KR20200070113A - 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법 - Google Patents

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KR20200070113A
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가즈히로 니시와키
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

기판 처리 장치의 예들은 서셉터, 상기 서셉터의 상부 표면으로부터 돌출되도록 구성된 또는 상기 서셉터의 상기 상부 표면 아래에 위치되도록 구성된 3개 이상의 복수의 서셉터 핀들, 상기 서셉터 상으로 기판을 제공하도록 또는 상기 서셉터 상에서 기판을 제거하도록 구성된 이송 아암, 상기 복수의 서셉터 핀들로 개별적으로 기판의 접촉 또는 비접촉을 개별적으로 검출하도록 구성된 복수의 센서들, 및 상기 복수의 센서들의 검출 결과를 모니터링하도록, 그리고 상기 복수의 서셉터 핀들과 상기 기판의 접촉 상태에서의 변화들의 순서가 미리 정해진 순서가 아닐 경우 또는 상기 복수의 서셉터 핀들과 상기 기판의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이가 미리 정해진 시간 차이 범위 내가 아닌 경우 비정상으로 판정하도록 구성된 제어 장치를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 이송 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE TRANSFER METHOD}
기판 처리 장치 및 기판 이송 방법에 관한 실시 예들이 설명된다.
현재의 QCM 장치(Quad Chamber Module)에는 2개의 세로 컬럼들 및 2개의 측면 라인들로 배열된 4개의 챔버들이 제공된다. 각각의 챔버는 하나의 서셉터 및 복수의 서셉터 핀들을 포함한다. 막 형성, 막 개질, 에칭 등과 같은 처리는, 예를 들어 각 챔버에서 하나의 기판상에서 수행된다. 기판은 이송 아암에 의해 QCM의 특정 챔버에서 다른 챔버로 이송된다. 일 예에 따르면, 기판은 이송 아암에 의해 회전되어 기판을 특정 챔버에서 다른 챔버로 이동시킨다. 이러한 기판 이송 시스템은 웨이퍼 회전 시스템으로서 기능한다.
이송 아암에 의한 기판의 이송으로 인해 기판들의 오정렬이 발생할 수 있고, 기판들상에서의 처리의 실행으로 인해 기판이 크랙될 수 있거나, 기판들상에서의 처리의 실행으로 인해 기판들의 오정렬이 발생할 수 있다. 전술한 문제점을 검출하고 그에 대한 필요한 대책들을 취하는 것은 기판 이송 오류의 방지 및 기판 처리 장치의 고장 방지에 기여한다.
본 명세서에 설명된 일부 예들은 전술한 문제를 해결할 수 있다. 본 명세서에 설명된 일부 예들은 서셉터 핀을 사용하여 기판 이송시 기판의 오정렬 또는 기판의 크랙과 같은 문제점들을 검출할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 이송 방법을 제공할 수 있다.
일부 예들에서, 기판 처리 장치는 서셉터, 서셉터의 높이에 따라 서셉터의 상부 표면으로부터 돌출되거나 또는 서셉터의 상부 표면 아래에 위치하도록 구성된 복수의 3개 이상의 서셉터 핀들, 서셉터 상에 기판을 제공하거나 또는 서셉터 상의 기판을 제거하도록 구성된 이송 아암, 복수의 서셉터 핀들과 개별적으로 기판의 접촉 또는 비접촉을 개별적으로 검출하도록 구성된 복수의 센서들, 및 복수의 센서들의 검출 결과를 모티터링하도록 그리고 복수의 서셉터 핀들과 기판의 접촉 상태에서 변화들의 순서가 미리 정해진 순서가 아닌 경우 또는 복수의 서셉터 핀들과 기판의 접촉 상태에서 변화들 사이의 시간 차이가 미리 정해진 시간 차이 범위 내가 아닌 경우 비정상을 판정하도록 구성된 제어 장치를 포함한다.
도 1은 기판 처리 장치의 일 예를 도시한다;
도 2는 QCM 및 웨이퍼 핸들링 챔버의 일 예를 도시한다;
도 3은 하나의 반응기 챔버의 구성의 예를 도시하는 단면도이다;
도 4는 하나의 반응기 챔버의 구성의 예를 도시하는 단면도이다;
도 5는 흐름도이다;
도 6은 이송 아암의 일 예를 도시한 평면도이다;
도 7은 파형도이다;
도 8은 이송 아암이 하향 이동하는 것을 도시한다;
도 9는 비정상의 발생의 예를 도시한다;
도 10은 서셉터의 상향 운동을 도시한다;
도 11은 파형도이다;
도 12는 기판이 웨이퍼 포켓 바로 위로부터 벗어난 것을 도시한다;
도 13은 기판이 웨이퍼 포켓 바로 위로부터 벗어난 것을 도시한다;
도 14는 서셉터가 하향 이동된 것을 도시한다;
도 15는 서셉터가 하향 이동된 것을 도시한다;
도 16은 파형도이다;
도 17은 비정상의 발생의 예를 보여준다.
기판 처리 장치 및 기판 이송 방법은 도면들을 참조하여 설명된다. 동일한 또는 대응하는 구성요소들은 동일한 참조 부호들로 표현되며, 그에 대한 반복적인 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 기판 처리 장치의 구성 예를 도시한 것이다. 4개의 QCM들(20, 22, 24, 26)은 기판을 처리하도록 구성된 모듈들이다. 각 모듈에는 4개의 반응기 챔버들을 포함한다. 4개의 반응기 챔버들은 RC1, RC2, RC3, RC4로 표시된다. 반응기 챔버들에서, 예를 들어, 플라즈마 처리가 기판에 적용된다. 하나의 반응기 챔버는 하나의 서셉터를 포함한다. 일 예에 따르면, 하나의 서셉터에 대해 3개의 서셉터 핀들이 상승 및 하강될 수 있다. 서셉터로부터 돌출하는 서셉터 핀들은 기판을 수용하고, 서셉터가 상승할 때 서셉터 핀들을 서셉터 내로 후퇴되도록 야기하여, 기판들은 서셉터 상에 놓인다. 반응기 챔버들은 기판이 처리되는 처리 챔버의 예이다.
4개의 QCM들(20, 22, 24, 26)은 웨이퍼 핸들링 챔버(30)에 연결된다. 게이트 밸브들이 QCM들(20, 22, 24, 26)이 웨이퍼 핸들링 챔버(30)에 결합될 수 있도록 그리고 그로부터 분리될 수 있도록 4개의 QCM들(20, 22, 24, 26) 사이의 경계에 제공될 수 있다. 웨이퍼 핸들링 챔버(30)에는 백 엔드 로봇(32)이 제공된다. 백 엔드 로봇(32)은, 예를 들어 다관절 로봇(multi-joint robot)이다. 백 엔드 로봇(32)은 정전기 또는 진공력을 통해 기판을 안전하게 흡입함으로써 이송될 기판을 유지한다. 백 엔드 로봇(32)은, 예를 들어 엔드 이펙터(end effector)이다.
로드락 챔버(40)는, 예를 들어 게이트 밸브를 통해 웨이퍼 핸들링 챔버(30)에 연결된다. 예를 들어, 2개의 스테이지들(42, 44)이 기판이 그들 위에 놓일 수 있도록 로드락 챔버(40)에 제공될 수 있다. 백 엔드 로봇(32)은 스테이지(42) 또는 스테이지(44)와 서셉터들 중 임의의 하나 사이에서 기판을 운반한다.
EFEM(50)은 로드락 챔버(40)에 연결된다. EFEM(50)은 로드 포트들(52)을 포함한다. 로드 포트들(52)은 웨이퍼를 설치하거나 웨이퍼를 설치하도록 구성된 후프(hoop)(54)가 그 위에 놓일 수 있도록 제공된다. EFEM(50)에 제공된 로봇 핸드(56)는 후프(54)와 스테이지들(42, 44) 사이에서 기판을 이송하는 역할을 한다.
도 2는 QCM(22) 및 웨이퍼 핸들링 챔버(30)의 구성의 예를 도시하는 평면도이다. QCM(22)은 제1 반응기 챔버(RC1), 제2 반응기 챔버(RC2), 제3 반응기 챔버(RC3) 및 제4 반응기 챔버(RC4)를 갖는다. 웨이퍼 핸들링 챔버(30)는 제3 반응기 챔버(RC3) 및 제4 반응기 챔버(RC4)보다 제1 반응기 챔버(RC1) 및 제2 반응기 챔버(RC2)에 더 가까운 위치에 위치된다. 웨이퍼 핸들링 챔버(30)는 직접적으로 또는 게이트 밸브를 통해 제1 반응기 챔버(RC1) 및 제2 반응기 챔버(RC2)와 연통한다.
이송 아암(23)은 QCM(22) 내부에 제공된다. 이송 아암(23)은, 예를 들어 제1 아암(23a), 제2 아암(23b), 제3 아암(23c), 제4 아암(23d) 및 샤프트(23e)를 포함한다. 제1 아암(23a), 제2 아암(23b), 제3 아암(23c) 및 제4 아암(23d)은 샤프트(23e)에 의해 지지되고, 샤프트(23e)의 회전에 의해 회전된다. 제1 내지 제4 아암(23a, 23b, 23c, 23d)은 샤프트(23e)의 회전 상태에 따라 반응기 챔버들 사이 또는 특정 반응기 챔버 내부에 위치된다. 이송 아암(23)은 서셉터 상에 기판을 제공하고 그리고 서셉터 상의 기판을 제거하는데 사용된다. 이송 아암(23)은 제1 내지 제4 반응기 챔버들(RC1, RC2, RC3, RC4) 중 하나 내의 기판을 다른 챔버로 이동시키기 위한 회전 아암으로서 기능할 수 있다. 이러한 회전 아암은, 예를 들어 한 번의 동작으로 반시계 방향으로 180°회전한다. QCM들(20, 24 및 26)은 QCM(22)과 동일한 구성을 갖도록 구성될 수 있다.
도 2는 웨이퍼 핸들링 챔버(30) 내부에 제공되고 기판을 이송하는 백 엔드 로봇(32)을 도시한다. 웨이퍼 핸들링 챔버(30)와 QCM(22) 사이의 경계 영역에 센서(31)가 제공된다. 예를 들어, 제1 반응기 챔버(RC1) 앞에 2개의 센서(31)가 제공되고, 제2 반응기 챔버(RC2) 앞에 2개의 센서(31)가 제공된다. 하나의 센서(31)는 z 방향으로 서로 중첩되는 발광 소자 및 수광 소자를 포함할 수 있다. 즉, 발광 소자는 Z 양의 또는 음의 방향으로 레이저 광을 방출하고, 수광 소자는 상기 레이저 광을 수신한다. 발광 소자와 수광 소자 사이의 기판의 존재 또는 부재는 수광 소자에 의한 레이저 광의 수신 또는 비수신에 기초하여 검출된다. 예를 들어, 수광 소자는 레이저 광을 수신할 때 하이 레벨 신호를 출력하고, 레이저 광을 수신하지 않을 때 로우 레벨 신호를 출력함으로써, 수광 소자는 기판의 통과 조건에 대응하는 파형을 제공한다.
기판 처리 장치는 백엔드 로봇에 의해 기판이 웨이퍼 핸들링 챔버(30)로부터 제1 반응기 챔버(RC1) 또는 제2 반응기 챔버(RC2)로 이송될 때 기판이 미리 정해진 위치를 통과했는지를 판정하기 위한 자동 웨이퍼 감지 유닛을 포함할 수 있다. 자동 웨이퍼 감지 유닛은, 예를 들어 전술한 센서(31) 및 상기 센서(31)에 연결된 이송 모듈 컨트롤러(TMC)(33)를 포함한다. TMC(33)는, 예를 들어 웨이퍼 핸들링 챔버(30) 아래에 위치된다. TMC(33)는, 기판이 미래 정해진 위치를 통과했는지 여부를 판정하기 위해 센서(31)의 검출 결과를 미리 정해진 파형과 비교하여 한다. 이러한 방식으로, 기판이 웨이퍼 핸들링 챔버(30)로부터 제1 반응기 챔버(RC1) 또는 제2 반응기 챔버(RC2)의 방향으로 이송될 때 또는 기판이 위 방향과 반대 방향으로 이송될 때 자동 웨이퍼 감지 유닛에 의한 비정상 이송의 검출을 수행할 수 있다. 비정상 이송은 백 엔드 로봇(32)에 대한 기판의 오정렬, 기판의 크랙 등에 의해 야기될 수 있다. 일 예에 따르면, TMC(33)는 비정상 이송이 검출될 때 이송 목적지를 정정하기 위한 정정 기능을 실현할 수 있다. 이러한 자동 웨이퍼 감지 유닛은 QCM(22)뿐만 아니라 QCM들(20, 24 및 26)에도 적용될 수 있다.
도 3은 하나의 반응기 챔버의 구성의 예를 도시하는 단면도이다. 예로서, 제3 반응기 챔버(RC3)의 구성이 설명될 것이지만, 다른 반응기 챔버들은 동일한 구성을 가질 수 있다. 처리 대상으로서 기판(W)을 배치하기 위해 서셉터(62)가 제공된다. 서셉터(62)는 기판 지지대(62A) 및 샤프트부(62B)를 포함한다. 기판 지지부(62A)에는 웨이퍼 포켓(62a)이 형성될 수 있다. 샤프트부(62B)는 TMC(66)의 제어하에 모터(64)의 힘을 수용하고, 수직 방향, 즉 z 양 및 음의 방향들로 상하로 이동할 수 있다. 샤프트부(62B)의 상하 이동에 의해 기판 지지대(62A)도 상하로 이동하게 된다. 일 예에 따르면, 서셉터 핀들(P1, P2, P3)은 센서들(S1, S2, S3)을 통해 챔버(60)에 고정된다. 센서들(S1, S2, S3)은 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 기판의 접촉 또는 비접촉을 검출하기 위해 상이한 위치들에 제공될 수 있다. 서셉터 핀들(P1, P2, P3)은 서셉터(62)의 높이에 따라 서셉터(62)의 상부 표면으로부터 돌출되거나 서셉터(62)의 상부 표면 아래에 위치되도록 구성된다. 도 3은 서셉터(62)의 상면으로부터 서셉터 핀들(P1, P2, P3)이 돌출되는 상태를 도시한다. 하나의 서 셉터(62)에 제공되는 서셉터 핀들의 수는 3개 이상일 수 있다.
복수의 센서들(S1, S2, S3)은 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 기판(W)의 접촉 또는 비접촉을 각각 개별적으로 검출한다. 이러한 센서들(S1, S2 및 S3)은, 예를 들어 감압 센서들이다. 센서들(S1, S2, S3)은 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 기판의 접촉 또는 비접촉을 각각 감지하고, 따라서, 서셉터 핀들(P1, P2 및 P3) 상에 배치된 기판의 무게를 감지하기 위해 센서들(S1, S2, S3)에 대해 이것은 생략될 수 있다. 센서들(S1, S2, S3)에 의해 기판(W)과 서셉터 핀들(P1, P2, P3)의 접촉 상태가 검출된다. 기판(W)이 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 접촉할 때, 압력이 검출되고, 그렇지 않으면 압력이 검출되지 않는다. 검출 결과는 컴퓨터(65)에 의해 획득된다. 컴퓨터(65)는, 예를 들어 CPU(65a) 및 메모리(65b)를 포함한다.
도 3에 도시된 서셉터(62), 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3) 등의 구성들은 제1 반응기 챔버(RC1), 제2 반응기 챔버(RC2), 제3 반응기 챔버(RC3) 및 제4 반응기 챔버(RC4) 내에 제공될 수 있다. 일 예에 따르면, 센서들(S1, S2, S3) 및 이들 센서들로부터의 검출 결과를 수신하기 위한 컴퓨터(65)는 제3 반응기 챔버(RC3) 및 제4 반응기 챔버(RC4)에 제공될 수 있지만, 제1 반응기 챔버(RC1) 및 제2 반응기 챔버(RC2)에는 제공되지 않을 수 있다.
도 4는 하나의 반응기 챔버의 구성의 예를 도시하는 단면도이다. 샤워 헤드 (70)는 서셉터(62) 위에 제공되며, 그 안에 개구부(70A)를 갖는다. 샤워 헤드(70)에는 고주파 전력이 인가되고, 샤워 헤드(70)는 예를 들어, 금속으로 이루어진다. 개구부(70A)를 통해 가스가 서셉터(62) 상에 제공되는 동안 샤워 헤드(70)에 고주파 전력이 인가되어, 기판이 플라즈마 처리될 수 있다. 서셉터(62)는 수평선(72)에 대해 경사질 수 있다. 경사의 원인은, 예를 들어 서셉터(62)와 샤워 헤드(70)를 서로 평행하게 만들기 위한 서셉터(62)의 경사의 변화, 서셉터(62)의 고유의 경사, 등이다. 도 4는 서셉터(62)에 평행한 서셉터 평행선(74)을 도시한다. 서셉터 평행선(74)과 수평선(72) 사이의 교차 각은 θ2와 동일하다.
제1 아암(23a)은 기판(W)을 지지하기 때문에 처진다. 처진 제1 아암(23a)과 평행한 아암 평행선(73)이 도 4에 도시되어 있다. 아암 평행선(73)과 수평선(72) 사이의 교차각은 θ1과 동일하다. 수평선(72)에 대한 서셉터(62)의 경사 및 수평선에 대한 아암의 경사 중 하나 또는 둘 모두는 각각의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 상기 이송 아암 상에 배치된 기판(W) 사이에 고유 거리를 야기한다. 이들 고유 거리들은 기판(W)이 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 접촉하게 되고 그리고 이들로부터 분리되는 순서를 야기한다.
도 5는 기판 처리 장치를 이용한 기판 이송 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다. 우선, 단계 S1에서 서셉터(62)의 경사가 조정된다. 이 조정은 QCM에 포함된 4개의 서셉터들 모두에서 수행된다. 이러한 조정의 목적은, 예를 들어 각각의 서셉터와 샤워 헤드를 서로 평행하게 만드는 것이다.
다음에, 처리는 단계 S2로 진행된다. 단계 S2에서, 복수의 서셉터 핀들과 기판 사이의 접촉 상태에서 변화의 순서와, 정상 기판 이송에서 복수의 서셉터 핀들과 기판 사이의 접촉 상태에서 변화의 시간 차이는 모델 패턴으로서 정의된다. 일 예에 따르면, 다음의 3가지 상황들에 대한 모델 패턴들이 정의될 수 있다. 첫 번째 상황은 기판(W)을 지지하는 이송 아암(23)이 하향 이동하여 기판(W)이 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 접촉하게 하는 이송-아암-다운 상황이고, 두 번째 상황은 서셉터 핀들(P1, P2, P3)에 의해 기판(W)이 지지되는 동안에, 서셉터 핀들(P1, P2, P3)로부터 기판(W)을 분리하기 위해 서셉터(62)가 상향 이동하는 서셉터-업 상황이고, 세 번째 상황은 기판이 서셉터에 의해 지지되는 동안에 서셉터가 하향 이동하여 기판(W)이 서셉터 핀들(P1, P2 및 P3)과 접촉하게 되는 서셉터-다운 상황이다. 다른 예에 따르면, 다른 상황들에 대한 모델 패턴들이 정의될 수 있다.
상기 이송-아암-다운 상황에 대한 모델 패턴은 기판(W)이 각각의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 접촉하는 순서 및 이들 접촉들 사이의 시간 차이를 포함할 수 있다. 서셉터-업 상황에 대한 모델 패턴은 기판(W)이 각각의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)로부터 분리되는 순서 및 이들 분리들 사이의 시간 차이를 포함할 수 있다. 서 셉터-다운 상황에 대한 모델 패턴은 기판(W)이 각각의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 접촉하는 순서 및 이들 접촉들 사이의 시간 차이를 포함할 수 있다. 이들 모델 패턴들의 정의 및 저장은 센서들(S1, S2, S3) 및 컴퓨터(65)에 의해 수행된다.
다음에, 처리는 단계 S3으로 진행된다. 단계 S3에서, 기판(W)은 이송 아암(23)을 사용하여 제3 반응기 챔버(RC3) 또는 제4 반응기 챔버(RC4)로 공급된다. 예를 들어, 제1 반응기 챔버(RC1) 및 제2 반응기 챔버(RC2)에서 이송 아암(23)에 의해 지지되는 기판은 이송 아암(23)을 180°만큼 회전시킴으로써 제3 반응기 챔버(RC3) 및 제4 반응기 챔버(RC4)로 이동된다. 도 6은 이송 아암(23)에 의한 기판의 이송의 예를 도시하는 평면도이다. 도 6의 좌측에는 회전되는 제1 아암 (23a)이 기판(W)을 지지하고 있는 것으로 도시되어있다. 도 6의 우측에는, 제1 아암(23a)은 기판(W)이 웨이퍼 포켓(62a) 바로 위에 위치된 상태에서 정지되었다는 것으로 도시되어 있다. 이송 아암(23)의 회전에 의해 기판(W)에 원심력이 가해져서, 이송 아암(23) 상에서 기판(W)이 약간 미끄러질 수 있다. 이러한 방식으로, 단계 S3에서, 이송 아암(23)에 의해 지지되는 기판(W)이 서셉터(62) 위에 위치된다.
다음에, 처리는 단계 S4로 진행된다. 단계 S4에서, 이송 아암(23)에 의해 지지된 기판(W)이 정상적으로 웨이퍼 포켓(62a) 바로 위에 위치되는 동안에 이송 아암(23)은 하향 이동된다. 도 7은 이송-아암-다운 상황에서의 동작을 나타내는 파형도이다. 도 7에서, "회전 아암 픽 센서 온(Rotation ARM Pick Sensor ON)" 항목이 오프에서 온으로 변화하는 타이밍은 이송 아암(23)이 도 6의 우측에 도시된 위치에 도달한 타이밍이다. 이송 아암(23)은 하향 이동하고, 이송 아암(23)이 높은 위치에 있는 업-상태에서 이송 아암(23)이 낮은 위치에 있는 다운-상태로 이송 아암(23)의 전이 동안에 기판(W)이 서셉터 핀들(P1, P2 및 P3)과 접촉하게 된다. 도 7의 항목들 P1, P2 및 P3과 관련하여, 신호 레벨이 오프에서 온으로 변화하는 시간은 서셉터 핀들(P1, P2 및 P3)과 기판(W)의 접촉이 센서들(S1, S2 및 S3)에 의해 각각 검출되는 시간이다. 기판이 서셉터 핀들과 접촉하는 순서는 서 셉터의 경사 또는 아암의 처짐에 따라 발생한다. 도 7의 예에서, 시간 t1에서 기판(W)이 서셉터 핀(P1)과 접촉하고, 시간 t2에서 기판(W)이 서셉터 핀(P2)과 접촉하고, 마지막으로 시간 t3에서 기판(W)이 서셉터 핀(P3)과 접촉한다. 도 8은 이송 아암(23)이 하향 이동하고, 모든 서셉터 핀들(P1, P2 및 P3)이 기판(W)과 접촉한 것을 도시한다.
도 7의 예에서, 먼저 서셉터 핀(P1)과 기판(W) 사이의 접촉 상태에서 변화가 발생하고, 서셉터 핀(P2)과 기판(W) 사이의 접촉 상태에서 변화가 발생하고, 마지막으로 서셉터 핀(P3)과 기판(W) 사이의 접촉 상태에서 변화가 발생한다. 또한, 서셉터 핀(P1)과 서셉터 핀(P2)의 접촉 상태에서 변화들 사이의 시간 차이는 △t1과 동일하고, 서셉터 핀(P2)과 서셉터 핀(P3)의 접촉 상태에서 변화들 사이의 시간 차이는 △t2와 동일하며, 서셉터 핀(P1)과 서셉터 핀(P3)의 접촉 상태에서 변화들 사이의 시간 차이는 △t3과 동일하다. 이들 데이터는 센서들(S1, S2 및 S3)의 검출 결과들을 수신하는 컴퓨터(65)에 의해 계산된다.
다음으로, 단계 S5에서, 컴퓨터(65)는 앞의 계산된 데이터를 단계 S2에서 정의된 모델 패턴과 비교한다. 도 7에 도시된 검출 결과에서의 접촉 순서가 모델 패턴의 접촉 순서와 일치하고, 도 7에 도시된 시간 차이들 △t1, △t2 및 △t3이 상기 모델 패턴의 시간 차이 범위 내에 있다면, 이송이 정상이라고 판정되고, 처리는 단계 S6으로 진행된다. 만약 그렇지 않다면, 이송이 비정상이라고 판정되고, 처리는 단계 S14로 진행된다. 모델 패턴의 시간 차이들의 데이터는 특정 값들로 설정되지 않을 수 있으며, 상한 및 하한 값들로 정의될 수 있다.
도 9는 비정상 판정의 발생 예를 도시한다. 이송 아암(23)이, 예를 들어 기판(W)이 무슨 이유로 웨이퍼 포켓(62a) 바로 위에서 벗어난 상태에서 하향으로 이동하면, 기판이 서셉터 핀(P3)과 접촉하지 않는다. 이 경우, 모델 케이스의 접촉 상태에서 변화들의 순서가 실현되지 않아, 비정상 판정이 이루어진다. 기판의 오정렬뿐만 아니라 기판의 균열도 비정상 판정을 야기할 수 있다. 단계 S5에서 컴퓨터(65)에 의해 이송 비정상이 판정되면, 컴퓨터(65)는 단계 S14에서 이송 아암(23)을 정지시키는 것, 사용자에게 보고하는 것, 및 이송 아암(23)을 사용하여 이송 방법을 변경하는 것 중 적어도 하나를 실행한다.
한편, 단계 S5에서, 컴퓨터(65)가 정상 이송이 수행되었다고 판정하면, 처리는 단계 S6으로 진행된다. 단계 S6에서, 서셉터(62)는 상향으로 이동하여 서셉터(62)와 기판(W)이 서로 접촉하게 한다. 도 10은 서셉터(62)의 상향 이동에 의해 서셉터(62)와 기판(W)이 서로 접촉한 것을 나타낸다. 기판(W)이 서셉터(62)와 접촉할 때, 서셉터 핀들(P1, P2, P3)은 기판(W)으로부터 분리된다.
도 11은 서셉터-업 상황에서의 동작을 나타내는 파형도이다. 단계 S7에서, 예를 들어, 도 11에 도시된 파형이 획득된다. 도 11에서, "SUS HT 업 동작 수행(SUS HT Up Operation Do)"의 항목이 오프에서 온으로 변경될 때, 서셉터(62)는 상향 이동할 수 있다. 그런 다음에, "SUS HT" 항목에 설명된 대로 서셉터는 다운으로 표시된 가장 낮은 위치에서 업으로 표시된 가장 높은 위치로 상향 이동한다. 서셉터(62)의 이러한 상향 이동 동안, 서셉터 핀들(P1, P2, 및 P3)은 기판(W)으로부터 분리된다. 도 11의 예에서, 서셉터(P3) 및 기판(W)은 시간 t1에서 서로 분리되고, 다음에 서셉터 핀(P2)과 기판(W)이 시간 t2에서 분리되고, 마지막으로 서셉터 핀(P1)과 기판(W)이 시간 t3에서 서로 분리된다.
도 11의 예에서, 먼저 서셉터 핀(P3)과 기판(W) 사이의 접촉 상태에서의 변화가 발생하고, 다음에 서셉터 핀(P2)과 기판(W) 사이의 접촉 상태에서의 변화가 발생하며, 마지막으로 서셉터 핀(P1)과 기판(W) 사이의 접촉 상태에서 변화가 발생한다. 또한, 서셉터 핀(P1)과 서셉터 핀(P2)의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이는 △t2와 같고, 서셉터 핀(P2)과 서셉터 핀(P3) 사이의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이는 △t1과 동일하며, 서셉터 핀(P1)과 서셉터 핀(P3) 사이의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이는 △t3와 동일하다. 이들 데이터는 센서들(S1, S2, S3)의 검출 결과들을 수신하는 컴퓨터(65)에 의해 계산된다.
다음에, 단계 S8에서, 상기 계산된 데이터는 단계 S2에서 정의된 모델 패턴과 비교된다. 도 11에 도시된 검출 결과에서의 접촉 순서가 모델 패턴의 접촉 순서와 일치하고, 도 11에 도시된 시간 차이들 △t1, △t2 및 △t3이 상기 모델 패턴의 시간 차이 범위 내에 있다면, 상기 이송이 정상이라고 판정되고, 처리는 단계 S9로 진행된다. 그렇지 않다면, 상기 이송이 비정상이라고 판정되고, 처리는 단계 S14로 진행된다. 모델 패턴의 시간 차이들의 데이터는 특정 값으로 설정되지 않을 수 있으며, 상한 및 하한 값들로 정의될 수 있다.
도 12 및 도 13은 비정상 판정 발생의 예를 도시한다. 도 12에 도시된 바와 같이 어떤 이유로 기판이 웨이퍼 포켓(62a) 바로 위에서 벗어나면서 서셉터(62)가 상향 이동하면, 예를 들어, 서셉터 핀(P3)과 기판(W)은 도 13에 도시된 바와 같이 서로 분리되지 않는다. 이 경우, 모델 케이스의 접촉 상태에서의 변화들의 순서가 실현되지 않으며, 따라서 비정상 판정이 이루어진다. 단계 S14의 처리는 전술한 바와 같다.
한편, 단계 S8에서, 컴퓨터(65)가 정상 이송이 수행되었다고 판정하면, 처리는 단계 S9로 진행된다. 단계 S9에서는, 서셉터(62) 상에 배치된 기판(W)에 플라즈마 처리 등과 같은 처리가 수행된다.
다음에, 처리는 단계 S10으로 진행된다. 단계 S10에서, 서셉터(62)는 하향 이동된다. 도 14 및 도 15는 서셉터(62)가 하향 이동된 것을 도시한다. 서셉터(62)가 도 14에 도시된 바와 같이 하향 이동하면, 기판(W)은 도 15에 도시된 바와 같이 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 접촉한다. 서셉터들과 기판의 접촉 상태에서의 변화들의 순서, 그리고 서셉터(62)의 하향 이동과 관련된 복수의 서셉터 핀들과 기판의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이를 포함하는 데이터가 단계 S11에서 수집되고 평가된다. 도 16은 서셉터-다운 상황에서의 동작을 나타내는 파형도이다.
도 16에서, "SUS HT 다운 동작 수행(SUS HT Down Operation Do" 항목이 오프에서 온으로 변경될 때, 서셉터(62)는 하향 이동될 수 있다. 다음에, "SUS HT"의 항목에서 기술된 바와 같이, 서셉터(62)는 업으로 표시된 최고 위치에서 다운으로 표시된 최저 위치로 하향 이동한다. 이러한 하향 이동 동안, 서셉터 핀들(P1, P2, P3)은 기판(W)과 접촉하게 된다. 도 16의 예에서, 서셉터 핀(P1)과 기판(W)은 시간 t1에서 서로 접촉하고, 시간 t2에서 서셉터 핀(P2)과 기판(W)이 서로 접촉하고, 마지막으로 시간 t3에서 서셉터 핀(P3)과 기판(W)이 서로 접촉한다.
도 16의 예에서, 먼저 서셉터 핀(P1)과 기판(W) 사이의 접촉 상태에서의 변화가 발생하고, 이어서 서셉터 핀(P2)과 기판(W) 사이의 접촉 상태의 변화가 발생하고, 마지막으로 서셉터 핀(P3)과 기판(W) 사이의 접촉 상태에서의 변화가 발생한다. 또한, 서셉터 핀(P1)과 서셉터 핀(P2) 사이의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이는 △t1과 동일하고, 서셉터 핀(P2)과 서셉터 핀(P3) 사이의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이는 △t2와 동일하고, 서셉터 핀(P1)과 서셉터 핀(P3) 사이의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이는 △t3과 동일하다. 이들 데이터는 센서들(S1, S2, S3)의 검출 결과를 수신하는 컴퓨터(65)에 의해 계산된다.
다음에, 단계 S12에서, 전술한 계산된 데이터가 단계 S2에서 정의된 모델 패턴과 비교된다. 도 16에 도시된 검출 결과에서의 접촉 순서가 모델 패턴의 접촉 순서와 일치하고, 도 16에 도시된 시간 차이들 △t1, △t2 및 △t3이 모델 패턴의 시간 차이 범위 내에 있다면, 상기 이송이 정상이라고 판정되고, 처리는 단계 S13으로 진행된다. 그렇지 않다면, 전송이 비정상이라고 판정되고, 처리는 단계 S14로 진행된다. 모델 패턴의 시간 차이들의 데이터는 특정 값들로 설정되지 않을 수 있으며, 상한 및 하한 값들로 정의될 수 있다.
도 17은 비정상 판정 발생의 일 예를 도시한다. 도 17은 한 예로서 단계 S9에서의 기판 처리로 인하여 기판(W)이 크랙되어 있는 것을 나타낸다. 이 경우, 서셉터(62)가 하향 이동하면, 서셉터 핀들(P1, P3)은 기판(W)과 접촉하지만, 서셉터 핀(P2)은 기판과 접촉하지 않는다. 따라서, 도 16의 일점 쇄선으로 표시된 데이터는 획득될 수 없다. 이 경우, 모델 케이스의 접촉 상태에서의 변화들의 순서가 실현되지 않고 비정상 판정이 이루어진다. 단계 S14의 처리는 전술한 바와 같다.
한편, 단계 S12에서 컴퓨터가 정상 이송이 수행되었다고 판정하면, 처리는 단계 S13으로 진행한다. 단계 S13에서, 기판(W)과 서셉터(62) 사이에 이송 아암(23)을 위치시키고 그리고 이송 아암(23)을 상향 이동시킴으로써 기판(W)이 이송 아암(23)에 의해 지지된다. 이어서, 이송 아암(23)을 회전시켜 예정된 이송을 수행한다.
이렇게 하여, 도 5의 흐름도의 일련의 처리가 완료된다. 단계 S5, S8 및 S12에서의 판정의 실행은 일 예이며, 다른 구성을 갖는 기판 처리 장치가 채용되는 다른 예에 따르면, 이들 단계들과 다른 단계에 의해 이송 비정상의 존재 또는 부재를 판정할 수 있다. 즉, 복수의 서셉터 핀들과 기판을 서로 접촉시키거나 또는 서로로부터 분리시키기 위한 모든 단계들 또는 임의의 단계에서, 복수의 서셉터 핀들과 기판의 접촉 상태에서의 변화들의 순서는 미리 정해진 순서이고, 또한 복수의 서셉터 핀들과 기판의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이는 미리 결정된 시간 차이 범위 내에 있는 것을 "확인(check)"하는 것이 가능하다. 위의 예에서 이 "확인"은 다음의 단계들에서 실행된다.
- 기판(W)이 지지되는 이송 아암(23)이 서셉터(62)에 근접하여 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)이 기판(W)과 접촉할 경우;
- 서셉터(62)가 기판(W)과 접촉하도록 기판(W)이 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)에 의해 지지되는 동안, 서셉터(62)가 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)에 대해 상향 이동하고, 그에 의해 복수의 서셉터 핀들(P1, P2 및 P3)이 기판(W)으로부터 분리되는 경우; 및
- 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)이 기판(W)과 접촉하도록 기판(W)이 서셉터(62)에 의해 지지되는 동안, 서셉터(62)가 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)에 대해 하향 이동하는 경우.
접촉 상태에서의 변화들의 순서가 미리 정해진 순서가 아닌 경우, 또는 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이들이 미리 정해진 시간 차이 범위 내가 아닌 경우, 상기 기판 처리 장치는 이송 아암(23)을 정지할 수 있고 그리고 사용자에게 보고할 수 있다. 또한, 이송 아암(23)을 사용하여 이송 방법을 변경하는 것도 가능하다. 이러한 변경은 이송 아암에 대하여 기판의 오정렬을 억제하기 위해 이송 아암의 회전 속도의 감소, 또는 원심력 하에서 이송 아암 상에서 기판이 슬라이딩하는 것을 억제하기 위해 수평선으로부터 제1 내지 제4 아암들의 경사 량의 증가를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 비정상들을 완화하기 위해 변경들과 함께 비정상의 양태들을 연관짓기 위한 데이터베이스를 구축하는 것 그리고 상기 데이터베이스를 이용하여 비정상의 유형에 대응하는 적절한 "이송 아암(23)을 사용하여 이송 방식의 변경"을 만드는 것이 가능하다.
기판(W)의 이송이 정상인지 비정상인지를 결정하기 위한 컴퓨터(65)는 다른 구성을 갖는 임의의 제어 장치일 수 있다. 제어 장치는 복수의 센서들(S1, S2 및 S3)의 검출 결과를 모니터링하고, 복수의 서셉터 핀들과 기판(W)의 접촉 상태에서의 변화들의 순서가 미리 정해진 순사가 아닐 경우 또는 복수의 서셉터 핀들(P1, P2, P3)과 기판(W)의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이들이 미리 정해진 시간 차이 범위 내에 있지 않을 경우 기판(W)의 이송이 비정상이라고 판정한다. 비정상이 판정되면, 도 5의 단계 S14의 처리가 실행된다.
복수의 센서들(S1, S2, 및 S3) 및 전술한 제어 장치는 제3 반응기 챔버(RC3) 및 제4 반응기 챔버(RC4)에 제공될 수 있다. 제1 반응기 챔버(RC1) 및 제2 반응기 챔버(RC2)로의 기판의 이송 또는 제1 반응기 챔버(RC1) 및 제2 반응기 챔버(RC2)로부터 기판의 반출에 대하여, 전술한 센서(31)의 검출 결과를 이용하여 비정상이 검출될 수 있다.
전술한 기판 이송 방법은 기판을 서셉터에 제공하고 그리고 이송 아암을 사용하여 기판을 서셉터로부터 반출하는 일련의 처리로 인해 발생할 수 있는 웨이퍼의 오정렬, 크랙 등의 검출에 사용될 수 있다. 따라서, 이송 아암은 회전 아암으로 제한되지 않으며, 임의의 유형의 이송 아암일 수 있다.

Claims (11)

  1. 서셉터;
    상기 서셉터의 상부 표면으로부터 돌출되도록 구성된 또는 상기 서셉터의 높이에 따라 상기 서셉터의 상기 상부 표면 아래에 위치되도록 구성된 3개 이상의 복수의 서셉터 핀들;
    상기 서셉터 상으로 기판을 제공하도록 또는 상기 서셉터 상에서 기판을 제거하도록 구성된 이송 아암;
    상기 복수의 서셉터 핀들로 개별적으로 기판의 접촉 또는 비접촉을 개별적으로 검출하도록 구성된 복수의 센서들; 및
    상기 복수의 센서들의 검출 결과를 모니터링하도록, 그리고 상기 복수의 서셉터 핀들과 상기 기판의 접촉 상태에서의 변화들의 순서가 미리 정해진 순서가 아닐 경우 또는 상기 복수의 서셉터 핀들과 상기 기판의 접촉 상태에서의 변화들 사이의 시간 차이가 미리 정해진 시간 차이 범위 내가 아닌 경우 비정상으로 판정하도록 구성된 제어 장치;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 반응기 챔버, 제2 반응기 챔버, 제3 반응기 챔버, 및 제4 반응기 챔버를 갖는 QCM(Quad Chamber Module);
    상기 제3 반응기 챔버 및 제4 반응기 챔버 보다 상기 제1 반응기 챔버 및 상기 제2 반응기 챔버에 더 근접하도록 제공되며, 상기 제1 반응기 챔버 및 상기 제2 반응기 챔버와 연통하는 웨이퍼 핸들링 챔버; 및
    상기 웨이퍼 핸들링 챔버 내에 제공되며, 기판을 이송하도록 구성된 백 엔드 로봇;을 포함하며,
    상기 서셉터 및 상기 복수의 서셉터 핀들이 상기 제1 반응기 챔버, 제2 반응기 챔버, 제3 반응기 챔버, 및 제4 반응기 챔버 내에 제공되며, 그리고
    상기 복수의 센서들 및 상기 제어 장치가 상기 제3 반응기 챔버 및 제4 반응기 챔버 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이송 아암은 상기 제1 반응기 챔버, 제2 반응기 챔버, 제3 반응기 챔버, 및 제4 반응기 챔버 중의 하나에 위치된 기판을 다른 챔버로 이동시키도록 구성된 회전 아암인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    기판이 상기 백 엔드 로봇에 의해 상기 웨이퍼 핸들링 챔버로부터 상기 제1 반응기 챔버 또는 상기 제2 반응기 챔버로 이송될 때 상기 기판이 미리 정해진 위치를 통과했는지 여부를 판정하도록 구성된 자동 웨이퍼 감지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 비정상을 검출할 때, 상기 제어 장치는 상기 이송 아암을 정지시키는 것, 사용자에게 보고하는 것, 및 상기 이송 아암을 사용하여 이송 방법을 변경하는 것 중의 적어도 하나를 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 1 내지 4 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 센서들은 감압 센서들인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 4 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 서셉터 위에 제공되며, 내부에 개구부를 가지며 고주파 전력이 인가되는 샤워 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 서셉터 위에 이송 아암에 의해 지지된 기판을 위치시키는 단계;
    상기 기판이 3개 이상의 복수의 서셉터 핀들과 접촉하게 되거나 또는 분리될 때, 상기 복수의 서셉터 핀들과 상기 기판의 접촉 상태에서 변화들의 순서가 미리 정해진 순서인지, 그리고 상기 복수의 서셉터 핀들과 상기 기판의 접촉 상태에서 상기 변화들 사이의 시간 차이가 미리 정해진 시간 차이 범위 내인지를 확인하는 단계; 및
    상기 접촉 상태에서 상기 변화들의 상기 순서가 상기 미리 정해진 순서가 아닐 경우 또는 상기 접촉 상태에서 상기 변화들 사이의 상기 시간 차이가 상기 미리 정해진 시간 차이 범위내가 아닌 경우, 상기 이송 아암을 정지시키는 것, 사용자에게 보고하는 것, 및 상기 이송 아암을 사용하여 이송 방법을 변경하는 것 중의 적어도 하나를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 확인하는 단계는, 상기 기판을 상기 복수의 서셉터 핀들과 접촉하게 하기 위해 상기 기판을 지지하는 상기 이송 아암이 상기 서셉터에 근접하게 될 때 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  10. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 확인하는 단계는, 상기 기판이 상기 복수의 서셉터 핀들에 의해 지지되는 동안에 상기 서셉터를 상기 기판과 접촉하게 하기 위해 상기 서셉터가 상기 복수의 서셉터 핀들에 대하여 상향 이동되고, 그에 의하여 상기 기판을 상기 복수의 서셉터 핀들로부터 분리될 때 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
  11. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 확인하는 단계는, 상기 기판이 상기 서셉터에 의해 지지되는 동안에 상기 기판을 상기 복수의 서셉터 핀들과 접촉하게 하기 위해 상기 서셉터가 상기 복수의 서셉터 핀들에 대하여 하향 이동될 때 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 이송 방법.
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