KR20210021779A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와; 상기 처리 공간으로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간을 배기하는 배기 유닛; 및 상기 기판의 상부면에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그;를 포함할 수 있다. 상기 기판 처리 장치는, 상기 배기 유닛을 제어하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는 상기 챔버 내의 상기 처리 가스의 기류를 균일하게 하기 위해 배기 유닛의 배기를 조절할 수 있다. 상기 제어기는 상기 복수 개의 온도 센서 지그에서 측정된 온도 값을 통해 챔버 내에서의 처리 가스의 기류의 방향을 판단할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 발명이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 기판에 처리 가스를 공급하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 발명이다.
반도체 제조 공정 중 사진 공정(photo-lithography process)은 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키는 공정이다. 사진 공정은 보통 노광 설비가 연결되어 도포 공정, 노광 공정, 그리고 현상 공정을 연속적으로 처리하는 스피너(spinner local) 설비에서 진행된다. 이러한 스피너 설비는 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyl disilazane, 이하, HMDS라 한다) 처리 공정, 도포 공정, 열처리 공정, 그리고 현상 공정을 순차적으로 수행한다. 여기서, HMDS 처리 공정은 감광액(PR:Photo-resist)의 밀착 효율을 상승시키기 위해 감광액 도포 전에 웨이퍼 상에 HMDS 가스를 공급하는 공정이다.
HMDS 가스는 웨이퍼 상에 균일하게 처리되어야 한다. HMDS 가스가 균일하게 처리되지 않을 경우 감광액의 밀착 효율이 현저히 떨어지기 때문에 HMDS 가스의 균일한 분포는 중요한 과제 중 하나이다. 그러나, 종래의 설비에서는 처리 챔버 내에서 HMDS 가스의 기류를 확인할 수 있는 방법이 없기 때문에 HMDS 가스의 기류가 불균일하게 처리됨으로써 이로 인한 결함이 발생할 확률이 높은 문제점이 있었다.
본 발명은 기판에 HMDS 가스를 공급 시에 가스가 균일하게 분포되는지 여부를 용이하게 확인할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판에 HMDS 가스를 공급하여 처리하는 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 예시에 따르면, 기판 처리 장치가 개시된다.
상기 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와; 상기 처리 공간으로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간을 배기하는 배기 유닛; 및 상기 기판의 상부면에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그;를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 배기 유닛을 제어하는 제어기;를 포함하고, 상기 제어기는 상기 챔버 내의 상기 처리 가스의 기류를 균일하게 하기 위해 배기 유닛의 배기를 조절할 수 있다.
상기 제어기는 상기 복수 개의 온도 센서 지그에서 측정된 온도 값을 통해 챔버 내에서의 처리 가스의 기류의 방향을 판단할 수 있다.
상기 제어기는, 상기 복수 개의 온도 센서 지그 중 어느 하나인 제1 온도 센서 지그에서 측정된 온도가 일정 수준 이상으로 하강하는 경우, 상기 제1 온도 센서 지그와 인접한 위치에 배치된 제2 온도 센서 지그의 온도와 상기 제1 온도 센서 지그에서 측정된 온도를 비교하여 상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 제1 온도 센서 지그는 상기 기판의 중심부와 일정 거리 이상 떨어진 부분에 위치하는 지그일 수 있다.
상기 제어기는, 상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는 경우, 상기 제1 온도 센서 지그와 가장 인접한 위치의 배기 홀에 압력을 인가하여 상기 챔버 내의 기류를 균일하게 조절할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 기판 처리 장치는 상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는 경우 사용자에게 알리는 알람부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 기판 처리 방법이 개시된다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 내부가 밀폐된 처리 공간에서 기판에 처리 가스를 공급하여 기판을 처리하되, 상기 기판 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그를 통해 상기 처리 공간 내의 기류의 방향을 판단하여, 상기 처리 가스의 불균일 분포 여부를 판단할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은, 상기 복수 개의 온도 센서 지그 각각에서 온도를 측정하는 단계; 상기 온도의 측정 결과를 통해 상기 처리 공간 내의 기류 방향을 판단하는 단계; 및 상기 기판 상의 어느 한 부분에 기류가 밀집된 경우 해당 온도 센서 지그의 위치와 인접한 홀에 압력을 인가하여 챔버 내의 기류를 균일하게 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 측정 결과를 통해 상기 처리 공간 내의 기류 방향을 판단하는 단계;는, 상기 복수 개의 온도 센서 지그 중 어느 하나인 제1 온도 센서 지그에서 측정된 온도가 일정 수준 이상으로 하강하는지 여부를 판단하는 단계; 상기 제1 온도 센서 지그와 인접한 위치에 배치된 제2 온도 센서 지그의 온도와 상기 제1 온도 센서 지그에서 측정된 온도를 비교하여 상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는지 여부를 판단하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 온도 센서 지그는 상기 기판의 중심부와 일정 거리 이상 떨어진 부분에 위치하는 지그일 수 있다.
상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는 경우 사용자에게 알람을 발생시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판에 HMDS 가스를 공급 시에 가스가 균일하게 분포되는지 여부를 용이하게 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 가스의 균일한 분포 여부를 기판 상에 배치된 온도 센서 지그를 이용하여 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, HMDS 가스를 균일하게 분포되도록 제어할 수 있어, 결함 발생 가능성을 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 도포 블록 또는 현상 블록을 보여주는 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 4는 도 3의 반송 로봇의 핸드의 일 예시를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 열처리 챔버의 일 예를 개략적으로 보여주는 평단면도이다.
도 6은 도 5의 열처리 챔버의 정단면도이다.
도 7은 도 6의 가열 유닛에 제공되는 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 기판 상에 복수 개의 온도 센서 지그가 배치된 일 예시를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 기판 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그를 통해 기류의 방향을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 기판 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그를 통해 어느 한 부분에 기류가 밀집된 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 도포 블럭 또는 현상 블럭을 보여주는 기판 처리 장치의 단면도이며, 도 3는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(20,index module), 처리 모듈(30, treating module), 그리고 인터페이스 모듈(40, interface module)을 포함한다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)은 순차적으로 일렬로 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)이 배열된 방향을 X축 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 X축 방향(12)과 수직한 방향을 Y축 방향(14)이라 하고, X축 방향(12) 및 Y축 방향(14)에 모두 수직한 방향을 Z축 방향(16)이라 한다.
인덱스 모듈(20)은 기판(W)이 수납된 용기(10)로부터 기판(W)을 처리 모듈(30)로 반송하고, 처리가 완료된 기판(W)을 용기(10)로 수납한다. 인덱스 모듈(20)의 길이 방향은 Y축 방향(14)으로 제공된다. 인덱스 모듈(20)은 로드포트(22)와 인덱스 프레임(24)을 가진다. 인덱스 프레임(24)을 기준으로 로드포트(22)는 처리 모듈(30)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(10)는 로드포트(22)에 놓인다. 로드포트(22)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(22)는 Y축 방향(14)을 따라 배치될 수 있다.
용기(10)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기(10)가 사용될 수 있다. 용기(10)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic GuidedVehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(22)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(24)의 내부에는 인덱스 로봇(2200)이 제공된다. 인덱스 프레임(24) 내에는 길이 방향이 Y축 방향(14)으로 제공된 가이드 레일(2300)이 제공되고, 인덱스 로봇(2200)은 가이드 레일(2300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(2200)은 기판(W)이 놓이는 핸드(2220)를 포함하며, 핸드(2220)는 전진 및 후진 이동, Z축 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 Z축 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.
처리 모듈(30)은 기판(W)에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행한다. 처리 모듈(30)은 도포 블럭(30a) 및 현상 블럭(30b)을 가진다. 도포 블럭(30a)은 기판(W)에 대해 도포 공정을 수행하고, 현상 블럭(30b)은 기판(W)에 대해 현상 공정을 수행한다. 도포 블럭(30a)은 복수 개가 제공되며, 이들은 서로 적층되게 제공된다. 현상 블럭(30b)은 복수 개가 제공되며, 현상 블럭들(30b)은 서로 적층되게 제공된다. 도 1의 실시예에 의하면, 도포 블럭(30a)은 2개가 제공되고, 현상 블럭(30b)은 2개가 제공된다. 도포 블럭들(30a)은 현상 블럭들(30b)의 아래에 배치될 수 있다. 일 예에 의하면, 2개의 도포 블럭들(30a)은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 2개의 현상 블럭들(30b)은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 도포 블럭(30a)은 열처리 챔버(3200), 반송 챔버(3400), 액 처리 챔버(3600), 그리고 버퍼 챔버(3800)를 가진다. 열처리 챔버(3200)는 기판(W)에 대해 열처리 공정을 수행한다. 열처리 공정은 냉각 공정 및 가열 공정을 포함할 수 있다. 액처리 챔버(3600)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 액막을 형성한다. 액막은 포토레지스트막 또는 반사방지막일 수 있다. 반송 챔버(3400)는 도포 블럭(30a) 내에서 열처리 챔버(3200)와 액처리 챔버(3600) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 챔버(3400)는 그 길이 방향이 X축 방향(12)과 평행하게 제공된다. 반송 챔버(3400)에는 반송 유닛(3420)이 제공된다. 반송 유닛(3420)은 열처리 챔버(3200), 액처리 챔버(3600), 그리고 버퍼 챔버(3800) 간에 기판을 반송한다. 일 예에 의하면, 반송 유닛(3420)은 기판(W)이 놓이는 핸드(A)를 가지며, 핸드(A)는 전진 및 후진 이동, Z축 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 Z축 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 챔버(3400) 내에는 그 길이 방향이 X축 방향(12)과 평행하게 제공되는 가이드 레일(3300)이 제공되고, 반송 유닛(3420)은 가이드 레일(3300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다.
도 4는 도 3의 반송 로봇의 핸드의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 핸드(A)는 베이스(3428) 및 지지 돌기(3429)를 가진다.
베이스(3428)는 원주의 일부가 절곡된 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 베이스(3428)는 기판(W)의 직경보다 큰 내경을 가진다. 지지 돌기(3429)는 베이스(3428)로부터 그 내측으로 연장된다. 지지 돌기(3429)는 복수 개가 제공되며, 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 일 예에 의하며, 지지 돌기(3429)는 등 간격으로 4개가 제공될 수 있다.
다시 도 2와 도 3을 참조하면, 열처리 챔버(3200)는 복수 개로 제공된다. 열처리 챔버들(3200)은 제1방향(12)을 따라 나열되게 배치된다. 열처리 챔버들(3200)은 반송 챔버(3400)의 일측에 위치된다.
도 5은 도 3의 열처리 챔버의 일 예를 개략적으로 보여주는 평단면도이고, 도 6은 도 5의 열처리 챔버의 정단면도이다. 열처리 챔버(3200)는 하우징(3210), 냉각 유닛(3220), 가열 유닛(5000), 그리고 반송 플레이트(3240)를 가진다.
하우징(3210)은 대체로 직육면체의 형상으로 제공된다. 하우징(3210)의 측벽에는 기판(W)이 출입되는 반입구(도시되지 않음)가 형성된다. 반입구는 개방된 상태로 유지될 수 있다. 선택적으로 반입구를 개폐하도록 도어(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 냉각 유닛(3220), 가열 유닛(5000), 그리고 반송 플레이트(3240)는 하우징(3210) 내에 제공된다. 냉각 유닛(3220) 및 가열 유닛(5000)은 Y축 방향(14)을 따라 나란히 제공된다. 일 예에 의하면, 냉각 유닛(3220)은 가열 유닛(5000)에 비해 반송 챔버(3400)에 더 가깝게 위치될 수 있다.
냉각 유닛(3220)은 냉각판(3222)을 가진다. 냉각판(3222)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 가질 수 있다. 냉각판(3222)에는 냉각부재(3224)가 제공된다. 일 예에 의하면, 냉각부재(3224)는 냉각판(3222)의 내부에 형성되며, 냉각 유체가 흐르는 유로로 제공될 수 있다.
반송 플레이트(3240)는 대체로 원판 형상을 제공되고, 기판(W)과 대응되는 직경을 가진다. 반송 플레이트(3240)의 가장자리에는 노치(3244)가 형성된다. 노치(3244)는 상술한 반송 로봇(3420)의 핸드(A)에 형성된 돌기(3429)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 노치(3244)는 핸드(A)에 형성된 돌기(3429)와 대응되는 수로 제공되고, 돌기(3429)와 대응되는 위치에 형성된다. 핸드(A)와 반송 플레이트(3240)가 상하 방향으로 정렬된 위치에서 핸드(A)와 반송 플레이트(3240)의 상하 위치가 변경하면 핸드(A)와 반송 플레이트(3240) 간에 기판(W)의 전달이 이루어진다. 반송 플레이트(3240)는 가이드 레일(3249) 상에 장착되고, 구동기(3246)에 의해 가이드 레일(3249)을 따라 이동된다. 반송 플레이트(3240)에는 슬릿 형상의 가이드 홈(3242)이 복수 개 제공된다. 가이드 홈(3242)은 반송 플레이트(3240)의 끝 단에서 반송 플레이트(3240)의 내부까지 연장된다. 가이드 홈(3242)은 그 길이 방향이 Y축 방향(14)을 따라 제공되고, 가이드 홈(3242)들은 X축 방향(12)을 따라 서로 이격되게 위치된다. 가이드 홈(3242)은 반송 플레이트(3240)와 가열 유닛(5000) 간에 기판(W)의 인수인계가 이루어질 때 반송 플레이트(3240)와 리프트 핀이 서로 간섭되는 것을 방지한다.
열처리 챔버들(3200) 중 일부의 열처리 챔버(3200)에 제공된 가열 유닛(5000)은 기판(W) 가열 중에 가스를 공급하여 포토레지스트의 기판(W) 부착력을 향상시킬 수 있다. 일 예에 의하면, 가스는 헥사메틸다이사이레인(hexamethyldisilane) 가스일 수 있다. 이하에서는, 열처리 챔버(3200)에 제공된 가열 유닛(5000) 중 기판에 포토레지스트의 부착력을 향상시키는 가스를 공급하는 장치를 예를 들어 설명한다.
도 7은 도 6의 가열 유닛에 제공되는 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 이하, 도 7을 참조하면, 가열 유닛(5000)에 제공되는 기판 처리 장치는, 공정 챔버(5010), 실링 부재(5020), 지지 유닛(5030), 가스 공급 유닛(5050), 배기 유닛(5070), 제어기(5090) 및 알람부(5100)를 포함한다.
또한 기판 처리 장치는 기판 상에 위치하는 복수 개의 온도 센서 지그(6000)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(5010)는 내부에 처리 공간(5001)을 제공한다. 공정 챔버(5010)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 공정 챔버(5010)는 상부 챔버(5011)와 하부 챔버(5013)를 포함할 수 있다. 상부 챔버(5010)와 하부 챔버(5013)는 서로 조합되어 내부에 처리 공간(5001)을 가질 수 있다. 상부 챔버(5011)는 상부에서 바라 볼 때, 원형의 형상으로 제공될 수 있다. 하부 챔버(5013)는 상부 챔버(5011)의 하부에 위치할 수 있다. 하부 챔버(5013)는 상부에서 바라 볼 때, 원형의 형상으로 제공될 수 있다. 다른 일 예시에 따르면, 공정 챔버(5010)는 하나의 챔버로 제공될 수도 있다.
구동기(5015)는 상부 챔버(5011)와 결합할 수 있다. 구동기(5015)는 상부 챔버(5011)를 상하로 승하강시킬 수 있다. 구동기(5015)는 공정 챔버(5010) 내부로 기판(W)을 반입시 상부 챔버(5011)를 상부로 이동시켜 공정 챔버(5010)의 내부를 개방할 수 있다. 구동기(5015)는 기판(W)을 처리하는 공정 시 상부 챔버(5011)를 하부 챔버(5013)와 접촉시켜 공정 챔버(5010) 내부를 밀폐시킬 수 있다. 본 실시예에서는 구동기(5015)가 상부 챔버(5011)와 연결되어 제공되는 것을 예로 들었으나, 이와 달리 구동기(5015)는 하부 챔버(5013)와 연결되어 하부 챔버(5013)를 승하강 시킬 수 있다.
실링 부재(5020)는 처리 공간(5001)의 외부로부터 밀폐시킨다. 실링 부재(5020)는 상부 챔버(5011)와 하부 챔버(5013)의 접촉면에 설치된다. 일 예로 실링 부재(5020)는 하부 챔버(5013)의 접촉면에서 설치될 수 있다.
지지 유닛(5030)은 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 유닛(5030)은 처리 공간(5001) 내에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 유닛(5030)은 상부에서 바라 볼 때, 원형의 형상으로 제공될 수 있다. 지지 유닛(5030)의 상면은 기판(W)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 지지 유닛(5030)은 열 전도성이 좋은 재질로 제공될 수 있다. 지지 유닛(5030)은 내열성이 우수한 재질로 제공될 수 있다.
지지 유닛(5030)은 기판(W)을 승하강 시키는 리프트 핀 모듈(5032)을 포함할 수 있다. 리프트 핀 모듈(5032)은 공정 챔버(5010) 외부의 반송 수단으로부터 기판(W)을 인수받아 지지 유닛(5030) 상에 내려 놓거나, 기판(W)을 들어올려 공정 챔버(5010)의 외부의 반송 수단으로 인계할 수 있다. 일 예에 의하면, 리프트 핀 모듈(5032)의 리프트 핀은 3개가 제공될 수 있다.
또한, 지지 유닛(5030)은 지지 유닛(5030)에 놓인 기판(W)을 가열하는 가열 부재(5040)를 포함할 수 있다. 예컨대, 가열 부재(5040)는 지지 유닛(5030)의 내부에 위치할 수 있다. 일 예로, 가열 유닛(5040)은 히터로 제공될 수 있다. 히터는 지지 유닛(5030)의 내부에 복수 개로 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(5050)은 처리 공간(5001) 내에 위치한 기판(W)으로 처리 가스를 공급할 수 있다. 처리 가스는 밀착용 가스를 포함할 수 있다. 일 예로 처리 가스는 헥사메틸다이사이레인(HMDS)을 포함할 수 있다. 처리 가스는 기판(W)의 성질을 친수성에서 소수성으로 변화시킬 수 있다. 또한 처리 가스는 캐리어 가스와 혼합되어 제공될 수 있다. 캐리어 가스는 불활성 가스로 제공될 수 있다. 일 예로 불활성 가스는 질소 가스일 수 있다.
가스 공급 유닛(5050)은 가스 공급관(5051)과 가스 공급 라인(5053)을 포함할 수 있다. 가스 공급관(5051)은 상부 챔버(5011)의 중앙 영역에 연결될 수 있다. 가스 공급관(5051)은 가스 공급 라인(5053)에서 전달된 처리 가스를 기판(W)으로 공급할 수 있다. 가스 공급관(5051)이 공급하는 처리 가스의 공급 위치는 기판(W)의 중앙 상부 영역과 대향 되도록 위치할 수 있다.
배기 유닛(5070)은 처리 공간(5001)을 배기한다. 배기 유닛(5070)은 상부 배기라인(5071), 하부 배기라인(5073), 그리고 감압 부재(5075, 5076)를 포함할 수 있다.
상부 배기라인(5071) 및 하부 배기라인(5073)은 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다.
상부 배기라인(5071)은 공정 챔버(5010)의 상벽에 제공될 수 있다. 이에 상부 배기라인(5071)은 처리 공간(5001)의 내부를 상부면으로 배기할 수 있다. 상부 배기라인(5071)은 하부 배기라인(5073) 보다 상부의 위치에서 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 상부 배기라인(5071)은 지지 유닛(5030)의 상면의 주변 위치에서 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 예컨대, 상부 배기라인(5071)은 지지 유닛(5030)의 상면과 같거나 높은 위치에서 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 또한, 상부 배기 라인(5071)은 상부 배기홀(5072)과 연결될 수 있다. 상부 배기홀(5072)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리 상부 배기홀(5072)은 복수개의 홀로 제공될 수 있다. 상부 배기라인(5071)은 상부 배기홀(5072)과 연결되어 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 상부 배기 라인(5071)은 상부 배기홀(5072)과 대응되는 개수로 제공될 수 있다.
하부 배기라인(5073)은 공정 챔버(5010)의 하벽에 제공될 수 있다. 이에 하부 배기라인(5073)은 처리 공간(5001)의 내부를 아래 방향으로 배기할 수 있다. 하부 배기라인(5073)은 상부 배기라인(5071)보다 아래의 위치에서 처리 공간(5001)의 내부를 배기할 수 있다. 예컨대, 하부 배기라인(5073)은 지지 유닛(5030)에 지지된 기판(W)보다 아래의 위치에서 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 또한, 하부 배기라인(5073)은 하부 배기홀(5074)과 연결될 수 있다. 하부 배기홀(5074)은 처리 공간(5001)에 위치할 수 있다. 하부 배기홀(5074)은 복수개로 제공될 수 있다. 하부 배기라인(5073)은 하부 배기홀(5074)과 대응되는 개수로 제공될 수 있다.
감압 부재(5075, 5076)는 상부 배기라인(5071) 및 하부 배기라인(5073)에 감압을 제공할 수 있다. 감압 부재(5075, 5076)은 제1감압부재(5075)와 제2감압부재(5076)를 포함할 수 있다. 제1감압부재(5075)는 상부 배기라인(5071)에 설치되고, 제2감압부재(5076)는 하부 배기라인(5073)에 설치될 수 있다. 또한, 제1감압부재(5075)는 상부 배기라인(5071)에 설치되는 제1밸브(5078)를 포함하고, 제2감압부재(5076)는 하부 배기라인(5073)에 설치되는 제2밸브(5077)를 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 감압 부재(5075, 5076)은 펌프로 제공될 수 있다. 이와 달리 감압 부재는 감압을 제공하는 공지의 장치로 제공될 수 있다.
지지 유닛(5030)에 놓여진 기판에는 복수 개의 온도 센서 지그(6000)가 배치될 수 있다. 온도 센서 지그(6000)는 온도 센서와, 기판 상에 고정할 수 있는 지그를 포함할 수 있다. 온도 센서 지그(6000)는 기판 상에 배치되어, 온도 센서 지그(6000)가 배치된 부분에서의 온도를 측정할 수 있다. 보다 구체적인 온도 센서 지그(6000)의 배치 구성은 후술한다.
제어기(5090)는 복수 개의 온도 센서 지그(6000)로부터의 온도 측정 결과를 이용하여 가스 공급 유닛(5050)과 배기 유닛(5070)을 제어할 수 있다. 제어기(5090)는 복수 개의 온도 센서 지그(6000)로부터의 온도 측정 결과를 이용하여, 처리 공간 내의 기류의 방향을 판단할 수 있다. 제어기(5090)는 온도 센서 지그(6000)로부터의 온도 측정 결과를 이용하여, 기판(W)의 어느 일 방향에 기류가 집중되는지를 판단할 수 있다. 제어기(5090)는 기판(W)의 어느 일 방향에 기류가 집중될 경우 배기 유닛(5070)이 처리 공간(5001)을 배기할 수 있도록 배기 유닛(5070)을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어기(5090)는 제1 감압 부재(5075) 또는 제2 감압 부재(5076)를 중 어느 하나가 사용되도록 이들을 선택적으로 제어할 수 있다. 제어기(5090)는 제1 감압 부재(5075) 또는 제2 감압 부재(5076) 와 연결된 배기 홀 중 어느 배기 홀에 감압을 수행할 것인지를 제어할 수 있다. 보다 구체적인 제어기(5090)에서의 제어 방법은 후술한다.
기판 처리 장치는 알람부(5100)를 더 포함할 수 있다. 알람부(5100)는 제어기(5090)와 연결될 수 있다. 알람부(5100)는 제어기(5090)와 연결되어, 처리 공간 내에서의 기류가 어느 일 방향에 집중되는 경우 알람을 발생시킬 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 기판 상에 복수 개의 온도 센서 지그(6000)가 배치된 일 예시를 나타내는 도면이다. 도 8의 일 예시에 따르면 복수 개의 온도 센서 지그(6000)가 기판(W)의 상부에 전체적으로 균일한 간격으로 분포되어 있다.
복수 개의 온도 센서 지그(6000)는 기판(W) 상에 무작위로 배치될 수 있다. 또는 도 8과 같이 복수 개의 온도 센서(6000)는 기판(W) 상에 일정한 간격을 가지고 배치될 수 있다.
일 예시에 따르면, 복수 개의 온도 센서 지그(6000)는 접촉각을 측정하기 위한 계측 포인트의 위치와 동일한 위치에 각각 배치될 수 있다. 이러한 일 예시와 같이 온도 센서 지그(6000)가 배치되는 경우, 추후 에러를 추적 시에 용이한 효과가 있다.
복수 개의 온도 센서 지그(6000)는 기판(W) 상에 무작위로 배치되어, 배치된 위치에서의 온도를 측정할 수 있다. 복수 개의 온도 센서 지그(6000)에서 측정한 값은 제어기(5090)로 전달되어 처리 공간 내의 기류 방향을 판단하는 데 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 기판(W) 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그(6000)를 통해 기류의 방향을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
만일 어느 하나의 온도 센서 지그(6000)에서 온도가 일정 수준보다 낮다는 것은, 공기가 냉각되었다는 의미이며, 이를 통해 공기가 하류 쪽에 밀집되어 하강되었음을 알 수 있다.
만일 어느 하나의 온도 센서 지그(6000)에서 온도가 일정 수준보다 높다는 것은, 공기가 가열되었다는 의미이며, 이를 통해 공기가 상류 쪽으로 상승됨을 알 수 있다.
즉, 각각의 온도 센서 지그(6000)에서의 온도를 아는 경우, 각각의 온도 센서 지그(6000)에서의 공기가 상승 기류인지 하강 기류인지 여부를 알 수 있으므로 이를 통해 챔버 내에서의 공기의 흐름의 방향을 쉽게 확인할 수 있다.
도 9에 나타난 A 지점 및 B 지점은 복수 개의 온도 센서 지그(6000) 중 두 지점을 나타낸다. 도 9의 예시에 따르면 A 지점(6000 a)에서의 온도가 50도인 경우를 가정한다. A 지점과 인접한 부분인 B 지점(6000b)에서의 온도는 100도인 경우를 가정한다.
A 지점(6000 a)의 하부 측에는 공기가 밀집되어 있으며, 상부 측에는 상대적으로 하부 측에 비해 공기가 덜 모여 있다. B 지점(6000b)의 상부 측에는 공기가 밀집되어 있으며, 하부 측에는 상대적으로 상부 측에 비해 공기가 덜 모여 있다. 따라서, 하부 공기 층에서는 A 지점에서 B 지점으로, 상부 공기 층에서는 B 지점에서 A 지점으로 기류가 흐른다.
이와 같이 A 지점(6000a) 및 B 지점(6000b) 각각에서는 온도 차이가 있으며, 이러한 온도 차이의 특징을 이용하여 처리 공간 내에서의 기류의 흐름의 방향을 알 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 기판 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그(6000)를 통해 어느 한 부분에 기류가 밀집되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
HMDS 가스가 공정 챔버 내에 분사된 이후, 기판(W) 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그(6000) 각각에서 온도를 측정할 수 있다. 온도를 측정하는 과정은 일정한 시간 동안 이루어 질 수 있다. 일정 시간이 지난 후에 복수 개의 온도 센서 지그(6000) 각각에서의 온도의 측정이 완료된 이후, 제어기(5090)는 복수 개의 온도 센서 지그(6000) 각각에서의 온도를 비교할 수 있다.
도 10의 일 예시와 같이, 온도 측정이 완료된 후에, 온도가 일정 수준 이상 하강한 온도 센서 지그(6000a)가 있는 경우를 가정한다. 이를 제1 온도 센서 지그로 칭한다. 온도가 일정 수준 이상 하강한 온도 센서 지그(6000a)가 있는 경우, 제1 온도 센서 지그와 인접한 부분에 위치하는 온도 센서 지그들(6000b 내지 6000f)의 온도를 확인한다. 이를 제2 온도 센서 지그로 칭한다. 제1 온도 센서 지그와 제2 온도 센서 지그에서의 온도 값을 비교하여, 제2 온도 센서 지그에서의 온도가 제1 온도 센서 지그에서의 온도보다 높은 경우 제1 온도 센서 지그 쪽으로 공기가 밀집된 것임을 확인할 수 있다.
즉, 도 10과 같은 예시의 경우 제1 온도 센서 지그가 배치된 부분에 대응하는 기판의 일 부분에서는 가스가 밀집되어 있으므로, 해당 기판의 부분에 수소화 처리가 과하게 적용되고, 상대적으로 해당 기판의 나머지 부분에는 수소화 처리가 불균일하게 처리되는 문제점이 있다.
제어기(5090)에서는 이와 같이 에지 부분에 가스가 밀집되는지 여부를 확인한 후에, 알람부(5100)를 통해 가스의 불균일하게 분포됨을 사용자에게 알릴 수 있다. 또한 제어기(5090)에서는, 가스가 밀집된 부분과 가까이 위치하는 배기 홀의 감압을 조절함으로써, 챔버 내부의 가스 불균일을 해소할 수 있다. 제어기(5090)에서는 상부 배기 홀 또는 하부 배기 홀의 감압을 조절하여, 처리 공간 내부의 가스 불균일을 해소할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에서는 제1 온도 센서 지그에서 일정 수준 이하로 온도가 하강되어 측정되는 경우, 가스가 밀집된 것으로 판단하고 제1 온도 센서 지그와 인접한 배기 홀의 감압을 조절하여 기류 불균일을 해소할 수 있다. 해당 일 예시에 따르면, 제1 온도 센서 지그와 인접한 제2 온도 센서 지그와의 온도 비교를 생략하고, 제어기를 통한 배기 압력을 조절할 수 있다. 또는 제1 온도 센서 지그와 인접한 제2 온도 센서 지그 하나만과 비교하여 기류 흐름을 판단할 수 있다. 또는 제1 온도 센서 지그와 인접한 제2 온도 센서 지그 복수개와 비교하여 기류 흐름을 판단할 수도 있다.
본 발명에 따른 제1 온도 센서 지그는 기판의 중심부로부터 일정 거리 이상 이격된 부분에 배치되는 온도 센서 지그일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기판의 중심부의 상부에 위치한 가스 공급부로부터 처리 가스가 분사되기 때문에, 정상적인 시스템에서는 기판의 중심부에 처리 가스가 초반에 밀집되고, 이를 에지 부분으로 서서히 확산되는 방식이 사용된다. 따라서, 기판의 중심부에서는 가스가 초반에 밀집되는 바, 온도는 낮게 나타남이 필연적이다. 그러나 기판의 중심부로부터 일정 거리 이격된 부분에서 가스가 밀집되는 경우 이는 이상 현상일 확률이 높으므로, 이러한 오류를 잡아내기 위해, 제1 온도 센서 지그는 기판의 중심부로부터 일정 거리 이상 이격된 부분에 배치되는 온도 센서 지그를 이용할 수 있다. 상기 일정 거리는 기판의 중심부로부터 기판의 반지름의 1/4에 해당하는 길이일 수 있다.
도 9 내지 도 10에서의 일 예시에 따르면, 50도 내지 60도의 온도를 일정 수준 이상 하강한 온도로써 설정하고 설명하였으나, 이러한 온도 범위는 달라질 수 있다. 가열 유닛에서의 가열 처리 방법이나, 분사하는 가스의 온도 등을 종합적으로 고려하여, 일정 수준의 온도 범위를 정할 수 있다. 일정 수준에서의 온도 범위는 70도 내지 80도일 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 내부가 밀폐된 처리 공간에서 기판에 처리 가스를 공급하여 기판을 처리할 수 있다. 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 기판 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그(6000)를 통해 처리 공간 내의 기류의 방향을 판단할 수 있다. 또한, 기판 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그(6000)를 통해 처리 가스가 처리 공간 내에서 불균일하게 분포되었는지 여부를 판단할 수 있다.
처리 가스가 처리 공간 내에 분사되면, 기판 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그는 각각의 온도 센서 지그가 배치된 지점에서의 온도를 측정한다.
각각의 온도 센서 지그에서의 온도 측정 결과를 비교하고, 기판과 일정 거리 이상 이격된 부분에 배치된 온도 센서 지그에서의 온도 측정 값이 일정 수준 이상 이하로 측정되는 경우, 1차적으로 해당 온도 센서 지그에 공기가 몰려있음을 확인할 수 있다.
처리 가스의 기류 방향을 보다 확실히 판단하기 위해, 해당 온도 센서 지그의 부근에 위치한 다른 온도 센서 지그에서의 온도와, 해당 온도 센서 지그에서의 온도를 비교하여 해당 온도 센서 지그에 기류의 집중 여부를 확인할 수 있다.
해당 온도 센서 지그에 기류가 집중되는 것으로 확인되는 경우, 알람을 발생시켜 기류의 불균일이 발생하였음을 알릴 수 있다.
또한, 해당 온도 센서 지그와 인접한 상부 배기 홀 또는 하부 배기 홀의 압력을 조절함으로써 처리 가스의 기류를 균일하게 제어할 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명에서 제공되는 도면은 본 발명의 최적의 실시예를 도시한 것에 불과하다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
5010 : 공정 챔버
5030 : 지지 유닛
5050 : 가스 공급 유닛
5070 : 배기 유닛
5090 : 제어기
5100 : 알람부
6000 : 온도 센서 지그

Claims (12)

  1. 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버와;
    상기 처리 공간으로 처리 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 처리 공간을 배기하는 배기 유닛; 및
    상기 기판의 상부면에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그;를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는,
    상기 배기 유닛을 제어하는 제어기;를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 챔버 내의 상기 처리 가스의 기류를 균일하게 하기 위해 배기 유닛의 배기를 조절하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 복수 개의 온도 센서 지그에서 측정된 온도 값을 통해 챔버 내에서의 처리 가스의 기류의 방향을 판단하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 복수 개의 온도 센서 지그 중 어느 하나인 제1 온도 센서 지그에서 측정된 온도가 일정 수준 이상으로 하강하는 경우,
    상기 제1 온도 센서 지그와 인접한 위치에 배치된 제2 온도 센서 지그의 온도와 상기 제1 온도 센서 지그에서 측정된 온도를 비교하여 상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는지 여부를 판단하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서 지그는
    상기 기판의 중심부와 일정 거리 이상 떨어진 부분에 위치하는 지그인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는 경우,
    상기 제1 온도 센서 지그와 가장 인접한 위치의 배기 홀에 압력을 인가하여
    상기 챔버 내의 기류를 균일하게 조절하는 기판 처리 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는
    상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는 경우 사용자에게 알리는 알람부;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    내부가 밀폐된 처리 공간에서 기판에 처리 가스를 공급하여 기판을 처리하되,
    상기 기판 상에 배치된 복수 개의 온도 센서 지그를 통해 상기 처리 공간 내의 기류의 방향을 판단하여, 상기 처리 가스의 불균일 분포 여부를 판단하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 온도 센서 지그 각각에서 온도를 측정하는 단계;
    상기 온도의 측정 결과를 통해 상기 처리 공간 내의 기류 방향을 판단하는 단계; 및
    상기 기판 상의 어느 한 부분에 기류가 밀집된 경우 해당 온도 센서 지그의 위치와 인접한 홀에 압력을 인가하여 챔버 내의 기류를 균일하게 조절하는 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측정 결과를 통해 상기 처리 공간 내의 기류 방향을 판단하는 단계;는,
    상기 복수 개의 온도 센서 지그 중 어느 하나인 제1 온도 센서 지그에서 측정된 온도가 일정 수준 이상으로 하강하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제1 온도 센서 지그와 인접한 위치에 배치된 제2 온도 센서 지그의 온도와 상기 제1 온도 센서 지그에서 측정된 온도를 비교하여 상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는지 여부를 판단하는 단계; 를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서 지그는 상기 기판의 중심부와 일정 거리 이상 떨어진 부분에 위치하는 지그인 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서 지그에서 공기가 밀집되는 경우 사용자에게 알람을 발생시키는 단계;를 더 포함하는 기판 처리 방법.
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