KR20210062128A - substrate processing apparatus - Google Patents

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KR20210062128A
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배윤성
김태중
강영일
김인호
박상길
임승규
조태영
최두철
최인수
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삼성전자주식회사
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Abstract

The present invention discloses a substrate processing apparatus. The apparatus comprises: a load port for accommodating a carrier for mounting a substrate; an etching apparatus comprising an electrostatic chuck including heater electrodes for heating the substrate and etching the substrate; a transport module disposed between the etching apparatus and the load port to transport the substrate; an interface module disposed between the transport module and the load port; an equipment forward-backward module disposed on one side of the interface module and keeping the substrate on standby; a critical dimension measuring device disposed in the equipment forward-backward module to measure the critical dimension of the substrate; and a control part connected to the critical dimension measuring device and the heater electrodes and controlling heating power provided to the heater electrodes according to the measured critical dimension. It is possible to improve the distribution of critical dimensions of the substrate.

Description

기판 처리 장치{substrate processing apparatus}Substrate processing apparatus

본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus.

일반적으로 반도체 소자는 다수의 단위 공정들에 의해 제조될 수 있다. 단위 공정들은 박막 증착 공정, 리소그래피 공정, 및 식각 공정을 포함할 수 있다. 박막 증착 공정과 식각 공정은 주로 플라즈마에 의해 수행될 수 있다. 플라즈마는 기판을 고온으로 처리(treat)할 수 있다. 박막의 증착 속도는 기판의 온도에 따라 변화될 수 있다. 또한, 기판의 식각 속도는 상기 기판의 온도에 따라 변화될 수 있다. In general, a semiconductor device can be manufactured by a number of unit processes. The unit processes may include a thin film deposition process, a lithography process, and an etching process. The thin film deposition process and the etching process may be mainly performed by plasma. Plasma can treat the substrate at a high temperature. The deposition rate of the thin film may vary depending on the temperature of the substrate. In addition, the etching rate of the substrate may be changed according to the temperature of the substrate.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기판의 임계치수 산포를 개선시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.An object to be solved by the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of improving the distribution of critical dimensions of a substrate.

본 발명은 기판 처리 장치를 개시한다. 그의 장치는, 기판을 탑재하는 캐리어를 수납하는 로드 포트; 상기 기판을 가열하는 히터 전극들을 구비하는 정전 척을 포함하고, 상기 기판을 식각하는 식각 장치; 상기 식각 장치와 상기 로드 포트 사이에 배치되어 상기 기판을 반송하는 반송 모듈; 상기 반송 모듈과 상기 로드 포트 사이에 배치되는 인터페이스 모듈; 상기 인터페이스 모듈의 일측에 배치되어 상기 기판을 대기시키는 설비 전후 모듈; 상기 설비 전후 모듈 내에 배치되어 상기 기판의 임계치수를 측정하는 임계치수 측정기; 및 상기 임계치수 측정기 및 상기 히터전극들에 연결되고, 상기 측정된 임계치수에 따라 상기 히터 전극들에 제공되는 히팅 파워를 제어하는 제어부를 포함한다.The present invention discloses a substrate processing apparatus. Its apparatus includes: a load port for receiving a carrier for mounting a substrate; An etching apparatus including an electrostatic chuck including heater electrodes heating the substrate and etching the substrate; A transfer module disposed between the etching device and the load port to transfer the substrate; An interface module disposed between the transfer module and the load port; A module before and after equipment that is disposed on one side of the interface module to wait for the substrate; A critical dimension measuring device disposed in the module before and after the facility to measure the critical dimension of the substrate; And a control unit connected to the critical dimension measuring device and the heater electrodes, and controlling heating power provided to the heater electrodes according to the measured critical dimension.

본 발명의 개념에 따른 기판 처리 장치의 측정기에 의해 검출된 기판의 임계치수에 따라 히터 전극들에 제공되는 히팅 파워를 제어하여 임계치수 산포를 개선시킬 수 있다. The distribution of the critical dimensions may be improved by controlling heating power provided to the heater electrodes according to the critical dimensions of the substrate detected by the measuring device of the substrate processing apparatus according to the concept of the present invention.

도 1은 본 발명의 발명의 개념에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 히터 전극들의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2의 히터 전극들의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 1의 II-II' 선상을 절취하여 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 1의 제어부에 의해 획득되는 제 1 내지 제 3 임계치수들을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 기판 처리 방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.1 is a view showing an example of a substrate processing apparatus according to the concept of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II′ of FIG. 1.
3 is a plan view showing an example of the heater electrodes of FIG. 2.
4 is a plan view illustrating an example of the heater electrodes of FIG. 2.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line II-II' of FIG. 1.
6 is a diagram showing first to third critical dimensions obtained by the control unit of FIG. 1.
7 is a flow chart showing an example of a substrate processing method of the present invention.

도 1은 본 발명의 발명의 개념에 따른 기판 처리 장치(100)의 일 예를 보여준다.1 shows an example of a substrate processing apparatus 100 according to the inventive concept of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 반도체 소자의 제조 장치일 수 있다. 일 예로, 기판 처리 장치(100)는 로드 포트(10), 인터페이스 모듈(20), 로드락 모듈(30), 반송 모듈(40), 식각 장치들(50), 에싱 장치(60), 설비 전후 모듈(Equipment Front End Module: 이하, EFEM, 70), 임계치수 측정기(80), 및 제어부(90)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 may be an apparatus for manufacturing a semiconductor device. As an example, the substrate processing apparatus 100 includes a load port 10, an interface module 20, a load lock module 30, a transfer module 40, an etching apparatus 50, an ashing apparatus 60, before and after a facility. A module (Equipment Front End Module: hereinafter, EFEM, 70), a critical dimension measuring device 80, and a control unit 90 may be included.

로드 포트(10)는 캐리어(12)를 수납할 수 있다. 캐리어(12)는 FOUP(Front Opening Unified Pod)를 포함할 수 있다. 캐리어(12)는 기판(W)을 탑재(storage)할 수 있다. 예를 들어, 캐리어(12)는 약 30개 내지 약 50개의 기판(W)을 탑재할 수 있다. The load port 10 may accommodate the carrier 12. The carrier 12 may include a Front Opening Unified Pod (FOUP). The carrier 12 can store the substrate W. For example, the carrier 12 may mount about 30 to about 50 substrates W.

인터페이스 모듈(20)은 로드 포트(10)와 로드락 모듈(30) 사이에 배치될 수 있다. 인터페이스 모듈(20)은 제 1 로봇 암(22)을 가질 수 있다. 제 1 로봇 암(22)은 기판(W)을 로드 포트(10) 내의 캐리어(12)와 로드락 모듈(30) 사이에 전달할 수 있다. The interface module 20 may be disposed between the load port 10 and the load lock module 30. The interface module 20 may have a first robot arm 22. The first robot arm 22 may transfer the substrate W between the carrier 12 in the load port 10 and the load lock module 30.

로드락 모듈(30)은 인터페이스 모듈(20)과 반송 모듈(40) 사이에 배치될 수 있다. 로드락 모듈(30)은 로드락 챔버일 수 있다.The load lock module 30 may be disposed between the interface module 20 and the transfer module 40. The load lock module 30 may be a load lock chamber.

반송 모듈(40)은 로드락 모듈(30)과 식각 장치들(50) 사이에 연결될 수 있다. 반송 모듈(40)은 제 2 로봇 암(42)을 가질 수 있다. 제 2 로봇 암(42)은 식각 장치들(50), 로드락 모듈(30), 및 에싱 장치(60) 내에 기판(W)을 제공할 수 있다. The transfer module 40 may be connected between the load lock module 30 and the etching devices 50. The transfer module 40 may have a second robot arm 42. The second robot arm 42 may provide the substrate W in the etching devices 50, the load lock module 30, and the ashing device 60.

식각 장치들(50)은 반송 모듈(40)에 연결될 수 있다. 로드락 모듈(30), 식각 장치들(50) 및 에싱 장치(60)는 반송 모듈(40)에 클러스터 타입으로 연결될 수 있다. 식각 장치들(50)은 기판(W)을 포토레지스트 패턴의 마스크 패턴에 따라 식각할 수 있다.The etching devices 50 may be connected to the transfer module 40. The load lock module 30, the etching devices 50, and the ashing device 60 may be connected to the transfer module 40 in a cluster type. The etching apparatuses 50 may etch the substrate W according to the mask pattern of the photoresist pattern.

도 2는 도 1의 I-I' 선상을 절취하여 보여준다.FIG. 2 is a cut-out view of the line I-I' of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 식각 장치들(50)은 ICP(Inductively Coupled Plasma) 식각 장치일 수 있다. 이와 달리, 식각 장치들(50)은 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 식각 장치일 수 있다. 일 예로, 식각 장치들(50)의 각각은 식각 챔버(510), 가스 공급부(520), 파워 전극들(530), 파워 공급부(540), 및 정전 척(550)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the etching devices 50 may be inductively coupled plasma (ICP) etching devices. Alternatively, the etching devices 50 may be capacitively coupled plasma (CCP) etching devices. As an example, each of the etching apparatuses 50 may include an etching chamber 510, a gas supply unit 520, power electrodes 530, a power supply unit 540, and an electrostatic chuck 550.

식각 챔버(510)는 기판(W)에 대해 외부로부터 독립된 공간을 제공할 수 있다. 식각 챔버(510)는 약 1X10-3Torr 내지 1X10-6Torr의 진공도를 가질 수 있다. 일 예로, 식각 챔버(510)는 하부 하우징(512), 및 상부 하우징(514)을 포함할 수 있다. 하부 하우징(512) 정전 척(550)을 둘러쌀 수 있다. 상부 하우징(514)은 하부 하우징(512) 상에 배치될 수 있다. 기판(W)이 식각 챔버(510) 내에 제공될 때, 하부 하우징(512)은 상부 하우징(514)으로부터 분리될 수 있다. 기판(W)이 정전 척(550) 상에 수납되면, 하부 하우징(512)은 상부 하우징(514)과 결합될 수 있다.The etching chamber 510 may provide a space independent from the outside for the substrate W. The etching chamber 510 may have a vacuum degree of about 1X10 -3 Torr to 1X10 -6 Torr. For example, the etching chamber 510 may include a lower housing 512 and an upper housing 514. The lower housing 512 may surround the electrostatic chuck 550. The upper housing 514 may be disposed on the lower housing 512. When the substrate W is provided in the etching chamber 510, the lower housing 512 may be separated from the upper housing 514. When the substrate W is received on the electrostatic chuck 550, the lower housing 512 may be coupled to the upper housing 514.

가스 공급부(520)는 상부 하우징(514)에 연결될 수 있다. 가스 공급부(520)는 식각 챔버(510) 내에 반응 가스(516)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 반응 가스(516)는 SF6, CH3, 또는 HF를 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.The gas supply unit 520 may be connected to the upper housing 514. The gas supply unit 520 may provide a reactive gas 516 in the etching chamber 510. For example, the reaction gas 516 may include SF 6 , CH 3 , or HF, and the present invention is not limited thereto.

파워 전극들(530)은 식각 챔버(510)의 상부 및 하부에 배치될 수 있다. 일예로, 파워 전극들(530)은 안테나(532), 바이어스 전극(534), 및 척킹 전극(536)을 포함할 수 있다. 안테나(532)는 상부 하우징(514) 상에 배치될 수 있다. 안테나(532)는 소스 파워(541)를 이용하여 식각 챔버(510) 내에 원격으로 플라즈마를 유도할 수 있다. 바이어스 전극(534)은 정전 척(550) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 바이어스 전극(534)은 척 베이스일 수 있다. 바이어스 전극(534)은 바이어스 파워(543)를 이용하여 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킬 수 있다. 기판(W)의 식각 속도는 바이어스 파워(543)에 비례하여 증가할 수 있다. 척킹 전극(536)은 바이어스 전극(534) 상의 정전 척(550) 내에 배치될 수 있다. 척킹 전극(536)은 척킹 전압(545)을 이용하여 기판(W)을 정전 척(550) 상에 고정시킬 수 있다.The power electrodes 530 may be disposed above and below the etching chamber 510. For example, the power electrodes 530 may include an antenna 532, a bias electrode 534, and a chucking electrode 536. The antenna 532 may be disposed on the upper housing 514. The antenna 532 may remotely induce plasma in the etching chamber 510 by using the source power 541. The bias electrode 534 may be disposed in the electrostatic chuck 550. For example, the bias electrode 534 may be a chuck base. The bias electrode 534 may concentrate plasma onto the substrate W by using the bias power 543. The etching rate of the substrate W may increase in proportion to the bias power 543. The chucking electrode 536 may be disposed in the electrostatic chuck 550 on the bias electrode 534. The chucking electrode 536 may fix the substrate W on the electrostatic chuck 550 by using the chucking voltage 545.

파워 공급부(540)는 안테나(532), 바이어스 전극(534), 및 척킹 전극(536)에 연결될 수 있다. 일 예로, 파워 공급부(540)는 소스 파워 공급부(542), 바이어스 파워 공급부(544), 및 척킹 파워 공급부(546)를 포함할 수 있다. The power supply unit 540 may be connected to the antenna 532, the bias electrode 534, and the chucking electrode 536. For example, the power supply unit 540 may include a source power supply unit 542, a bias power supply unit 544, and a chucking power supply unit 546.

소스 파워 공급부(542)는 안테나(532)에 연결될 수 있다. 소스 파워 공급부(542)는 소스 파워(541)를 안테나(532)에 공급할 수 있다. 바이어스 파워 공급부(544)는 바이어스 전극(534)에 연결될 수 있다 바이어스 파워 공급부(544)는 바이어스 파워(543)를 바이어스 전극(534)에 제공할 수 있다. 척킹 파워 공급부(546)는 척킹 전극(536)에 연결될 수 있다. 척킹 파워 공급부(546)는 척킹 전압(545)을 척킹 전극(536)에 공급할 수 있다. The source power supply 542 may be connected to the antenna 532. The source power supply unit 542 may supply source power 541 to the antenna 532. The bias power supply unit 544 may be connected to the bias electrode 534. The bias power supply unit 544 may provide bias power 543 to the bias electrode 534. The chucking power supply 546 may be connected to the chucking electrode 536. The chucking power supply unit 546 may supply the chucking voltage 545 to the chucking electrode 536.

정전 척(550)은 하부 하우징(512)의 하부 내에 배치될 수 있다. 정전 척(550)은 척킹 전압(545)을 이용하여 기판(W)을 고정할 수 있다. 일 예로, 정전 척(550)은 절연층(552)과 상기 절연층(552) 내의 히터 전극들(554)을 포함할 수 있다.The electrostatic chuck 550 may be disposed under the lower housing 512. The electrostatic chuck 550 may fix the substrate W using the chucking voltage 545. For example, the electrostatic chuck 550 may include an insulating layer 552 and heater electrodes 554 in the insulating layer 552.

절연층(552)은 바이어스 전극(534) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 절연층(552)은 세라믹 디스크를 포함할 수 있다. 척킹 전극(536)은 절연층(552) 내에 배치될 수 있다.The insulating layer 552 may be disposed on the bias electrode 534. For example, the insulating layer 552 may include a ceramic disk. The chucking electrode 536 may be disposed in the insulating layer 552.

히터 전극들(554)은 척킹 전극(536)과 바이어스 전극(534) 사이의 절연층(552) 내에 배치될 수 있다. 히터 전극들(554)은 히팅 파워(94)를 이용하여 기판(W)을 가열할 수 있다. The heater electrodes 554 may be disposed in the insulating layer 552 between the chucking electrode 536 and the bias electrode 534. The heater electrodes 554 may heat the substrate W by using the heating power 94.

도 3은 도 2의 히터 전극들(554)의 일 예를 보여준다.3 shows an example of the heater electrodes 554 of FIG. 2.

도 3을 참조하면, 히터 전극들(554)은 링 모양을 가질 수 있다. 일 에로, 히터 전극들(554)은 제 1 내지 제 4 링 전극들(554a, 554b, 554c, 554d)을 포함할 수 있다. 제 1 링 전극(554a)은 평면적인 관점에서 정전 척(550)의 중심에 배치될 수 있다. 제 1 링 전극(554a)은 기판(W)의 중심을 가열할 수 있다. 제 2 링 전극(554b)은 제 1 링 전극(554a)의 외곽에 배치될 수 있다. 제 2 링 전극(554b)은 제 1 링 전극(554a)을 둘러쌀 수 있다. 제 3 링 전극(554c)은 제 2 링 전극(554b)의 외곽에 배치될 수 있다. 제 3 링 전극(554c)은 제 2 링 전극(554b)을 둘러쌀 수 있다. 제 2 링 전극(554b) 및 제 3 링 전극(554c)은 기판(W)의 중심과 가장자리 사이의 중간을 가열할 수 있다. 제 4 링 전극(554d)은 제 3 링 전극(554c) 외곽의 정전 척(550)의 가장자리에 배치될 수 있다. 제 4 링 전극(554d)은 제 3 링 전극(554c)을 둘러쌀 수 있다. 제 4 링 전극(554d)은 기판(W)의 가장자리를 가열할 수 있다. Referring to FIG. 3, heater electrodes 554 may have a ring shape. For one thing, the heater electrodes 554 may include first to fourth ring electrodes 554a, 554b, 554c, and 554d. The first ring electrode 554a may be disposed at the center of the electrostatic chuck 550 in a plan view. The first ring electrode 554a may heat the center of the substrate W. The second ring electrode 554b may be disposed outside the first ring electrode 554a. The second ring electrode 554b may surround the first ring electrode 554a. The third ring electrode 554c may be disposed outside the second ring electrode 554b. The third ring electrode 554c may surround the second ring electrode 554b. The second ring electrode 554b and the third ring electrode 554c may heat the middle between the center and the edge of the substrate W. The fourth ring electrode 554d may be disposed at the edge of the electrostatic chuck 550 outside the third ring electrode 554c. The fourth ring electrode 554d may surround the third ring electrode 554c. The fourth ring electrode 554d may heat the edge of the substrate W.

도 4는 도 2의 히터 전극들(554)의 일 예를 보여준다.4 shows an example of the heater electrodes 554 of FIG. 2.

도 4를 참조하면, 히터 전극들(554)은 부채꼴 모양을 가질 수 있다. 일 예로, 히터 전극들(554)은 외부 섹터 전극들(556) 및 내부 섹터 전극들(558)을 포함할 수 있다. 외부 섹터 전극들(556)은 정전 척(550)의 가장자리 상에 배치될 수 있다. 외부 섹터 전극들(556)은 기판(W)의 가장자리를 가열할 수 있다. 내부 섹터 전극들(558)은 정전 척(550)의 반지름(R) 방향으로 외부 섹터 전극들(556) 사이에 배치될 있다. 내부 섹터 전극들(558)은 기판(W)의 중심을 가열할 수 있다.Referring to FIG. 4, heater electrodes 554 may have a fan shape. For example, the heater electrodes 554 may include external sector electrodes 556 and internal sector electrodes 558. The external sector electrodes 556 may be disposed on the edge of the electrostatic chuck 550. The outer sector electrodes 556 may heat the edge of the substrate W. The inner sector electrodes 558 may be disposed between the outer sector electrodes 556 in the radial (R) direction of the electrostatic chuck 550. The internal sector electrodes 558 may heat the center of the substrate W.

다시 도 1을 참조하면, 에싱 장치(60)는 식각 장치들(50)에 인접하여 반송 모듈(40)에 연결될 수 있다. 에싱 장치(60)는 식각 공정이 완료된 기판(W) 상의 포토레지스트 패턴을 제거할 수 있다. 예를 들어, 에싱 장치(60)는 리모트 플라즈마를 이용하여 포토레지스트를 제거할 수 있다. 반송 모듈(40)의 제 2 로봇 암(42)는 기판(W)을 인터페이스 모듈(20)의 제 1 로봇 암(22)에 전달할 수 있다. 제 1 로봇 암(22)은 기판(W)을 EFEM(70)에 제공할 수 있다. Referring back to FIG. 1, the ashing device 60 may be connected to the conveying module 40 adjacent to the etching devices 50. The ashing device 60 may remove the photoresist pattern on the substrate W on which the etching process has been completed. For example, the ashing device 60 may remove photoresist using a remote plasma. The second robot arm 42 of the transfer module 40 may transfer the substrate W to the first robot arm 22 of the interface module 20. The first robot arm 22 may provide the substrate W to the EFEM 70.

EFEM(70)은 인터페이스 모듈(20)의 일측에 배치될 수 있다. EFEM(70)은 기판(W)을 일시적으로 대기시킬 수 있다. EFEM(70)은 외부의 대기압과 인터페이스 모듈(20)의 진공압을 완충시킬 수 있다. The EFEM 70 may be disposed on one side of the interface module 20. The EFEM 70 may temporarily wait for the substrate W. The EFEM 70 may buffer external atmospheric pressure and vacuum pressure of the interface module 20.

임계치수 측정기(80)는 EFEM(70) 내에 배치될 수 있다. 임계치수 측정기(80)는 기판(W) 상의 패턴들(102)의 임계치수들을 측정할 수 있다. 예를 들어, 임계치수 측정기(80)는 엘립소미터(ellipsometer)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 임계치수 측정기(80)는 전자현미경을 포함할 수 있다.The critical dimension measuring device 80 may be disposed within the EFEM 70. The critical dimension measuring device 80 may measure critical dimensions of the patterns 102 on the substrate W. For example, the critical dimension measuring device 80 may include an ellipsometer. Alternatively, the critical dimension measuring device 80 may include an electron microscope.

도 5는 도 1의 II-II' 선상을 절취하여 보여준다.5 is a cut-away view of the line II-II' of FIG. 1.

도 5를 참조하면, 임계치수 측정기(80)는 스테이지(81), 광원(82), 편광자(84), 제 1 미러(85), 제 2 미러(86), 분석자(analyzer, 87), 및 광 센서(88)를 포함할 수 있다.5, the critical dimension measuring device 80 includes a stage 81, a light source 82, a polarizer 84, a first mirror 85, a second mirror 86, an analyzer 87, and An optical sensor 88 may be included.

스테이지(81)는 기판(W)을 수납할 수 있다. 스테이지(81)는 제 1 방향(X) 또는 제 2 방향(Y)으로 기판(W)을 이동시킬 수 있다. The stage 81 can accommodate the substrate W. The stage 81 may move the substrate W in the first direction X or the second direction Y.

광원(82)은 레이저 빔(83)을 생성한다. 광원(82)은 티타늄 사파이어 레이저를 포함할 수 있다. 레이저 빔(83)은 약 980nm의 파장을 가질 수 있다.The light source 82 produces a laser beam 83. The light source 82 may include a titanium sapphire laser. The laser beam 83 may have a wavelength of about 980 nm.

편광자(84)는 스테이지(81)와 광원(82) 사이에 배치될 수 있다. 편광자(84)는 레이저 빔(83)을 편광시킬 수 있다. 레이저 빔(83)은 원 편광 또는 타원 편광을 가질 수 있다.The polarizer 84 may be disposed between the stage 81 and the light source 82. The polarizer 84 may polarize the laser beam 83. The laser beam 83 may have circular polarization or elliptical polarization.

제 1 미러(85)는 편광자(84)와 스테이지(81) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 미러(85)는 레이저 빔(83)을 기판(W)에 반사할 수 있다. 제 1 미러(85)는 광원(82) 및 편광자(84)를 제 3 방향(Z)으로 배치시켜 EFEM(70)의 공간적 제약을 감소시킬 수 있다.The first mirror 85 may be disposed between the polarizer 84 and the stage 81. The first mirror 85 may reflect the laser beam 83 onto the substrate W. The first mirror 85 may reduce the spatial limitation of the EFEM 70 by arranging the light source 82 and the polarizer 84 in the third direction Z.

제 2 미러(86)는 제 1 미러(85)와 마주하여 배치될 수 있다. 제 2 미러(86)는 반사된 레이저 빔(83)을 수신하여 분석자(87)에 제공할 수 있다. 제 2 미러(86)는 분석자(87) 및 센서(88)를 제 3 방향(Z)으로 배치시켜 EFEM(70)의 공간적 제약을 감소시킬 수 있다.The second mirror 86 may be disposed facing the first mirror 85. The second mirror 86 may receive the reflected laser beam 83 and provide it to the analyst 87. The second mirror 86 may reduce the spatial limitation of the EFEM 70 by arranging the analyzer 87 and the sensor 88 in the third direction Z.

분석자(87)는 제 2 미러(86)와 센서(88) 사이에 배치될 수 있다. 분석자(87)는 편광 방향에 따라 반사된 레이저 빔(83)을 선택적으로 투과시킬 수 있다. 분석자(87)는 편광자(84)와 다른 방향의 레이저 빔(83)을 흡수할 수 있다. The analyst 87 may be disposed between the second mirror 86 and the sensor 88. The analyst 87 may selectively transmit the reflected laser beam 83 according to the polarization direction. The analyzer 87 may absorb the laser beam 83 in a different direction from the polarizer 84.

광 센서(88)는 분석자(87) 상에 배치될 수 있다. 광 센서(88)는 투과된 레이저 빔(83)을 검출하여 기판(W)의 이미지를 획득할 수 있다. The optical sensor 88 may be disposed on the analyzer 87. The optical sensor 88 may detect the transmitted laser beam 83 to obtain an image of the substrate W.

다시 도 1을 참조하면, 온도 센서(92)가 정전 척(550) 내에 제공될 수 있다. 온도 센서(92)는 제어부(90)에 연결될 수 있다. 제어부(90)는 온도 센서(92)의 온도 검출 신호를 이용하여 정전 척(550)의 온도를 획득할 수 있다.Referring back to FIG. 1, a temperature sensor 92 may be provided in the electrostatic chuck 550. The temperature sensor 92 may be connected to the control unit 90. The controller 90 may acquire the temperature of the electrostatic chuck 550 by using the temperature detection signal of the temperature sensor 92.

또한, 제어부(90)는 임계치수 측정기(80) 및 히터 전극들(554)에 연결될 수 있다. 일 예로, 제어부(90)는 획득된 기판(W)의 이미지를 이용하여 임계치수들을 획득하고, 임계치수들에 근거하여 히터 전극들(554)에 제공되는 히팅 파워(94)를 제어할 수 있다. In addition, the control unit 90 may be connected to the critical dimension measuring device 80 and the heater electrodes 554. For example, the controller 90 may acquire critical dimensions using the obtained image of the substrate W, and control the heating power 94 provided to the heater electrodes 554 based on the critical dimensions. .

도 6은 도 1의 제어부(90)에 의해 획득되는 제 1 내지 제 3 임계치수들(CD1, CD2, CD3)을 보여준다.6 shows first to third critical dimensions CD1, CD2, and CD3 obtained by the controller 90 of FIG. 1.

도 6을 참조하면, 제어부(90)는 기판(W) 상의 패턴들(102)의 위치에 따라 제 1 내지 제 3 임계치수들(CD1, CD2, CD3)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 패턴들(102)은 라인 패턴일 수 있다. 이와 달리, 패턴들(102)은 트렌치 패턴, 및 콘택 패턴을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제 1 임계치수(CD1)는 기판(W)의 중심에서 획득될 수 있다. 제 2 임계 치수(CD2)는 기판(W)의 중심과 가장자리 사이에서 획득될 수 있다. 제 3 임계 치수(CD3)는 기판(W)의 가장자리에서 획득될 수 있다. Referring to FIG. 6, the controller 90 may obtain first to third critical dimensions CD1, CD2, and CD3 according to the positions of the patterns 102 on the substrate W. For example, the patterns 102 may be line patterns. Alternatively, the patterns 102 may include a trench pattern and a contact pattern, and the present invention is not limited thereto. The first critical dimension CD1 may be obtained at the center of the substrate W. The second critical dimension CD2 may be obtained between the center and the edge of the substrate W. The third critical dimension CD3 may be obtained at the edge of the substrate W.

제어부(90)는 제 1 내지 제 3 임계치수들(CD1, CD2, CD3)에 근거하여 히터 전극들(554)에 제공되는 히팅 파워를 제어할 수 있다. 제어부(90)는 제 1 내지 제 3 임계치수들(CD1, CD2, CD3)을 기준 임계치수와 비교하여 히터 전극들(554)의 히팅 파워를 제어할 수 있다. 제 1 내지 제 3 임계치수들(CD1, CD2, CD3)dl 기준 임계치수와 다를 경우, 임계치수 산포는 악화될 수 있다. 제 1 임계치수(CD1)가 기준 임계치수보다 높으면, 제어부(90)는 제 1 히터 전극(564a)의 히팅 파워를 감소시킬 수 있다. 제 1 임계치수(CD1)가 기준 임계치수보다 낮으면, 제어부(90)는 제 1 히터 전극(564a)의 히팅 파워를 증가시킬 수 있다. 따라서, 임계치수 산포(uniformity)는 개선될 수 있다. The controller 90 may control heating power provided to the heater electrodes 554 based on the first to third critical dimensions CD1, CD2, and CD3. The controller 90 may control the heating power of the heater electrodes 554 by comparing the first to third critical dimensions CD1, CD2, and CD3 with a reference critical dimension. When the first to third critical dimensions CD1, CD2, and CD3 are different from the reference critical dimensions, the distribution of the critical dimensions may be deteriorated. When the first critical dimension CD1 is higher than the reference critical dimension, the controller 90 may reduce the heating power of the first heater electrode 564a. When the first critical dimension CD1 is lower than the reference critical dimension, the controller 90 may increase the heating power of the first heater electrode 564a. Thus, the critical dimension uniformity can be improved.

이와 같이 구성된 본 발명의 기판 처리 장치(100)를 이용한 기판 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.A substrate processing method using the substrate processing apparatus 100 of the present invention configured as described above will be described as follows.

도 7은 본 발명의 기판 처리 방법의 일 예를 보여준다.7 shows an example of a substrate processing method of the present invention.

도 7을 참조하면, 제어부(90)는 식각 장치들(50)의 제어값을 설정한다(S10). 예를 들어, 제어부(90)는 히팅 파워(94)의 제어 값을 설정할 수 있다. 히팅 파워(94)의 제어 값은 기준 임계치수와 제 1 내지 제 3 임계치수들(CD1, CD2, CD3)에 따라 결정될 수 있다. Referring to FIG. 7, the controller 90 sets control values of the etching devices 50 (S10). For example, the controller 90 may set a control value of the heating power 94. The control value of the heating power 94 may be determined according to the reference threshold dimension and the first to third threshold dimensions CD1, CD2, and CD3.

다음, 식각 장치들(50)은 기판(W)의 식각 공정을 수행한다(S20). 기판(W)은 식각 챔버(510) 내의 정전 척(550) 상에 제공될 수 있다. 가스 공급부(520)는 반응 가스(516)를 식각 챔버(510) 내에 제공할 수 있다. 소스 파워 공급부(542)는 소스 파워(541)를 안테나(532)에 제공하여 식각 챔버(510) 내에 플라즈마를 유도할 수 있다. 바이어스 파워 공급부(544)는 바이어스 파워(543)를 바이어스 전극(534)에 제공하여 플라즈마를 기판(W)에 집중시킬 수 있다. 기판(W)은 바이어스 파워(543)에 비례하여 식각될 수 있다. 기판(W)의 식각 공정이 완료되면, 반송 모듈(40)의 제 2 로봇 암(42)은 기판(W)을 에싱 장치(60)에 제공할 수 있다. 에싱 장치(60)는 기판(W) 상의 포토레지스트 패턴을 제거할 수 있다. 제 2 로봇 암(42)은 기판(W)을 인터페이스 모듈(20)의 제 1 로봇 암(22)에 전달할 수 있다. 제 1 로봇 암(22)은 기판(W)을 EFEM(70) 내의 임계치수 측정기(80)의 스테이지(81) 상에 제공할 수 있다.Next, the etching apparatuses 50 perform an etching process of the substrate W (S20). The substrate W may be provided on the electrostatic chuck 550 in the etching chamber 510. The gas supply unit 520 may provide a reactive gas 516 in the etching chamber 510. The source power supply unit 542 may provide source power 541 to the antenna 532 to induce plasma in the etching chamber 510. The bias power supply unit 544 may provide bias power 543 to the bias electrode 534 to concentrate plasma on the substrate W. The substrate W may be etched in proportion to the bias power 543. When the etching process of the substrate W is completed, the second robot arm 42 of the transfer module 40 may provide the substrate W to the ashing device 60. The ashing device 60 may remove the photoresist pattern on the substrate W. The second robot arm 42 may transfer the substrate W to the first robot arm 22 of the interface module 20. The first robot arm 22 may provide the substrate W on the stage 81 of the critical dimension measuring device 80 in the EFEM 70.

그 다음, 임계 치수 측정기(80)는 기판(W) 상의 패턴들(102)의 임계치수를 측정한다(S30). 예를 들어, 임계 치수 측정기(80)는 기판(W)의 위치에 따라 제 1 내지 제 3 임게치수들(CD1, CD2, CD3)을 측정할 수 있다. Then, the critical dimension measuring device 80 measures the critical dimensions of the patterns 102 on the substrate W (S30). For example, the critical dimension measuring device 80 may measure the first to third threshold dimensions CD1, CD2, and CD3 according to the position of the substrate W.

그 후, 제어부(90)는 임계치수에 근거하여 기판(W)의 위치별 제어값을 계산한다(S40). 제어부(90)는 제 1 내지 제 3 임계치수들(CD1, CD2, CD3)을 기준 임계치수와 비교할 수 있다. 제어부(90)는 제 1 내지 제 3 임계치수들(CD1, CD2, CD3)과 기준 임계치수의 차이 값들을 계산하고, 상기 차이 값들에 대응되는 히팅 파워(94)를 계산할 수 있다. After that, the control unit 90 calculates a control value for each position of the substrate W based on the critical dimension (S40). The controller 90 may compare the first to third critical dimensions CD1, CD2, and CD3 with a reference critical dimension. The controller 90 may calculate difference values between the first to third critical dimensions CD1, CD2, and CD3 and a reference critical dimension, and calculate a heating power 94 corresponding to the difference values.

그리고, 제어부(90)는 제어 값에 따라 후속 공정을 제어한다(S50). 예를 들어, 제어부(90)는 후속의 식각 공정에서 계산된 히팅 파워(94)를 히터 전극들(554)에 제공할 수 있다. 식각 공정이 완료된 기판(W)의 임계치수 산포는 개선될 수 있다.Then, the control unit 90 controls the subsequent process according to the control value (S50). For example, the controller 90 may provide the heating power 94 calculated in a subsequent etching process to the heater electrodes 554. The distribution of the critical dimensions of the substrate W on which the etching process has been completed may be improved.

마지막으로, 공정 모니터링을 종료할 것인지를 판별한다(S60). 공정 모니터링을 종료하지 않을 경우, 식각 공정을 수행하는 단계(S20), 임계치수를 측정하는 단계(S30), 기판(W)의 위치별 제어값을 계산하는 단계(S40), 및 제어 값에 따라 후속 공정을 제어하는 단계(S50)는 반복될 수 있다. Finally, it is determined whether to end the process monitoring (S60). When the process monitoring is not finished, performing an etching process (S20), measuring a critical dimension (S30), calculating a control value for each position of the substrate (W) (S40), and according to the control value. The step of controlling the subsequent process (S50) may be repeated.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, embodiments have been disclosed in the drawings and specifications. Although specific terms have been used herein, these are only used for the purpose of describing the present invention, and are not used to limit the meaning or the scope of the present invention described in the claims. Therefore, those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (10)

기판을 탑재하는 캐리어를 수납하는 로드 포트;
상기 기판을 가열하는 히터 전극들을 구비하는 정전 척을 포함하고, 상기 기판을 식각하는 식각 장치;
상기 식각 장치와 상기 로드 포트 사이에 배치되어 상기 기판을 반송하는 반송 모듈;
상기 반송 모듈과 상기 로드 포트 사이에 배치되는 인터페이스 모듈;
상기 인터페이스 모듈의 일측에 배치되어 상기 기판을 대기시키는 설비 전후 모듈;
상기 설비 전후 모듈 내에 배치되어 상기 기판의 임계치수를 측정하는 임계치수 측정기; 및
상기 임계치수 측정기 및 상기 히터전극들에 연결되고, 상기 측정된 임계치수에 따라 상기 히터 전극들에 제공되는 히팅 파워를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치.
A load port for receiving a carrier on which a substrate is mounted;
An etching apparatus including an electrostatic chuck including heater electrodes for heating the substrate, and etching the substrate;
A transfer module disposed between the etching device and the load port to transfer the substrate;
An interface module disposed between the transfer module and the load port;
A module before and after equipment that is disposed on one side of the interface module to wait for the substrate;
A critical dimension measuring device disposed in the module before and after the facility to measure the critical dimension of the substrate; And
A substrate processing apparatus comprising a control unit connected to the critical dimension measuring device and the heater electrodes, and controlling heating power provided to the heater electrodes according to the measured critical dimension.
 제 1 항에 있어서,
상기 임계치수 측정기는 엘립소미터를 포함하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The critical dimension measuring device includes an ellipsometer.
 제 1 항에 있어서,
상기 임계치수 측정기는:
상기 기판을 수납하는 스테이지;
상기 기판에 제공되는 레이저 빔을 생성하는 광원;
상기 광원과 상기 스테이지 사이에 배치되고, 상기 레이저 빔을 편광시켜 상기 기판에 제공하는 편광기;
상기 기판에서 반사되는 상기 레이저 빔을 투과시키는 분석자; 및
상기 분석자에서 투과되는 상기 레이저 빔을 검출하는 센서를 포함하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The critical dimension meter:
A stage accommodating the substrate;
A light source for generating a laser beam provided on the substrate;
A polarizer disposed between the light source and the stage, and polarizing the laser beam to provide it to the substrate;
An analyzer that transmits the laser beam reflected from the substrate; And
A substrate processing apparatus comprising a sensor for detecting the laser beam transmitted by the analyzer.
 제 3 항에 있어서,
상기 임계치수 측정기는:
상기 편광기와 상기 스테이지 사이에 배치되어 상기 레이저 빔을 상기 기판에 반사하는 제 1 미러; 및
상기 스테이지와 상기 분석자 사이에 배치되어 상기 레이저 빔을 상기 기판에서 반사된 상기 레이저 빔을 상기 분석자에 반사하는 제 2 미러를 더 포함하는 기판 처리 장치.
The method of claim 3,
The critical dimension meter:
A first mirror disposed between the polarizer and the stage to reflect the laser beam onto the substrate; And
A substrate processing apparatus further comprising a second mirror disposed between the stage and the analyzer to reflect the laser beam reflected from the substrate to the analyzer.
 제 1 항에 있어서,
상기 반송 모듈에 연결되어 상기 기판 상의 포토레지스트를 제거하는 에싱 장치를 더 포함하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The substrate processing apparatus further comprises an ashing device connected to the transfer module to remove the photoresist on the substrate.
 제 1 항에 있어서
상기 히터 전극들은 링 모양을 갖는 기판 처리 장치.
The method of claim 1
The heater electrodes have a ring shape.
 제 1 항에 있어서
상기 히터 전극들은:
상기 정전 척의 중심에 배치된 제 1 링 전극; 및
상기 정전 척의 가장자리에 배치되어 상기 제 1 링 전극을 둘러싸는 제 2 링 전극을 포함하는 기판 차리 장치.
The method of claim 1
The heater electrodes are:
A first ring electrode disposed at the center of the electrostatic chuck; And
And a second ring electrode disposed at an edge of the electrostatic chuck and surrounding the first ring electrode.
 제 1 항에 있어서,
상기 히터 전극들은 부채꼴 모양을 갖는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The heater electrodes have a fan shape.
 제 1 항에 있어서,
상기 히터 전극들은:
상기 정전 척의 가장자리 내에 배치된 외부 섹터 전극들: 및
상기 외부 섹터 전극들 사이의 상기 정전 척의 중심 내에 배치된 내부 섹터 전극들을 포함하는 기판 처리 장치.
The method of claim 1,
The heater electrodes are:
External sector electrodes disposed within the edge of the electrostatic chuck: and
A substrate processing apparatus comprising internal sector electrodes disposed in the center of the electrostatic chuck between the external sector electrodes.
 제 1 항에 있어서,
상기 정전 척은 상기 히터 전극들을 둘러싸는 절연 층을 더 포함하는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
The electrostatic chuck further includes an insulating layer surrounding the heater electrodes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20240020086A (en) 2022-08-05 2024-02-14 동국대학교 산학협력단 Osteoarthritis mimetics comprising 3 dimension co-culture system

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