ko) * 2020-06-18 2021-11-11 주식회사 플레이티지 히터 척 오토 레벨링 장치
KR20220022096A (ko) * 2020-08-17 2022-02-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 진공 처리 장치 및 진공 처리 장치의 제어 방법
WO2022212096A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 Applied Materials, Inc. Level monitoring and active adjustment of a substrate support assembly
KR102405959B1 (ko) * 2021-11-26 2022-06-07 (주)해피글로벌솔루션 틸팅변위 조정부재를 구비한 오토 레벨링 장치
KR102405963B1 (ko) * 2021-11-26 2022-06-07 (주)해피글로벌솔루션 틸팅 조정부재를 구비한 오토 레벨링 장치
WO2024075930A1 (ko) * 2022-10-07 2024-04-11 (주)에이엔에이치 기판지지대 위치조절장치
KR102571863B1 (ko) * 2022-12-27 2023-08-29 (주)네오스테크놀로지스 다축 틸팅형 오토 레벨링 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102460311B1 (ko) 2022-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200021293A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US20230253238A1 (en) Substrate support assembly and substrate processing device including the same
TWI747964B (zh) 動態調平處理加熱器升降機
CN103151290B (zh) 用以在处理腔室内支撑、定位及旋转基板的设备与方法
US9428833B1 (en) Method and apparatus for backside deposition reduction by control of wafer support to achieve edge seal
TWI633611B (zh) 晶圓邊緣的測量與控制
KR102114264B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
TW202004954A (zh) 具有長運動能力的精確動態調平機構
KR102355932B1 (ko) 기판 처리 장치
KR101422912B1 (ko) 스파이럴 도포 장치 및 스파이럴 도포 방법
CN104040710A (zh) 用于均匀传热的自适应传热方法和系统
KR20210093167A (ko) 연마 헤드 시스템 및 연마 장치
TW202249148A (zh) 基板支撐組件的液位監測和主動調整
KR20230056324A (ko) 기판 처리 설비의 레벨링 장치
KR20180071120A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR101766778B1 (ko) 화학 기상 증착 장치
CN107749407A (zh) 晶圆承载盘及其支撑结构
KR20230056325A (ko) 기판 처리 설비의 레벨링 장치
KR102242820B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20220031219A (ko) 기판 처리 장치
US20210087689A1 (en) Apparatus and Methods for Motor Shaft and Heater Leveling
KR20220126411A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20180119376A (ko) 공정갭관리방법 및 이를 수행하는 기판처리장치
KR20240021344A (ko) 반도체 공정 장치
KR20230080054A (ko) 기판처리장치 및 기판처리방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant