KR20230101644A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20230101644A
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 이미지 정보를 획득하는 촬상 유닛; 및 제어기를 포함하고, 지지 유닛은, 기판을 승강 시키는 리프트 핀; 및 리프트 핀을 승하강 시키는 승강 부재를 포함하고, 제어기는, 기판이 리프트 핀 상에 놓일 때 이미지 정보를 기반으로 기판의 중심점을 산출하고 기판의 중심점과 기 설정된 기판의 중심점을 비교하여 기판의 틀어짐 정도를 산출할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위하여, 기판에 증착, 도포, 현상, 식각, 세정 등과 같은 단위 공정들을 순차적 또는 반복적으로 처리한다. 이와 같은 단위 공정들을 처리하는 기판 처리 장치는 챔버 내부에 기판이 안착되는 플레이트를 구비한다. 플레이트에는 기판을 지지하는 복수 개의 리프트 핀들이 일정한 간격으로 배치된다. 또 플레이트는 기판을 고정시키기 위해, 클램프 또는 진공을 이용하거나, 정전기력을 이용하여 기판을 고정시킨다.
도 1을 참조하면, 일반적인 기판 처리 장치는 챔버(미도시됨) 내부에 기판(W)이 안착되는 정전척(Electro Static Chuck : ESC)(1)을 구비한다. 정전척(1)은 기판(W)을 상부면에 안착하고, 상부면으로부터 기판(W)을 분리, 지지하기 위한 복수 개의 리프트 핀(2)들이 상호 일정한 간격으로 배치된다. 정전척(1)은 리프트 핀(2)들은 설치하기 위한 복수 개의 핀홀(3)들을 제공한다. 핀홀(3)들 각각은 설치된 리프트 핀(2)이 상하로 이동될 수 있도록 정전척(1)을 상하로 수직 관통된다. 리프트 핀(2)은 구동 부재(4)에 의해 승하강된다.
리프트 핀(2)들의 얼라인이 틀어지거나, 기판(W)을 반송하는 로봇의 위치가 틀어진 경우, 리프트 핀(2) 상에 놓이는 기판(W)이 틀어지게 된다. 기판(W)이 틀어진 채로 공정이 수행되면, 기판(W) 처리의 결과가 균일하지 않거나 기판(W)을 정비하기 위한 시간이 소요된다. 이는 공정 수율에 악영향을 미친다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판이 정 위치에 놓였는지 여부를 알 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 위치를 기반으로 기판을 챔버로 반송하는 로봇을 티칭할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는, 일 실시예에 있어서, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 이미지 정보를 획득하는 촬상 유닛; 및 제어기를 포함하고, 지지 유닛은, 기판을 승강 시키는 리프트 핀; 및 리프트 핀을 승하강 시키는 승강 부재를 포함하고, 제어기는, 기판이 리프트 핀 상에 놓일 때 이미지 정보를 기반으로 기판의 중심점을 산출하고 기판의 중심점과 기 설정된 기판의 중심점을 비교하여 기판의 틀어짐 정도를 산출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 촬상 유닛은, 처리 공간 내에 서로 다른 위치에 설치되는 복수 개의 카메라를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기 설정된 기판의 중심점은, 기판을 처리하기 전, 공정 챔버 내로 반입된 기판이 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 이미지를 기반으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어기는, 기판의 처리가 끝난 후 기판을 공정 챔버 외부로 반출하기 이전에 기판이 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하도록 승강 부재 및 촬상 유닛을 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어기는, 기판이 공정 챔버 내로 반입되어 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 제1 이미지와, 기판의 처리가 끝난 후 기판을 공정 챔버 외부로 반출하기 이전에 기판이 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 제2 이미지를 비교하여, 기판의 틀어짐 정도를 확인하고 기판의 틀어짐 정도를 기반으로 후속 기판의 투입 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어기는, i) 리프트 핀이 기판을 지지 유닛에 안착시킨 상태 ii) 리프트 핀이 기판을 제1높이로 들어올린 상태 iii) 리프트 핀이 기판을 제2높이로 들어올린 상태 중 적어도 어느 하나의 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하도록 승강 부재 및 촬상 유닛을 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기판이 놓이는 핸드를 가지며, 기판을 공정 챔버로 반송하는 반송 로봇;을 더 포함하고, 제어기는, 기판의 중심점을 산출하여 기 설정된 기판의 중심점과 비교하여 이를 기반으로 핸드의 반송 위치를 티칭할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제어기가 산출한 기판의 중심점이 기 설정된 기판의 중심점을 소정 범위 이상 벗어난 경우 알람을 발생시키는 알람 장치를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및 가스를 플라즈마로 여기시키는 플라즈마 소스;를 더 포함하고, 지지 유닛은 정전기력으로 기판을 고정하는 정전척으로 제공될 수 있다.
또한 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시예에 있어서, 지지 유닛에 제공된 리프트 핀 상에 기판이 놓일 때 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 기판의 중심점을 산출하고 기판의 중심점과 기 설정된 기판의 중심점을 비교하여 기판의 틀어짐 정도를 산출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기 설정된 기판의 중심점은 기판의 처리 전 기판이 공정 챔버 내로 반입되어 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기판의 처리가 끝난 후 기판을 공정 챔버 외부로 반출하기 이전에 기판이 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기판이 공정 챔버 내로 반입되어 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 제1 이미지와, 기판의 처리가 끝난 후 기판을 공정 챔버 외부로 반출하기 이전에 기판이 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 제2 이미지를 비교하여, 기판의 틀어짐 정도를 확인하고 기판의 틀어짐 정도를 기반으로 후속 기판의 투입 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, i) 리프트 핀이 기판을 지지 유닛에 안착시킨 상태 ii) 리프트 핀이 기판을 제1높이로 들어올린 상태 iii) 리프트 핀이 기판을 제2높이로 들어올린 상태 중 적어도 어느 하나의 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기판의 중심점을 산출하여 기 설정된 기판의 중심점과 비교하여 이를 기반으로 기판을 공정 챔버로 반송하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기판의 중심점이 기 설정된 기판의 중심점을 소정 범위 이상 벗어난 경우 알람을 발생시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 기판의 처리는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 처리일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 지지 유닛은 정전기력으로 기판을 고정하도록 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판이 정 위치에 놓였는지 여부를 알 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판의 위치를 기반으로 기판을 챔버로 반송하는 로봇을 티칭할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면들으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 공정 모듈을 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 플로우 차트를 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명의 실시예에서는 플라즈마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 챔버 내에 플라즈마를 공급하여 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(10), 로딩 모듈(30), 그리고 공정 모듈(20)을 가지고, 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 버퍼 유닛(2000)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 로딩 모듈(30), 그리고 공정 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 복수 개의 기판들(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18), 버퍼 유닛(2000), 그리고 로딩 모듈(30) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다.
또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
버퍼 유닛(2000)은 기판(W)을 임시 보관한다. 버퍼 유닛(2000)은 기판(W) 상에 잔류되는 공정 부산물을 제거하는 공정을 수행한다. 버퍼 유닛(2000)은 공정 모듈(20)에서 처리된 기판(W)을 후처리하는 후처리 공정을 수행한다. 후처리 공정은 기판(W) 상에 퍼지 가스를 퍼지하는 공정일 수 있다. 버퍼 유닛(2000)은 복수 개로 제공된다. 각각의 버퍼 유닛(2000)은 이송 프레임(140)을 사이에 두고 서로 대향되게 위치된다. 버퍼 유닛(2000)은 제2방향(14)으로 배열된다. 이송 프레임(140)의 양측에 각각 위치된다. 선택적으로 버퍼 유닛(2000)은 단일하게 제공되며, 이송 프레임(140)의 일측에 위치될 수 있다. 로딩 모듈(30)은 이송 프레임(140)과 반송 유닛(240) 사이에 배치된다. 로딩 모듈(30)은 공정 모듈(20)로 반입되는 기판(W)에 대해 인덱스 모듈(10)의 상압 분위기를 공정 모듈(20)의 진공 분위기로 치환하거나, 인덱스 모듈(10)로 반출되는 기판(W)에 대해 공정 모듈(20)의 진공 분위기를 인덱스 모듈(10)의 상압 분위기로 치환한다. 로딩 모듈(30)은 반송 유닛(240)과 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 로딩 모듈(30)은 로드락 챔버(32) 및 언로드락 챔버(34)를 포함한다.
로드락 챔버(32)는 인덱스 모듈(10)에서 공정 모듈(20)로 반송되는 기판(W)이 임시로 머무른다. 로드락 챔버(32)는 대기 상태에서 상압 분위기를 유지하며, 공정 모듈(20)에 대해 차단되는 반면, 인덱스 모듈(10)에 대해 개방된 상태를 유지한다. 로드락 챔버(32)에 기판(W)이 반입되면, 내부 공간을 인덱스 모듈(10)과 공정 모듈(20) 각각에 대해 밀폐한다. 이후 로드락 챔버(32)의 내부 공간을 상압 분위기에서 진공 분위기로 치환하고, 인덱스 모듈(10)에 대해 차단된 상태에서 공정 모듈(20)에 대해 개방된다.
언로드락 챔버(34)는 공정 모듈(20)에서 인덱스 모듈(10)로 반송되는 기판(W)이 임시로 머무른다. 언로드락 챔버(34)는 대기 상태에서 진공 분위기를 유지하며, 인덱스 모듈(10)에 대해 차단되는 반면, 공정 모듈(20)에 대해 개방된 상태를 유지한다. 언로드락 챔버(34)에 기판(W)이 반입되면, 내부 공간을 인덱스 모듈(10)과 공정 모듈(20) 각각에 대해 밀폐한다. 이후 언로드락 챔버(34)의 내부 공간을 진공 분위기에서 상압 분위기로 치환하고, 공정 모듈(20)에 대해 차단된 상태에서 인덱스 모듈(10)에 대해 개방된다.
공정 모듈(20)은 반송 유닛(240) 및 복수 개의 공정 챔버들을 포함한다.
반송 유닛(240)은 로드락 챔버(32), 언로드락 챔버(34), 그리고 복수 개의 공정 챔버들(260) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 유닛(240)은 반송 챔버(242) 및 반송 로봇(250)을 포함한다. 반송 챔버(242)는 육각형의 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 반송 챔버(242)는 직사각 또는 오각의 형상으로 제공될 수 있다. 반송 챔버(242)의 둘레에는 로드락 챔버(32), 언로드락 챔버(34), 그리고 복수 개의 공정 챔버들(260)이 위치된다. 반송 챔버(242)의 내부에는 기판(W)을 반송하기 위한 반송 공간(244)에 제공된다.
반송 로봇(250)은 반송 공간(244)에서 기판(W)을 반송한다. 반송 로봇(250)은 반송 챔버(240)의 중앙부에 위치될 수 있다. 반송 로봇(250)은 수평, 수직 방향으로 이동할 수 있고, 수평면 상에서 전진, 후진 또는 회전이 가능한 복수 개의 핸드들(252)을 가질 수 있다. 각 핸드(252)는 독립 구동이 가능하며, 기판(W)은 핸드(252)에 수평 상태로 안착될 수 있다.
아래에서는 공정 챔버(260)에 제공된 플라즈마 처리 장치(1000)에 대해 설명한다. 플라즈마 처리 장치(1000)는 기판(W)을 식각 처리하는 장치로 설명한다. 그러나 본 실시 예의 플라즈마 처리 장치(1000)는 식각 처리 장치에 한정되지 않으며, 다양하게 적용 가능한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공정 모듈을 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(1000)는 공정 챔버(1100), 기판 지지 유닛(1200), 가스 공급 유닛(1300), 플라즈마 소스(1400), 배기 배플(1500) 그리고 촬상 유닛(1600)을 포함한다.
공정 챔버(1100)는 기판(W)이 처리되는 처리 공간(110b)을 가진다. 공정 챔버(1100)는 원형의 통 형상으로 제공된다. 공정 챔버(1100)는 금속 재질로 제공된다. 예컨대, 공정 챔버(1100)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 공정 챔버(1100)의 일측벽에는 개구가 형성된다. 개구는 기판(W)이 반출입되는 입구로 기능한다. 개구는 도어(1120)에 의해 개폐된다. 도 2의 반송 로봇(252)은 개구를 통해 기판(W)을 공정 챔버(1100) 내부 또는 외부로 반송한다. 공정 챔버(1100)의 바닥면에는 하부홀(1150)이 형성된다. 하부홀(1150)에는 감압 부재(미도시)에 연결된다. 공정 챔버(1100)의 처리 공간(110b)은 감압 부재에 의해 배기되며, 감압 분위기가 형성될 수 있다.
기판 지지 유닛(1200)은 처리 공간(110b)에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(1200)은 정전기력을 이용하여 기판(W)을 지지하는 정전척(1200)으로 제공될 수 있다. 선택적으로 기판 지지 유닛(1200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수 있다.
정전척(1200)은 유전판(1210), 베이스(1230), 그리고 포커스링(1250)을 포함한다. 유전판(1210)은 유전체 재질을 포함하는 유전판(1210)으로 제공된다. 유전판(1210)의 상면에는 기판(W)이 직접 놓인다. 유전판(1210)은 원판 형상으로 제공된다. 유전판(1210)은 기판(W)보다 작은 반경을 가질 수 있다. 유전판(1210)의 내부에는 내부 전극(1212)이 설치된다. 내부 전극(1212)에는 전원(미도시)이 연결되고, 전원(미도시)으로부터 전력을 인가받는다. 내부 전극(1212)은 인가된 전력(미도시)으로부터 기판(W)이 유전판(1210)에 흡착되도록 정전기력을 제공한다. 유전판(1210)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 히터(1214)가 설치된다. 히터(1214)는 내부 전극(1212)의 아래에 위치될 수 있다. 히터(1214)는 나선 형상의 코일로 제공될 수 있다.
리프트 핀(1216)은 유전판(1210)의 상부에서 기판을 인수하여 기판을 유전판(1210)에 안착시킨다. 리프트 핀(1216)은 승강 부재(1218)에 의해 승하강 된다. 리프트 핀(1216)은 기판을 인수할 때 리프트 업되고, 기판이 리프트 핀(1216)에 놓이면 리프트 다운되어 기판을 유전판(1210)에 안착시킬 수 있다. 리프트 핀(1216)은 유전판(1210)의 서로 다른 위치에 복수 개 제공될 수 있다. 일 예로, 리프트 핀(1216)은 일정한 간격만큼 이격되어 3개 제공될 수 있다. 일 예에서, 리프트 핀(1216)은 상부에서 바라봤을 때 상술한 반송 로봇(242)의 핸드(252)와 중첩되지 않도록 제공된다. 이에, 핸드(252)는 리프트 핀(1216)의 측부에서 리프트 핀(1216)의 간섭 없이 기판(W)의 아래로 이동하여 기판(W)을 들어올릴 수 있다. 또한, 핸드(252)에 기판(W)을 지지한 채, 상부에서 바라봤을 때 기프트 핀(1216)과 기판(W)이 중첩되는 영역에서 기판(W)을 리프트 핀(1216)의 상단에 위치시킬 수 있다.
베이스(1230)는 유전판(1210)을 지지한다. 베이스(1230)는 유전판(1210)의 아래에 위치되며, 유전판(1210)과 고정결합된다. 베이스(1230)의 상면은 그 중앙영역이 가장자리영역에 비해 높도록 단차진 형상을 가진다. 베이스(1230)는 그 상면의 중앙영역이 유전판(1210)의 저면에 대응하는 면적을 가진다. 베이스(1230)의 내부에는 냉각유로(1232)가 형성된다. 냉각유로(232)는 냉각유체가 순환하는 통로로 제공된다. 냉각 유로(1232)는 베이스(1230)의 내부에서 나선 형상으로 제공될 수 있다. 베이스에는 외부에 위치된 고주파 전원(1234)과 연결된다. 고주파 전원(1234)은 베이스(1230)에 전력을 인가한다. 베이스(1230)에 인가된 전력은 공정 챔버(1100) 내에 발생된 플라즈마가 베이스(1230)를 향해 이동되도록 안내한다. 베이스(1230)는 금속 재질로 제공될 수 있다.
포커스링(1250)은 플라즈마를 기판(W)으로 집중시킨다. 포커스링(1250)은 내측링(1252) 및 외측링(1254)을 포함한다. 내측링(1252)은 유전판(1210)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내측링(1252)을 베이스(1230)의 가장자리영역에 위치된다. 내측링(1252)의 상면은 유전판(1210)의 상면과 동일한 높이를 가지도록 제공된다. 내측링(1252)의 상면 내측부는 기판(W)의 저면 가장자리영역을 지지한다. 예컨대, 내측링(1252)은 도전성 재질로 제공될 수 있다. 외측링(1254)은 내측링(1252)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 외측링(1254)은 베이스(1230)의 가장자리영역에서 내측링(1252)과 인접하게 위치된다. 외측링(1254)은 내측링(1252)에 비해 그 높은상단을 가진다. 외측링(1254)은 절연 물질로 제공될 수 있다.
가스 공급 유닛(1300)은 기판 지지 유닛(1200)에 지지된 기판(W) 상으로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(1300)은 가스 저장부(1350), 가스 공급 라인(1330), 그리고 가스 유입 포트(1310)를 포함한다. 가스 공급 라인(1330)은 가스 저장부(1350) 및 가스 유입 포트(1310)를 연결한다. 가스 저장부(1350)에 저장된 공정 가스는 가스 공급 라인(1330)을 통해 가스 유입 포트(1310)로 공급한다. 가스 유입 포트(1310)는 공정 챔버(1100)의 상부벽에 설치된다. 가스 유입 포트(1310)는 기판 지지 유닛(1200)과 대향되게 위치된다. 일 예에 의하면, 가스 유입 포트(1310)는 공정 챔버(1100) 상부벽의 중심에 설치될 수 있다. 가스 공급 라인(1330)에는 밸브가 설치되어 그 내부통로를 개폐하거나, 그 내부 통로에 흐르는 가스의 유량을 조절할 수 있다. 예컨대, 공정 가스는 식각 가스일수 있다.
플라즈마 소스(1400)는 공정 챔버(1100) 내에 공정가스를 플라즈마 상태로 여기시킨다. 플라즈마 소스(1400)로는 유도 결합형 플라즈마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 이와 달리, 플라즈마 소스로 용량 결합형 플라즈마(CCP: capacitively coupled plasma)가 사용될 수 있다. 용량 결합형 플라즈마는 공정 챔버(1100)의 내부에 상부 전극 및 하부 전극을 포함할 수 있다. 상부 전극 및 하부 전극은 공정 챔버(1100)의 내부에서 서로 평행하게 상하로 배치될 수 있다. 양 전극 중 어느 하나의 전극은 고주파 전력을 인가하고, 다른 전극은 접지될 수 있다. 양 전극 간의 공간에는 전자기장이 형성되고, 이 공간에 공급되는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 이 플라즈마를 이용하여 기판(W) 처리 공정이 수행된다. 일 예에 의하면, 상부 전극은 샤워 헤드 형상으로 제공되고, 하부 전극은 전극 플레이트로 제공될 수 있다. 하부 전극에는 고주파 전력이 인가되고, 상부 전극은 접지될 수 있다. 이와 달리, 상부 전극과 하부 전극에 모두 고주파 전력이 인가될 수 있다. 이로 인하여 상부 전극과 하부 전극 사이에 전자기장이 발생된다. 발생된 전자기장은 공정 챔버(1100) 내부로 제공된 공정 가스를 플라즈마 상태로 여기 시킨다.
플라즈마 소스(1400)는 안테나(1410) 및 외부 전원(1430)을 포함한다. 안테나(1410)는 공정 챔버(1100)의 외측 상부에 배치된다. 안테나(1410)는 복수 회 감기는 나선 형상으로 제공되고, 외부 전원(1430)과 연결된다. 안테나(1410)는 외부 전원(1430)으로부터 전력을 인가받는다. 전력이 인가된 안테나(1410)는 공정 챔버(1100)의 내부 공간에 방전 공간을 형성한다. 방전공간 내에 머무르는 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기될 수 있다.
배기 배플(1500)은 처리 공간(110b)에서 플라즈마를 영역별로 균일하게 배기시킨다. 배기 배플(1500)은 환형의 링 형상을 가진다. 배기 배플(1500)은 처리 공간(110b)에서 공정 챔버(1100)의 내측벽과 기판 지지 유닛(1200)의 사이에 위치된다. 배기 배플(1500)에는 복수의 배기홀들(1502)이 형성된다. 배기홀들(1502)은 상하 방향을 향하도록 제공된다. 배기홀들(1502)은 배기 배플(1500)의 상단에서 하단까지 연장되는 홀들로 제공된다. 배기홀들(1502)은 배기 배플(1500)의 원주방향을 따라 서로 이격되게 배열된다. 각각의 배기홀(1502)은 슬릿 형상을 가지며, 반경 방향을 향하는 길이 방향을 가진다.
촬상 유닛(700)은, 지지 유닛(1200) 부근을 촬상하여 이미지 정보를 획득한다. 촬상 유닛(700)은 고정부재(710), 촬상 부재(720)를 포함할 수 있다. 고정부재(710)는 촬상 부재(720)를 공정 챔버(1100)에 결합한다. 일 예에서, 고정부재(710)는 촬상 부재(720)를 공정 챔버(1100) 내벽에 고정한다. 일 예에서, 고정부재(710)는 촬상 부재(720)를 지지 유닛(1200)의 상부에 위치되도록 고정할 수 있다. 일 예에서, 촬상 부재(720)는 처리 공간(110b) 내에 서로 다른 위치에 설치되는 복수 개의 카메라로 제공될 수 있다. 일 예에서, 공정 챔버(1100)의 상부에서 바라봤을 때, 촬상 부재(720)는 지지 유닛(1200)의 중심점을 기준으로 동일한 원주각을 가지도록 배치될 수 있다. 예컨대, 촬상 부재(720)는 지지 유닛(1200)의 중심점을 기준으로 120도 간격으로 3개가 배치될 수 있다. 일 예에서, 촬상 부재(720)는 기판(W)의 가장자리 영역을 촬상하도록 제공된다. 일 예에서, 촬상 부재(720)는 리프트 핀(1216)을 촬상하도록 제공된다. 일 예에서, 촬상 부재(720)는 다중 초점을 가질 수 있도록 제공된다. 예컨대, 촬상 부재(720)는 기판(W)의 가장자리 영역과 리프트 핀(1216)의 상단에 초점을 맞추어 이미지를 획득할 수 있도록 제공된다.
제어기(미도시)는 촬상 유닛(700)으로부터 이미지 정보를 획득하고, 이를 기준 정보와 비교한다. 예컨대, 촬상 유닛(700)으로부터 제공된 기판(W)의 가장자리 영역의 이미지 정보를 이용하여 기판(W)의 중심점을 검출하고, 이를 기 설정된 기판(W)의 중심점 이미지와 비교한다. 제어기(미도시)는 비교 결과를 기준으로, 기판(W)의 처리를 수행할지 여부를 결정하거나, 반송 로봇(242)의 핸드(252)의 위치를 티칭한다.
예컨대, 촬상 유닛(700)이 제공한 이미지 정보에 따른 기판(W)의 중심점이 기 설정된 기판(W)의 중심점을 일정 수준 이상 벗어난 경우, 기판 처리의 중지를 명령할 수 있다. 또는, 알람 장치(미도시)로 하여금 알람을 발생시킬 수 있다. 또한, 촬상 유닛(700)이 제공한 이미지 정보에 따른 기판(W)의 중심점이 기 설정된 기판(W)의 중심점과 일치되도록 반송 로봇(242)의 핸드(252)의 위치를 티칭할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 기판 처리 장치(2000)를 이용하여 기판(W)을 처리하는 방법에 대해 자세히 서술한다. 일 예에서, 본 발명의 기판 처리 방법은, 기판(W)이 리프트 핀(1216) 상에 놓일 때 촬상 유닛(700)이 제공한 이미지 정보를 기반으로 기판(W)의 중심점을 산출하고 기판(W)의 중심점과 기 설정된 기판(W)의 중심점을 비교하여 기판(W)의 틀어짐 정도를 산출한다. 기판(W)의 처리는 상술한 기판 처리 장치(2000)를 이용하여 기판(W)을 플라즈마 식각 처리하는 것으로 설명한다. 그러나, 기판(W)의 처리는 이에 한정하지 않고, 기판(W)의 센터링을 요하는 다양한 처리에 적용될 수 있다. 제어기(미도시)는 본 발명의 기판 처리 방법을 수행하기 위해 기판 처리 장치(2000)를 제어한다.
도 4는 본 발명의 기판 처리 방법의 순서도를 나타내고, 도 5 내지 도 11은 보 발명의 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 방법은, 제1 촬상 단계(S10), 기판 처리 단계(S20), 제2 촬상 단계(S30) 그리고 반송 로봇 티칭 단계(S40)를 포함한다.
제1 촬상 단계(S10)가 수행되기 전, 도 5에 도시된 바와 같이 반송 로봇(242)이 기판(W)을 공정 챔버 내부로 반입한다. 이후, 반송 로봇(242)은 도 6에 도시된 바와 같이 기판(W)을 리프트 핀(1216) 상에 위치시킨다. 반송 로봇(242)이 기판(W)을 리프트 핀(1216) 상에 위치시킨 이후에 반송 로봇(242)은 공정 챔버를 빠져나간다. 이후, 개구가 닫히고, 리프트 핀(1216)은 기판(W)을 하강시켜 지지 유닛 상에 안착시킨다.
일 예에서, 제1 촬상 단계(S10)에서 도 8에 도시된 바와 같이 촬상 유닛(700)은 리프트 핀(1216) 상에 놓인 상태에서 기판(W)의 가장자리 영역을 촬상한다. 제어기는 기판(W)의 가장자리 영역을 촬상하여 얻은 이미지 정보를 기반으로 기판(W)의 중심점을 설정한다.
이후, 기판 처리 단계(S20)에서 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(W)을 플라즈마 식각처리한다.
기판(W)의 처리가 완료되면, 기판(W)은 리프트 핀(1216)에 의해 리프트 업 되며, 제2 촬상 단계(S30)가 수행된다. 기판(W)은 반송 로봇(242)이 기판(W)을 들어 반송할 수 있기 위한 높이까지 승강된다. 일 예에서, 기판(W)은 한 번에 목표 높이까지 승강되지 않고, 순차적으로 승강된다. 예컨대, 기판(W)은 지지 유닛에 안착된 상태에서, 제1 높이를 거쳐 제2 높이까지 승강되고, 기판(W)은 제1 높이에서 소정시간 머무르게 된다. 해당 과정 동안 제2 촬상 단계(S30)가 수행된다.
즉, 제2 촬상 단계(S30)에서 촬상 유닛(700)은, 기판(W)의 처리가 끝난 후 기판(W)을 공정 챔버 외부로 반출하기 이전에 기판(W)이 리프트 핀(1216) 상에 놓인 상태에서 기판(W)의 가장자리 영역을 촬상할 수 있다. 일 예에서, 제2 촬상 단계(S30)는, 아래의 세가지 상태(i), ii), iii))중 적어도 어느 하나의 상태에서 수행될 수 있다.
i) 리프트 핀(1216)이 기판(W)을 지지 유닛에 안착시킨 상태(도 10 참조)
ii) 리프트 핀(1216)이 기판(W)을 제1높이로 들어올린 상태(도 11 참조)
iii) 리프트 핀(1216)이 기판(W)을 제2높이로 들어올린 상태(도 12 참조)'
제2 촬상 단계(S30)에서, 기판(W)의 가장자리 영역을 촬상하여 얻은 이미지 정보를 기반으로 기판(W)의 중심점을 검출하고, 이를 제1 촬상 단계(S10)를 통해 설정한 기판(W)의 중심점과 비교한다. 제2 촬상 단계(S30)에서 검출한 기판(W)의 중심점이, 제2 촬상 단계(S30)에서 얻은 기판(W)의 중심점을 소정 범위 이상 벗어난 경우 공정을 중지할 수 있다. 예컨대, 제1 촬상 단계(S10)에서 기판(W)의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 제1 이미지와, 제2 촬상 단계(S30)에서 획득한 제2 이미지를 비교하여, 기판(W)의 틀어짐 정도를 확인하고 기판(W)의 틀어짐 정도를 기반으로 후속 기판(W)의 투입 여부를 결정할 수 있다. 또는, 알람장치로 하여금 알람을 발생시킬 수 있다.
제2 촬상 단계(S30) 이후에, 반송 로봇 티칭 단계(S40)가 수행된다. 반송 로봇 티칭 단계(S40)에서, 제2 촬상 단계(S30)에서 산출한 기판(W)의 어긋남 정도를 기반으로 반송 로봇(242)의 핸드(252)를 티칭한다. 티칭이 완료되면, 도 13에 도시된 바와 같이 기판(W)을 반송 챔버로부터 반출한다.
상술한 예에서는, 제1 촬상 단계(S10), 기판 처리 단계(S20), 제2 촬상 단계(S30) 그리고 반송 로봇 티칭 단계(S40)가 순차적으로 수행되는 것으로 설명하였다. 그러나, 제1 촬상 단계(S10)는 생략되고, 제어기에 저장된 기판(W)의 중심점 이미지를 활용하여 제2 촬상 단계(S30)를 수행할 수 있다.
상술한 예에서는, 제1 촬상 단계(S10)에서 기판(W)은 지지 유닛에 놓인 상태로 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 제2 촬상 단계(S30)에서와 마찬가지로, 제1 촬상 단계(S10)는, 아래의 세가지 상태(i), ii), iii))중 적어도 어느 하나의 상태에서 수행될 수 있다.
i) 리프트 핀(1216)이 기판(W)을 지지 유닛에 안착시킨 상태(도 10 참조)
ii) 리프트 핀(1216)이 기판(W)을 제1높이로 들어올린 상태(도 11 참조)
iii) 리프트 핀(1216)이 기판(W)을 제2높이로 들어올린 상태(도 12 참조)'
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    기판의 가장자리 영역을 촬상하여 이미지 정보를 획득하는 촬상 유닛; 및
    제어기를 포함하고,
    상기 지지 유닛은,
    기판을 승강 시키는 리프트 핀; 및
    상기 리프트 핀을 승하강 시키는 승강 부재를 포함하고,
    상기 제어기는,
    기판이 상기 리프트 핀 상에 놓일 때 상기 이미지 정보를 기반으로 기판의 중심점을 산출하고 상기 기판의 중심점과 기 설정된 기판의 중심점을 비교하여 기판의 틀어짐 정도를 산출하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촬상 유닛은,
    상기 처리 공간 내에 서로 다른 위치에 설치되는 복수 개의 카메라를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 기판의 중심점은,
    기판을 처리하기 전,
    공정 챔버 내로 반입된 기판이 상기 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 이미지를 기반으로 설정되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는,
    기판의 처리가 끝난 후 기판을 공정 챔버 외부로 반출하기 이전에 기판이 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하도록 상기 승강 부재 및 상기 촬상 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    기판이 공정 챔버 내로 반입되어 상기 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 제1 이미지와,
    기판의 처리가 끝난 후 기판을 공정 챔버 외부로 반출하기 이전에 기판이 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 제2 이미지를 비교하여,
    기판의 틀어짐 정도를 확인하고 상기 기판의 틀어짐 정도를 기반으로 후속 기판의 투입 여부를 결정하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    i) 상기 리프트 핀이 기판을 지지 유닛에 안착시킨 상태
    ii) 상기 리프트 핀이 기판을 제1높이로 들어올린 상태
    iii) 상기 리프트 핀이 기판을 제2높이로 들어올린 상태
    중 적어도 어느 하나의 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하도록 상기 승강 부재 및 상기 촬상 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    기판이 놓이는 핸드를 가지며, 기판을 상기 공정 챔버로 반송하는 반송 로봇;을 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    기판의 중심점을 산출하여 기 설정된 기판의 중심점과 비교하여 이를 기반으로 상기 핸드의 반송 위치를 티칭하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어기가 산출한 기판의 중심점이 기 설정된 기판의 중심점을 소정 범위 이상 벗어난 경우 알람을 발생시키는 알람 장치를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
    상기 가스를 플라즈마로 여기시키는 플라즈마 소스;를 더 포함하고,
    상기 지지 유닛은 정전기력으로 기판을 고정하는 정전척으로 제공되는 기판 처리 장치.
  10. 공정 챔버 내에 위치한 지지 유닛에 놓인 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 지지 유닛에 제공된 리프트 핀 상에 기판이 놓일 때 상기 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 상기 기판의 중심점을 산출하고 상기 기판의 중심점과 기 설정된 기판의 중심점을 비교하여 기판의 틀어짐 정도를 산출하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기 설정된 기판의 중심점은 기판의 처리 전 기판이 공정 챔버 내로 반입되어 상기 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    기판의 처리가 끝난 후 기판을 공정 챔버 외부로 반출하기 이전에 기판이 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하는 기판 처리 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    기판이 공정 챔버 내로 반입되어 상기 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 제1 이미지와,
    기판의 처리가 끝난 후 기판을 공정 챔버 외부로 반출하기 이전에 기판이 리프트 핀 상에 놓인 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하여 획득한 제2 이미지를 비교하여,
    기판의 틀어짐 정도를 확인하고 상기 기판의 틀어짐 정도를 기반으로 후속 기판의 투입 여부를 결정하는 기판 처리 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    i) 상기 리프트 핀이 기판을 지지 유닛에 안착시킨 상태
    ii) 상기 리프트 핀이 기판을 제1높이로 들어올린 상태
    iii) 상기 리프트 핀이 기판을 제2높이로 들어올린 상태
    중 적어도 어느 하나의 상태에서 기판의 가장자리 영역을 촬상하는 기판 처리 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    기판의 중심점을 산출하여 기 설정된 기판의 중심점과 비교하여 이를 기반으로 기판을 상기 공정 챔버로 반송하는 반송 로봇의 반송 위치를 티칭하는 기판 처리 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 중심점이 기 설정된 기판의 중심점을 소정 범위 이상 벗어난 경우 알람을 발생시키는 기판 처리 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 기판의 처리는 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 식각하는 처리인 기판 처리 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 지지 유닛은 정전기력으로 기판을 고정하도록 제공되는 기판 처리 방법.

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