KR20230101664A

KR20230101664A - 기판 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20230101664A
Application number: KR1020220058037A
Authority: KR
Inventors: 조영주; 이대명; 백혜빈; 박서정; 이정현; 이성규
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2022-05-11
Publication date: 2023-07-06

Abstract

본 발명은, 내부 공간을 가지는 하우징과 내부 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛과 지지 유닛에 놓인 기판 상에 처리액을 도포하는 액 공급 유닛과 기판 상에 도포된 액의 단차를 측정하는 검사 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 기판을 타 설비로 이동하지 않고 기판을 검사할 수 있어 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}

본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판으로 액을 공급하여 기판 상에 액막을 형성하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는 세정, 증착, 포토리소그래피, 에칭, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다.

패턴을 형성하기 위해 수행되는 포토리소그래피 공정은 반도체 소자의 고집적화를 이루는데 중요한 역할을 수행한다.

포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위해 수행된다. 포토리소그래피 공정은 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하는 도포 공정, 포토레지스트 막으로부터 포토레지스트 패턴을 형성하는 노광 공정, 노광 공정에서 광이 조사된 영역 또는 그 반대 영역을 제거하는 현상 공정을 포함하고, 각각의 공정의 전후에는 기판을 가열 및 냉각하는 베이크 공정이 수행된다.

도포 공정 후 노광 공정을 수행하기 전에 기판상에 처리액이 균일한 두께로 도포되었는지 확인하기 위해 기판 상에 처리액 두께를 검사하는 타설비의 계측기로 기판들을 이송해야 한다.

그러나 타설비로 이동하는 시간과 도포 공정의 정상/불량 판별 까지는 상당한 시간이 소요되고, 이는 생산량의 저하로 이어져 설비의 가동률이 크게 저하된다.

본 발명은 기판 상에 형성된 액막의 두께를 신속하게 측정할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 액 처리하는 액 처리 챔버, 상기 기판을 열처리하는 열 처리 챔버 및 상기 액 처리 챔버와 상기 열 처리 챔버 간에 기판을 반송하는 반송 로봇을 포함하고, 상기 액 처리 챔버는, 기판이 반입 또는 반출되는 개구가 형성되고, 내부 공간을 가지는 하우징, 상기 내부 공간에서 상기 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 지지 유닛에 놓인 상기 기판 상에 액을 도포하는 액 공급 유닛 및 상기 기판 상에 도포된 액의 두께 상태를 측정하는 측정 유닛을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 측정 유닛이 측정하는 상기 두께 상태는, 액막 두께의 균일도일 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 측정 유닛이 측정하는 상기 두께 상태는, 액막의 두께일 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 측정 유닛은, 상기 개구에 인접한 위치에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 측정 유닛은, 상기 내부 공간 내에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 측정 유닛은, 상기 개구보다 상부에 제공될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 측정 유닛은, 바디, 상기 바디에 설치되고, 상기 액이 도포된 상기 기판의 상면에 기체를 분사하는 노즐 및 상기 노즐에 제공된 기체 통로에서 상기 기체의 압력을 측정하는 압력 센서를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 노즐은, 복수개로 제공되고, 상기 압력 센서는, 각각의 상기 노즐의 내부에 제공될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 측정 유닛은, 서로 이격된 복수의 부재로 제공될 수 있다.

상술한 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법으로는 액 처리 챔버 내에 반입된 기판에 액을 공급하여 상기 기판 상에 액막을 형성하고, 상기 기판이 상기 액 처리 챔버에서 상기 기판 상에 형성된 상기 액막의 두께를 측정할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 액 처리 챔버 내에 반입된 기판에 액을 공급하여 상기 기판 상에 액막을 형성하고, 상기 기판이 상기 액 처리 챔버에서 상기 기판 상에 형성된 상기 액막의 두께를 측정하는 기판 처리할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 액막의 두께 측정은, 상기 액 처리 챔버에서 상기 기판이 반송되는 도중에 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 액막의 두께를 측정하는 측정 유닛은 상기 액 처리 챔버로부터 기판이 반출되는 개구와 인접한 위치에 제공될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 액막의 두께 측정은, 상기 개구의 길이방향과 평행한 방향을 따른 복수의 지점에서 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 액은 포토 레지스트일 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 액막의 두께 측정은, 상기 기판이 반송 로봇의 핸드에 놓인 상태에서 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 상기 액막의 두께 측정은, 노즐로부터 상기 기판 상의 상기 액막으로 기체를 공급하는 도중에 상기 노즐 내에 제공된 상기 기체의 통로에서 측정된 압력 값에 근거하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 기판을 타 설비로 이동하지 않고 기판을 검사할 수 있어 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 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 로봇을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 5는 열 처리 챔버의 일 예를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 5의 열 처리 챔버의 정면도이다.
도 7은 도 1의 기판 처리 장치에서 액 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 측정 유닛의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 도 1의 기판 처리 장치에서 액 처리 챔버의 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 10은 도 7의 측정 유닛의 다른 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 검사 방법을 보여주는 도면이다.
도 15 내지 도 18은 또 다른 실시예에 따른 기판 검사 과정을 보여주는 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 실시 예를 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 명세서 상에 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.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는, 도 1 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 도포 블록 또는 현상 블록을 보여주는 기판 처리 장치의 단면도이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)는 인덱스 모듈(100, index module), 처리 모듈(300, PRocessing module), 그리고 인터페이스 모듈(500, interface module)을 포함한다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(100), 처리 모듈(300), 그리고 인터페이스 모듈(500)은 순차적으로 일렬로 배치된다. 이하에서 인덱스 모듈(100), 처리 모듈(300), 그리고 인터페이스 모듈(500)이 배열된 방향을 제1 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)이라 하고, 제1 방향(12) 및 제2 방향(14)에 모두 수직한 방향을 제3 방향(16)으로 정의한다.

인덱스 모듈(100)은 기판(W)이 수납된 용기(F)로부터 기판(W)을 처리 모듈(300)로 반송하고, 처리가 완료된 기판(W)을 용기(F)로 수납한다. 인덱스 모듈(100)의 길이 방향은 제2 방향(14)으로 제공된다. 인덱스 모듈(100)은 로드 포트(110)와 인덱스 프레임(130)을 가진다. 인덱스 프레임(130)을 기준으로 로드 포트(110)는 처리 모듈(300)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(F)는 로드 포트(110)에 놓인다. 로드 포트(110)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드 포트(110)는 제2 방향(14)을 따라 배치될 수 있다.

용기(F)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기(F)가 사용될 수 있다. 용기(F)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드 포트(110)에 놓일 수 있다.

인덱스 프레임(130)의 내부에는 인덱스 로봇(132)이 제공된다. 인덱스 프레임(130) 내에는 길이 방향이 제2 방향(14)으로 제공된 가이드 레일(136)이 제공되고, 인덱스 로봇(132)은 가이드 레일(136) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(132)은 기판(W)이 놓이는 핸드를 포함하며, 핸드는 전진 및 후진 이동, 제3 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.

처리 모듈(300)은 기판(W)에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행할 수 있다. 처리 모듈(300)은 용기(F)에 수납된 기판(W)을 전달받아 기판 처리 공정을 수행할 수 있다. 처리 모듈(300)은 도포 블록(300a) 및 현상 블록(300b)을 가진다. 도포 블록(300a)은 기판(W)에 대해 도포 공정을 수행하고, 현상 블록(300b)은 기판(W)에 대해 현상 공정을 수행한다. 도포 블록(300a)은 복수 개가 제공되며, 이들은 서로 적층되게 제공된다. 현상 블록(300b)은 복수 개가 제공되며, 이들은 서로 적층되게 제공된다. 도 1의 실시 예에 의하면, 도포 블록(300a)과 현상 블록(300b)은 각각 2개씩 제공된다. 도포 블록(300a)들은 현상 블록(300b)들의 아래에 배치될 수 있다. 일 예에 의하면, 2개의 도포 블록(300a)들은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 2개의 현상 블록(300b)들은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다.

도 3을 참조하면, 도포 블록(300a)은 열 처리 챔버(320), 반송 챔버(350), 액 처리 챔버(360), 그리고 버퍼 챔버(312, 316)를 가진다. 열 처리 챔버(320)는 기판(W)에 대해 열 처리 공정을 수행한다. 열 처리 공정은 냉각 공정 및 가열 공정을 포함할 수 있다. 액 처리 챔버(360)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 액 막을 형성한다. 액 막은 포토레지스트막 또는 반사방지막일 수 있다. 반송 챔버(350)는 도포 블록(300a) 내에서 열 처리 챔버(320)와 액 처리 챔버(360) 간에 기판(W)을 반송한다.

반송 챔버(350)는 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 평행하게 제공된다. 반송 챔버(350)에는 반송 로봇(352)이 제공된다. 반송 로봇(352)은 열 처리 챔버(320), 액 처리 챔버(360), 그리고 버퍼 챔버(312, 316) 간에 기판을 반송한다. 일 예에 의하면, 반송 로봇(352)은 기판(W)이 놓이는 핸드를 가지며, 핸드는 전진 및 후진 이동, 제3 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 챔버(350) 내에는 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 평행하게 제공되는 가이드 레일(356)이 제공되고, 반송 로봇(352)은 가이드 레일(356) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다.

도 4는 반송 로봇(352)의 핸드(354)의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 핸드(354)는 베이스(354a) 및 지지돌기(354b)를 가진다. 베이스(354a)는 원주의 일부가 절곡된 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 베이스(354a)는 기판(W)의 직경보다 큰 내경을 가진다. 지지돌기(354b)는 베이스(354a)로부터 그 내측으로 연장된다. 지지돌기(354b)는 복수 개가 제공되며, 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 일 예에 의하며, 지지돌기(354b)는 등간격으로 4개가 제공될 수 있다.

열 처리 챔버(320)는 복수 개로 제공된다. 열 처리 챔버(320)들은 제1 방향(12)을 따라 배치된다. 열처리 챔버(320)들은 반송 챔버(350)의 일 측에 위치된다.

도 5는 도 3의 열 처리 챔버의 일 예를 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 6는 도 5의 열 처리 챔버의 정면도이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 처리 챔버(320)는 하우징(321), 냉각 유닛(322), 가열 유닛(323), 그리고 반송 플레이트(324)를 가진다.

하우징(321)은 대체로 직육면체의 형상으로 제공된다. 하우징(321)의 측벽에는 기판(W)이 출입되는 반입구(미도시)가 형성된다. 반입구는 개방된 상태로 유지될 수 있다. 선택적으로 반입구를 개폐하도록 도어(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 냉각 유닛(322), 가열 유닛(323), 그리고 반송 플레이트(324)는 하우징(321) 내에 제공된다. 냉각 유닛(322) 및 가열 유닛(323)은 제2 방향(14)을 따라 배열된다. 일 예에 의하면, 냉각 유닛(322)은 가열 유닛(323)에 비해 반송 챔버(350)에 더 가깝게 위치될 수 있다.

냉각 유닛(322)은 냉각 판(322a)을 가진다. 냉각 판(322a)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 가질 수 있다. 냉각 판(322a)에는 냉각 부재(322b)가 제공된다. 일 예에 의하면, 냉각 부재(322b)는 냉각 판(322a)의 내부에 형성되며, 냉각 유체가 흐르는 유로로 제공될 수 있다.

가열 유닛(323)은 가열 판(323a), 커버(323c), 그리고 히터(323b)를 가진다. 가열 판(323a)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 가진다. 가열 판(323a)은 기판(W)보다 큰 직경을 가진다. 가열 판(323a)에는 히터(323b)가 설치된다. 히터(323b)는 전류가 인가되는 발열 저항체로 제공될 수 있다. 가열 판(323a)에는 제3 방향(16)을 따라 상하 방향으로 구동 가능한 리프트 핀(323e)들이 제공된다. 리프트 핀(323e)은 가열 유닛(323) 외부의 반송 수단으로부터 기판(W)을 인수받아 가열 판(323a) 상에 내려놓거나 가열 판(323a)으로부터 기판(W)을 들어올려 가열 유닛(323) 외부의 반송 수단으로 인계한다. 일 예에 의하면, 리프트 핀(323e)은 3개가 제공될 수 있다. 커버(323c)는 내부에 하부가 개방된 공간을 가진다.

커버(323c)는 가열 판(323a)의 상부에 위치되며 구동기(3236d)에 의해 상하 방향으로 이동된다. 커버(323c)가 이동되어 커버(323c)와 가열 판(323a)이 형성하는 공간은 기판(W)을 가열하는 가열 공간으로 제공된다.

반송 플레이트(324)는 대체로 원판 형상을 제공되고, 기판(W)과 대응되는 직경을 가진다. 반송 플레이트(324)의 가장자리에는 노치(324b)가 형성된다. 노치(324b)는 상술한 반송 로봇(352)의 핸드(354)에 형성된 돌기(3543)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 노치(324b)는 핸드(354)에 형성된 돌기(3543)와 대응되는 수로 제공되고, 돌기(3543)와 대응되는 위치에 형성된다. 핸드(354)와 반송 플레이트(324)가 상하 방향으로 정렬된 위치에서 핸드(354)와 반송 플레이트(324)의 상하 위치가 변경하면 핸드(354)와 반송 플레이트(324) 간에 기판(W)의 전달이 이루어진다. 반송 플레이트(324)는 가이드 레일(324d) 상에 장착되고, 구동기(324c)에 의해 가이드 레일(324d)을 따라 제1영역(3212)과 제2영역(3214) 간에 이동될 수 있다. 반송 플레이트(324)에는 슬릿 형상의 가이드 홈(324a)이 복수 개 제공된다. 가이드 홈(324a)은 반송 플레이트(324)의 끝 단에서 반송 플레이트(324)의 내부까지 연장된다. 가이드 홈(324a)은 그 길이 방향이 제2 방향(14)을 따라 제공되고, 가이드 홈(324a)들은 제1 방향(12)을 따라 서로 이격되게 위치된다. 가이드 홈(324a)은 반송 플레이트(324)와 가열 유닛(323) 간에 기판(W)의 인수인계가 이루어질 때 반송 플레이트(324)와 리프트 핀(323e)이 서로 간섭되는 것을 방지한다.

기판(W)의 냉각은 기판(W)이 놓인 반송 플레이트(324)가 냉각 판(322a)에 접촉된 상태에서 이루어진다. 냉각 판(322a)과 기판(W) 간에 열 전달이 잘 이루어지도록 반송 플레이트(324)는 열 전도성이 높은 재질로 제공된다. 일 예에 의하면, 반송 플레이트(324)는 금속 재질로 제공될 수 있다.

열 처리 챔버(320)들 중 일부의 열처리 챔버(320)에 제공된 가열 유닛(323)은 기판(W) 가열 중에 가스를 공급하여 기판 상에 포토레지스트의 부착율을 향상시킬 수 있다. 일 예에 의하면, 가스는 헥사메틸디실란(HMDS, hexamethyldisilane) 가스일 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 공정 챔버들 중 회전하는 기판 상에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치의 구조에 대해 상세히 설명한다. 아래에서는 기판 처리 장치가 포토 레지스트를 도포하는 장치인 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나, 기판 처리 장치는 회전하는 기판(W)에 보호막 또는 반사 방지막과 같은 막을 형성하는 장치일 수 있다. 또한, 선택적으로 기판 처리 장치는 기판(W)에 현상액과 같은 처리액을 공급하는 장치일 수 있다.

도 7은 도 1의 기판 처리 장치에서 액 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 8은 도 7의 액 처리 챔버에서 기판 검사 과정을 보여주는 도면이다.

도 7과 도 8을 참조하면, 액처리 챔버(360)는 하우징(1100), 처리 용기(1200), 기판 지지 유닛(1400), 액 공급 유닛(1600), 그리고 측정 유닛(1800)을 포함한다.

하우징(1100)은 내부 공간(1120)을 가지는 직사각의 통 형상으로 제공된다. 하우징(1100)의 일측에는 개구(1102)가 형성된다. 개구(1102)는 기판(W)이 반출입되는 통로로 기능한다. 개구(1102)에는 도어(1104)가 설치되며, 도어(1104)는 개구(1102)를 개폐한다.

처리 용기(1200)는 외측 컵(1220)과 내측 컵(1240)을 가진다.

외측 컵(1220)은 지지 유닛(1400) 및 이에 지지된 기판(W)을 감싸도록 제공된다. 외측 컵(1220)은 바닥벽(1222), 측벽(1224), 그리고 상벽(1226)을 가진다. 외측 컵(1220)의 내부는 상술한 내부 공간(1280)으로 제공된다. 내부 공간(1280)은 상부의 처리 공간과 하부의 배기 공간(1248)을 포함한다.

바닥벽(1222)은 원형으로 제공되며, 중앙에 개구를 가진다. 측벽(1224)은 바닥벽(1222)의 외측단으로부터 상부로 연장된다. 측벽(1224)은 링 형상으로 제공되며, 바닥벽(1222)에 수직하게 제공된다. 일 예에 의하면 측벽(1224)은 지지판(1420)의 상면과 동일 높이까지 연장되거나, 지지판(1420)의 상면보다 조금 낮은 높이까지 연장된다. 상벽(1226)은 링 형상을 가지며, 중앙에 개구를 가진다. 상벽(1226)은 측벽(1224)의 상단으로부터 외측 컵(1220)의 중심축을 향해 상향 경사지게 제공된다.

내측 컵(1240)은 외측 컵(1220)의 내측에 위치된다. 내측 컵(1240)은 내벽(1242), 외벽(1244), 그리고 상벽(1246)을 가진다. 내벽(1242)은 상하방향으로 관통된 관통공을 가진다. 내벽(1242)은 구동기(1460)를 감싸도록 배치된다. 내벽(1242)은 구동기(1460)가 처리 공간 내 기류에 노출되는 것을 최소화한다. 지지 유닛(1400)의 회전축(1440) 또는/및 구동기(1460)는 관통공을 통해 상하 방향으로 연장된다. 내벽(1242)의 하단은 외측 컵(1220)의 바닥벽(1222)에 위치될 수 있다. 외벽(1244)은 내벽(1242)과 이격되도록, 그리고 내벽(1242)을 감싸도록 배치된다. 외벽(1244)은 외측 컵(1220)의 측벽(1224)과 이격되게 위치된다. 내벽(1242)은 외측 컵(1220)의 바닥벽(1222)으로부터 상부로 이격되게 배치된다. 상벽(1246)은 외벽(1244)의 상단과 내벽(1242)의 상단을 연결한다. 상벽(1246)은 링 형상을 가지며, 지지판(1420)을 감싸도록 배치된다. 일 예에 의하면, 상벽(1246)은 위로 볼록한 형상을 가진다. 상벽(1246)은 외벽(1244)의 상단으로부터 회전축(1440)을 향해 상향 경사진 외측 상벽(1246a)과, 이로부터 내벽(1242)의 상단까지 하향 경사진 내측 상벽(1246b)을 가진다. 지지판(1420)은 내측 상벽(1246b)에 의해 둘러싸인 공간에 위치될 수 있다. 일 예에 의하면, 상벽(1226) 중 최정점은 지지판(1420)보다 외측에 위치되고, 지지 유닛(1400)에 지지된 기판(W)의 끝단보다 내측에 위치될 수 있다.

처리 공간 중 지지판(1420)의 아래 공간은 배기 공간(1248)으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 배기 공간(1248)은 내측 컵(1240)에 의해 규정(define)될 수 있다. 내측 컵(1240)의 외벽(1244), 상벽(1246), 그리고 내벽(1242)으로 둘러싸여진 공간 및/또는 그 아래 공간이 배기 공간(1248)으로 제공될 수 있다.

처리 용기(1200)의 내부 공간(1280)에는 기액 분리판(1230)이 제공될 수 있다. 기액 분리판(1230)은 외측 컵(1220)의 바닥벽(1222)으로부터 상부로 연장되게 제공될 수 있다. 기액 분리판(1230)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 기액 분리판(1230)은 상부에서 바라볼 때 외측 컵(1220)의 측벽(1224)과 내측 컵(1240)의 외벽(1244) 사이에 위치될 수 있다. 선택적으로 기액 분리판(1230)은 상부에서 바라볼 때 내측 컵(1240)의 외벽(1244)과 중첩되게 위치되거나, 내측 컵(1240)의 외벽(1244)보다 내측에 위치될 수 있다. 일 예에 의하면, 기액 분리판(1230)의 상단은 내측 컵(1240)의 외벽(1244)의 하단보다 낮은 위치에 위치될 수 있다.

외측 컵(1220)의 바닥벽(1222)에는 처리액을 배출하는 배출관(1250)이 연결된다. 배출관(1250)은 외측 컵(1220)의 측벽(1224)과 내측 컵(1240)의 외벽(1244) 사이로 유입된 처리액을 처리 용기(1200)의 외부로 배출한다. 배출관(1250)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 배출관(1250)이 복수 개가 제공되는 경우, 배출관(1250)은 내측 컵(1240)의 원주 방향을 따라 복수 개 제공될 수 있다.

일 예에 의하면, 외측 컵(1220)의 측벽(1224)과 기액 분리판(1230) 사이의 공간은 처리액을 배출하는 배출 공간(1252)으로 제공되고, 배출관(1250)은 배출 공간(1252)에서 처리액을 배출하도록 제공된다. 외측 컵(1220)의 측벽(1224)과 내측 컵(1240)의 외벽(1244) 사이의 공간으로 흐르는 기류는 외측 컵(1220)의 측벽(1224)과 바닥벽(1222), 그리고 기액 분리판(1230)에 의해 둘러싸인 공간으로 유입되고, 배기 공간(1248)으로 유입된다. 이 과정에서 기류 내에 함유된 처리액은 배출 공간(1252)에서 배출관(1250)을 통해 처리 용기(1200)의 외부로 배출되고, 기류는 처리 용기(1200)의 배기 공간(1248)으로 유입된다.

배기 공간(1248)으로 유입된 기류는 배기관(1260)에 의해 배기된다. 배기공간(1249)으로 유입된 기류를 처리 용기(1200)의 외부로 배기한다. 배기관(1260)은 복수개로 제공될 수 있다.

도시하지 않았으나, 지지판(1420)과 외측 컵(1220)의 상대 높이를 조절하는 승강 구동기가 제공될 수 있다. 일 예에 의하면 승강 구동기는 외측 컵(1220)을 상하 방향으로 승하강시킬 있다. 예컨대, 지지판(1420)에 기판(W)을 로딩하거나 지지판(1420)으로부터 기판(W)을 언로딩할 때 기판(W)을 반송하는 반송부재가 외측 컵(1220)과 간섭하는 것을 방지하도록 지지판(1420)은 외측 컵(1220)의 상단보다 높은 높이에 위치한다. 또한, 공정을 진행시에는 기판(W)이 처리 공간 내에 위치하도록 지지판(1420)이 외측 컵(1220)의 상단부다 낮은 높이에 위치한다.

지지 유닛(1400)은 처리 용기(1200)의 내부 공간(1280) 내에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(1400)은 지지판(1420), 회전축(1440), 그리고 구동기(1460)를 가진다. 지지판(1420)은 그 상부면이 원형으로 제공된다. 지지판(1420)은 기판(W)보다 작은 직경을 가진다. 지지판(1420)은 진공압에 의해 기판(W)을 지지하도록 제공된다. 선택적으로 지지판(1420)은 기판(W)을 지지하는 기계적 클램핑 구조를 가질 수 있다. 지지판(1420)의 저면 중앙에는 회전축(1440)이 결합되고, 회전축(1440)에는 회전축(1440)에 회전력을 제공하는 구동기(1460)가 제공된다. 구동기(1460)는 모터일 수 있다.

액 공급 유닛(1600)은 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 처리액은 포토 레지스트와 같은 도포액일 수 있다. 액 공급 유닛(1600)은 노즐(1620), 노즐 이동 부재(1640) 및 그리고 액 공급원(도시되지 않음)을 가진다. 노즐(1620)은 하나 또는 복수 개로 제공되며, 기판(W)으로 처리액을 토출한다. 노즐(1620)은 노즐 이동 부재(1640)에 지지된다. 노즐 이동 부재(1640)는 공정 위치 및 대기 위치 간에 노즐(1620)을 이동시킨다. 공정 위치에서 노즐(1620)은 지지판(1420)에 놓인 기판(W)으로 처리액을 공급하고, 처리액의 공급을 완료한 노즐(1620)은 대기 위치에서 대기한다. 대기 위치에서 노즐(1620)은 홈 포트(미도시)에서 대기하며, 홈 포트는 하우징(1100) 내에서 처리 용기(1200)의 바깥쪽에 위치한다.

하우징(1100)의 상벽에는 내부 공간(1120)으로 하강기류를 공급하는 팬필터 유닛(1260)이 배치된다. 팬필터 유닛(1260)은 외부의 공기를 내부 공간으로 도입하는 팬과 외부의 공기를 여과하는 필터를 가진다.

하우징(1100)에서 처리 용기(1200)의 바깥쪽에는 처리 용기(1200)와 하우징(1100) 사이의 공간으로 공급되는 기류를 배기하는 배기관(1140)이 연결된다.

측정 유닛(1800)은 기판(W) 상에 도포된 액막의 두께를 측정한다. 측정 유닛(1800)은 하우징(1100)의 내부 공간에 위치된다. 측정 유닛(1800)은 기판(W)이 출입되는 개구(1102)와 인접한 위치에 배치된다. 측정 유닛(1800)은 개구보다 높은 위치에 제공된다. 측정 유닛(1800)은 개구가 형성된 벽에 장착될 수 있다.

측정 유닛(1800)은 바디(1810), 노즐(1820), 그리고 센서(1830)를 가진다. 바디는 바(bar) 형상을 가진다. 바디(1810)는 그 길이가 기판(W)의 지름과 동일하거나 더 길게 제공된다. 바디(1810)의 길이 방향은 기판(W)이 반송되는 방향에 수직으로 설치될 수 있다.

바디(1810)에는 복수의 노즐(1820)이 설치된다. 노즐(1820)들은 바디의 길이 방향을 따라 배열된다. 노즐(1820)들은 바디(1810)의 길이 방향을 따라 서로 균일한 간격으로 배치될 수 있다. 노즐(1820)들은 기판(W)의 일측 가장자리 영역에서 타측 가장자리 영역까지 복수의 위치에서 기판(W) 상에 형성된 액막(PR)의 두께를 각각 측정할 수 있도록 배열된다.

각각의 노즐(1820)에는 기체를 공급하는 기체 공급 라인(1822)이 각각 연결된다. 기체는 에어일 수 있다.

센서(1830)는 각각의 기체 공급 라인(1822)에 설치된다. 센서(1830)는 각각의 기체 공급 라인(1822)에서 에어의 압력을 측정한다.

상술한 예에서는 측정 유닛(1800)이 하우징(1100)의 내벽에 설치된 것으로 설명하였으나, 이와 달리 도 8에 도시된 바와 같이 하우징(1100)의 외벽에 설치될 수 있다.

상술한 예에서는 복수의 노즐(1820a, 1820b, …, 1820n)들이 바디(1810)에 장착된 것으로 예시함. 그러나 이와 달리 도 10에 도시된 바와 같이 복수의 노즐(1820a, 1820b, …, 1820n)들은 서로 분리된 상태로 각각 제공될 수 있다.

이하에서는 기판 처리 방법을 설명한다.

도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 액 처리 챔버(360) 내에 반입된 기판(W)상에 액 공급 유닛(1600)이 포토 레지스트액(PhotoResist)을 도포하여 액막(PR)을 형성한다. 액 도포가 완료된 후 지지 유닛(1400)은 기판(W)을 도포 위치에서 반송 위치로 이동시킨다. 반송 로봇(352)은 반송 위치로 이동된 기판(W)을 개구(1102)를 통해 액 처리 챔버(360)의 외부로 반송한다.

측정 유닛(1800)은 반송되는 기판(W)의 액막(PR)의 두께를 측정한다. 측정은 기판(W)이 반송되는 도중에 이루어질 수 있다. 이때, 측정 중인 기판(W)의 반출 속도는 기판(W)의 반입 속도보다 느리게 이동할 수 있다. 측정 유닛(1800)은 개구의 길이 방향과 평행한 방향을 따른 복수의 지점에서 이루어질 수 있다.

상술한 예에서는 측정 유닛(1800)이 기판(W)이 반송되는 도중에 계속적으로 액막(PR)의 두께를 측정하는 것으로 기재하였으나, 기판(W)이 측정 유닛(1800)의 하부를 통과할 때 반송 로봇(352)이 일정 간격으로 일시정지된 상태에서 액막(PR)의 두께를 측정할 수 있다.

상술한 예에서는 측정 유닛(1800)이 기판(W)이 반송되는 도중에 액막(PR)의 두께를 측정하는 것으로 기재하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 13에 도시된 바와 같이, 측정 유닛(1800)이 이동 가능하게 제공되어 반송 위치로 이동된 기판(W)의 상부로 이동하며 액막(PR)의 두께를 측정할 수 있다.

상술한 예에서는 측정 유닛이 기판에 형성된 액막의 두께 편차를 측정하는 것으로 설명하였으나, 이와 달리 액막의 두께를 측정할 수 있다.

도 15 내지 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.

도 15 내지 도 18을 참조하면, 측정 유닛(1800)은 액 처리 챔버(360)로 반입되는 기판(W) 상에 에어를 분사하여 압력을 측정한다. 이때, 측정 유닛(1800)은 노즐이 복수 개 제공되어 복수의 위치에서 각각 액막의 두께를 측정할 수 있다. 선택적으로 노즐이 1개 제공되어 특정 위치에서 액막의 두께 측정할 수 있다. 지지 유닛(1400)은 반입된 기판(W)을 도포위치로 이동시킨다. 액 공급 유닛(1600)은 도포위치로 이동된 기판(W)상에 포토 레지스트액(PhotoResist)을 도포하여 액막(PR)을 형성한다. 액 도포가 완료된 후 지지 유닛(1400)은 기판(W)을 도포 위치에서 반송 위치로 이동시킨다. 반송 로봇(352)은 반송 위치로 이동된 기판(W)을 액 처리 챔버(360)의 외부로 반송한다. 측정 유닛(1800) 반송중인 기판(W)상의 복수의 위치에서 액막의 두께를 측정한다. 액막의 두께 측정은 측정 유닛에 포함되는 노즐(1820)이 기판(W)상에 기체를 분사하여 노즐(1820)내부에 제공되는 센서가 측정한 압력값에 근거한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판(W)의 전체 영역에서 액막(PR)의 두께가 균일한지를 측정하는 측정 유닛(1800)의 측정 원리에 대해서 설명하면, 측정 유닛(1800)에 포함된 복수개의 노즐(1820)들이 기판(W) 상에 기체를 분사한다. 제1노즐(1820a)은 기판 상의 제1위치로 에어를 공급하고, 제2노즐(1820b)은 기판 상의 제2위치로 에어를 공급한다. 제1노즐(1820a)에서 측정된 값을 제1측정값이라 하고, 제2노즐(1820b)에서 측정된 값을 제2측정값이라 한다. 기판(W)상에 도포액이 두껍게 도포되면 액막(PR)과 노즐(1820)의 간격이 가까워지므로 특정 노즐(1820)에서의 압력 값이 높게 측정되고, 기판(W)상에 도포액이 얇게 도포되면 액막(PR)과 노즐(1820)의 간격이 멀어지므로 특정 노즐(1820)에서의 압력 값이 낮게 측정된다. 이때, 제1측정값과 제2측정값의 차이가 설정 범위 이내이면 제1위치에서 액막(PR)의 두께와 제2위치에서 액막(PR)의 두께가 동일한 것으로 판단하고, 제1측정값과 제2측정값의 차이가 설정 범위를 이탈하면 액막(PR)이 불량인 것으로 판단한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기판(W)에 도포된 액막(PR)의 두께를 측정하는 측정 유닛(1800)의 측정 원리에 대해서 설명하면, 액막(PR)의 두께와 측정 값 간의 상관 관계에 따른 데이터를 미리 취득하고, 기판(W) 상에 액을 도포하기 전 노즐(1820)이 기판(W) 상에 기체를 분사할 때의 압력 측정값(P1)과 기판(W) 상에 액이 도포된 후 기체를 분사할 때의 압력 측정값(P2)을 측정한 후 압력 차이값(P2-P1)을 데이터와 대조하여 기판 상에 도포된 액막(PR)의 두께를 알 수 있다.

상술한 예에서는 포토 레지스트 액막(PR)을 예로 들어 설명하였다. 그러나 이와 달리, 다른 종류의 액막에도 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 도포액이 도포된 기판을 타 설비로 이동하지 않고 액막의 단차를 측정할 수 있어 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기판이 반송 로봇에 의해 반송되는 도중에 측정이 이루어지므로 지지 유닛에 지지된 상태로 측정할 때 보다 공정 시간을 더욱 단축할 수 있는 효과가 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 상술한 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.

1800 : 측정 유닛
1810 : 바디
1820 : 노즐
1822 : 기체 공급 라인
1830 : 센서

Claims

기판을 처리하는 장치에 있어서,
기판을 액 처리하는 액 처리 챔버;
상기 기판을 열처리하는 열 처리 챔버; 및
상기 액 처리 챔버와 상기 열 처리 챔버 간에 기판을 반송하는 반송 로봇을 포함하고,
상기 액 처리 챔버는,
기판이 반입 또는 반출되는 개구가 형성되고, 내부 공간을 가지는 하우징;
상기 내부 공간에서 상기 기판을 지지하는 지지 유닛;
상기 지지 유닛에 놓인 상기 기판 상에 액을 도포하는 액 공급 유닛; 및
상기 기판 상에 도포된 액의 두께 상태를 측정하는 측정 유닛;
을 포함하는 기판 처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 측정 유닛이 측정하는 상기 두께 상태는,
액막 두께의 균일도인 기판 처리 장치.
제 1항에 있어서,
상기 측정 유닛이 측정하는 상기 두께 상태는,
액막의 두께인 기판 처리 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
상기 개구에 인접한 위치에 배치되는 기판 처리 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
상기 내부 공간 내에 배치되는 기판 처리 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
상기 개구보다 상부에 제공되는 기판 처리 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
바디;
상기 바디에 설치되고, 상기 액이 도포된 상기 기판의 상면에 기체를 분사하는 노즐; 및
상기 노즐에 제공된 기체 통로에서 상기 기체의 압력을 측정하는 압력 센서;
를 포함하는 기판 처리 장치.
제 7항에 있어서,
상기 노즐은,
복수개로 제공되고,
상기 압력 센서는,
각각의 상기 노즐의 내부에 제공되는 기판 처리 장치.
제 4항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
서로 이격된 복수의 부재로 제공되는 기판 처리 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
상부에서 바라보았을 때 길이방향이 상기 기판의 지름보다 길게 제공되는 기판 처리 장치.
기판을 처리하는 장치에 있어서,
기판이 반입 또는 반출되는 개구가 형성되고, 내부 공간을 가지는 하우징;
상기 내부 공간에서 상기 기판을 지지하는 지지 유닛;
상기 지지 유닛에 놓인 상기 기판 상에 액을 도포하는 액 공급 유닛; 및
상기 기판 상에 도포된 액의 두께 상태를 측정하는 측정 유닛;
을 포함하는 기판 처리 장치.
제 11항에 있어서,
상기 측정 유닛이 측정하는 상기 두께 상태는,
액막 두께의 균일도인 기판 처리 장치.
제 11항에 있어서,
상기 측정 유닛이 측정하는 상기 두께 상태는,
액막의 두께인 기판 처리 장치.
제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
바디;
상기 바디에 설치되고, 상기 액이 도포된 상기 기판의 상면에 기체를 분사하는 노즐; 및
상기 노즐에 제공된 기체 통로에서 상기 기체의 압력을 측정하는 압력 센서;
를 포함하는 기판 처리 장치.
제 14항에 있어서,
상기 노즐은,
복수개로 제공되고,
상기 압력 센서는,
각각의 상기 노즐의 내부에 제공되는 기판 처리 장치.
액 처리 챔버 내에 반입된 기판에 액을 공급하여 상기 기판 상에 액막을 형성하고,
상기 기판이 상기 액 처리 챔버에서 상기 기판 상에 형성된 상기 액막의 두께를 측정하는 기판 처리 방법.
제 16항에 있어서,
상기 액막의 두께 측정은,
상기 액 처리 챔버에서 상기 기판이 반송되는 도중에 이루어지는 기판 처리 방법.
제 16항 또는 제 17항에 있어서,
상기 액막의 두께를 측정하는 측정 유닛은 상기 액 처리 챔버로부터 기판이 반출되는 개구와 인접한 위치에 제공되는 기판 처리 방법.
제 18항에 있어서,
상기 액막의 두께 측정은,
상기 개구의 길이방향과 평행한 방향을 따른 복수의 지점에서 이루어지는 기판 처리 방법.
제 16 또는 제 17항에 있어서,
상기 액은 포토 레지스트인 기판 처리 방법.
제 16 또는 제 17항에 있어서,
상기 액막의 두께 측정은,
상기 기판이 반송 로봇의 핸드에 놓인 상태에서 이루어지는 기판 처리 방법.
제 17항에 있어서,
상기 액막의 두께 측정은,
노즐로부터 상기 기판 상의 상기 액막으로 기체를 공급하는 도중에 상기 노즐 내에 제공된 상기 기체의 통로에서 측정된 압력 값에 근거하여 이루어지는 기판 처리 방법.