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KR20220144512A - 기판처리장치, 온도측정방법 및 온도제어방법 - Google Patents

기판처리장치, 온도측정방법 및 온도제어방법 Download PDF

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KR20220144512A
KR20220144512A KR1020210050898A KR20210050898A KR20220144512A KR 20220144512 A KR20220144512 A KR 20220144512A KR 1020210050898 A KR1020210050898 A KR 1020210050898A KR 20210050898 A KR20210050898 A KR 20210050898A KR 20220144512 A KR20220144512 A KR 20220144512A
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KR
South Korea
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temperature
substrate
data
chamber
measuring
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020210050898A
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English (en)
Inventor
권오현
백인우
Original Assignee
주성엔지니어링(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주성엔지니어링(주) filed Critical 주성엔지니어링(주)
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Priority to JP2023564388A priority patent/JP7630645B2/ja
Priority to US18/556,661 priority patent/US20240368765A1/en
Priority to PCT/KR2022/004645 priority patent/WO2022225221A1/ko
Priority to CN202280043865.9A priority patent/CN118339641A/zh
Priority to TW111115102A priority patent/TW202245074A/zh
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Abstract

본 발명은 기판처리장치 및 온도측정방법 및 온도제어방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판처리장치는 처리공간을 제공하는 챔버; 기판이 안착 가능한 서셉터; 상기 서셉터를 가열하는 히터부; 상기 기판의 온도를 측정하는 온도측정부; 및 상기 기판의 온도를 이용하여 상기 히터부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 온도측정부는 상기 챔버의 내부에서 상기 기판의 온도를 측정하는 제1측정부; 상기 챔버의 외부에서 상기 기판의 온도를 측정하는 제2측정부; 상기 제1측정부에서 측정한 제1데이터와 제2측정부에서 측정한 제2데이터 및 상기 제1데이터 및 제2데이터를 이용하여 산출된 제3데이터를 저장하는 저장부; 및 상기 제3데이터를 이용하여 상기 기판의 온도를 산출하는 판단부를 포함하여 이루어지며, 챔버 외부로 기판을 이송하면서 기판의 온도를 측정하고, 참조 온도를 기반으로 하여 기판이 챔버 내부에 있을 때의 온도를 산출하여 기판을 가열하기 위한 수단의 온도를 제어할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

Description

기판처리장치, 온도측정방법 및 온도제어방법 {substrate processing apparatus, method of temperature measuring, and method of temperature controlling}
본 발명은 기판처리장치와 온도측정 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 챔버로부터 배출되는 기판의 온도를 측정하여 미리 저장된 보정값을 이용하여 챔버 내부에서의 기판의 온도를 산출하고, 기판을 가열하기 위한 수단을 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자, 표시장치 및 박막 태양전지를 제조하기 위해서는 기판에 특정 물질의 박막을 증착하는 박막증착공정, 감광성 물질을 사용하여 이들 박막 중 선택된 영역을 노출 또는 은폐시키는 포토공정, 선택된 영역의 박막을 제거하여 패터닝하는 식각공정 등을 거치게 된다. 이들 공정 중 박막증착공정 및 식각공정 등은 진공상태로 최적화된 기판처리장치에서 진행한다.
진공상태로 최적화된 기판처리장치에서, 가열수단을 이용하여 기판을 가열하고 챔버의 반응공간에 공정가스를 공급하여 박막증착공정 또는 식각공정을 진행한다. 기판처리공정에 있어서, 기판의 온도가 제품의 품질에 영향을 주기 때문에, 기판의 온도를 정확하게 측정하여 제어하여야 한다.
일반적으로 광 온도계와 같은 비접촉 온도 측정장치를 이용하여 기판의 온도를 측정한다. 광 온도계를 사용하는 경우, 장시간의 공정을 거치면, 기판처리과정 중에서 공정가스의 반응에 의해 발생하는 이물질이 광 온도계에 침적될 수 있다. 온도 측정장치에 이물질이 침적되면 기판의 온도를 정확하게 측정하기 어려운 문제가 발생한다. 따라서, 기판의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명은 챔버 내부에서의 기판의 온도를 정확하게 측정하여 기판의 온도를 제어할 수 있는 기판처리장치, 온도측정방법 및 온도제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 기판의 온도 제어를 위한 기판의 온도 보정값을 산출할 수 있는 기판처리장치, 온도측정방법 및 온도제어방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판처리장치는 처리공간을 제공하는 챔버; 기판이 안착 가능한 서셉터; 상기 서셉터를 가열하는 히터부; 상기 기판의 온도를 측정하는 온도측정부; 및 상기 기판의 온도를 이용하여 상기 히터부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 온도측정부는, 상기 챔버의 내부에서 상기 기판의 온도를 측정하는 제1측정부; 상기 챔버의 외부에서 상기 기판의 온도를 측정하는 제2측정부; 상기 제1측정부에서 측정한 제1데이터와 제2측정부에서 측정한 제2데이터 및 상기 제1데이터 및 제2데이터를 이용하여 산출된 제3데이터를 저장하는 저장부; 및 상기 제3데이터를 이용하여 상기 기판의 온도를 산출하는 판단부를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치에서 상기 제3데이터는 상기 제1데이터와 상기 제2데이터의 차이 값을 나타낸다.
본 발명에 따른 기판처리장치에서 상기 판단부는 상기 제2데이터에 상기 제3데이터를 더하여 상기 기판의 온도를 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치에서 상기 제2 측정부는 슬롯 밸브에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 기판처리장치에서 상기 제2 측정부는 복수 개로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 온도측정방법은 챔버 내부에 안착된 기판을 반출하는 단계; 상기 챔버 외부에서 상기 기판의 온도를 측정하는 단계; 및 상기 챔버 외부에서 측정된 기판 온도에 기저장된 보정값을 반영하여 상기 기판의 온도를 결정하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 온도측정방법에서 상기 챔버 외부에서 기판의 온도를 측정하는 단계는 슬롯 밸브에서 기판의 온도를 측정하는 동작으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 온도측정방법에서 상기 보정값은 챔버 내부에서 기판의 온도를 측정한 제1데이터를 저장하는 제1 단계; 챔버 외부에서 상기 기판의 온도를 측정한 제2데이터를 저장하는 제2 단계; 및 상기 제1데이터와 상기 제2데이터를 이용하여 산출한 제3데이터를 온도 측정에 필요한 보정값으로 저장하는 제3 단계에 의해 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 온도측정방법에서 상기 제3데이터는 상기 제1데이터와 상기 제2데이터의 차이 값으로 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 온도제어방법은 본 발명에 따른 온도측정방법을 이용하여 산출된 상기 기판의 온도를 이용하여 상기 기판을 가열하기 위한 수단의 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 온도 제어 장치 및 제어 방법은 챔버 내부에서의 기판의 온도를 정확히 측정하여 기판을 가열하기 위한 수단을 제어함으로써 기판 전체의 온도를 균일하게 할 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 3는 본 발명에 따른 온도측정방법을 위한 보정값 생성 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도 3의 제1데이터 생성을 위한 진행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 도 3의 제2데이터 생성을 위한 진행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 온도측정 및 제어방법의 진행 과정을 나타낸 흐름도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 없는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 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 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 나타내는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 기판처리장치, 온도측정방법 및 온도제어방법을 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 기판처리장치의 일부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판처리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리장치(100)는 반응 공간이 구비된 챔버(110), 상기 챔버(110) 내에 구비되어 적어도 하나의 기판(10)을 지지하는 서셉터(120), 상기 서셉터(120)의 하부에 배치되어 상기 서셉터(120)를 가열하는 히터부(130), 상기 서셉터(120)와 대향되는 챔버(110) 내의 타측에 구비되어 공정가스를 분사하는 가스 분배장치(140), 상기 챔버(110) 외측에 구비되어 상기 가스 분배장치(140)로 공정가스를 공급하는 가스 공급부(150), 챔버(110) 내부를 배기하기 위한 배기부(160)를 포함할 수 있다.
챔버(110)는 기판(10)에 증착 공정을 위한 공간이 내부에 형성되는 통 형상으로 구비될 수 있다. 이러한 챔버(110)는 기판(10)의 형상에 따라 다양한 형상으로 구비될 수 있다. 여기서, 기판(10)은 반도체 제조용 실리콘 기판이 이용될 수 있고, 평판 디스플레이 제조용 글래스 기판이 이용될 수도 있다. 즉, 실리콘 기판 등 기판(10)이 원형일 경우 챔버(110)는 횡단면이 원형인 원통형으로 구비될 수 있고, 유리 기판 등 기판(10)이 사각형일 경우 챔버(110)는 횡단면이 사각형인 육면체 형상으로 구비될 수 있다.
서셉터(120)와 가스 분배장치(140)는 챔버(110)의 내부에서 서로 대향되도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 서셉터(120)가 챔버(110)의 하측에 구비되고, 가스 분배장치(140)가 챔버(110)의 상측에 구비될 수 있다. 또한, 챔버(110)의 일측에는 기판(10)이 인입 및 인출되는 기판 출입구(111)가 구비될 수 있다. 챔버(110)에는 챔버(110) 내부로 공정가스를 공급하는 가스 공급부(150)와 연결된 가스 유입구(151)가 구비될 수 있다.
또한, 챔버(110)에는 챔버(110)의 내부 압력을 조절하거나, 공정가스 기타 챔버(110) 내부의 이물질 등을 배기하기 위해 챔버(110)의 하부에 구비된 배기구(112)에 배기부(160)가 연결될 수 있다.
예를 들어, 기판 출입구(111)는 챔버(110)의 일 측면에 기판(10)이 출입할 수 있는 정도의 크기로 구비될 수 있고, 가스 유입구(151)는 챔버(110)의 상부벽을 관통하여 구비될 수 있으며, 배기구(112)는 서셉터(120)보다 낮은 위치의 챔버(110)의 하부벽을 관통하여 구비될 수 있다.
서셉터(120)는 챔버(110)의 내부에 구비되어 챔버 (100) 내부로 유입되는 적어도 하나의 기판(10)이 안착된다. 이러한 서셉터(120)는 가스 분배장치(140)와 대향하는 위치에 구비된다. 예를 들어, 챔버(110) 내부의 하측에 서셉터(120)가 구비되고, 챔버(110) 내부의 상측에 가스 분배장치(140)가 구비될 수 있다.
서셉터(120)는 기판(10)이 안착되어 지지될 수 있도록, 예를 들어 정전척 등이 구비되어 기판(10)과 정전기력에 의해 흡착을 유지할 수도 있고, 진공 흡착이나 기계적 힘에 의해 기판(10)을 지지할 수도 있다. 또한, 서셉터(120)는 기판(10) 형상과 대응되는 평면 형상, 예를 들어 원형 또는 사각형으로 구비될 수 있으며, 기판(10)보다 크게 제작될 수 있다.
서셉터(120) 하부에는 서셉터(120)를 상하로 이동시키는 승강장치(121)가 구비될 수 있다. 승강장치(121)는 서셉터(120)의 적어도 일 영역, 예를 들어 중앙부를 지지하도록 구비되고, 서셉터(120) 상에 기판(10)이 안착되면 서셉터(120)를 가스 분배장치(140)와 근접하도록 이동시킨다.
또한, 서셉터(120) 하부 또는 내부에는 히터부(130)가 장착될 수 있다. 히터부(130)는 정해진 온도로 발열하여 기판(10)을 가열함으로써 박막 증착 및 적층공정, 식각 공정 등이 기판(10) 상에서 용이하게 실시되도록 할 수 있다. 서셉터(120) 내부에는 냉각수 공급로(미도시)가 구비되어 냉각수가 공급되어 기판(10)의 온도를 낮출 수도 있다.
가스 분배장치(140)는 챔버(110) 내부의 상측에 구비되어 서셉터(120) 상에 안치된 기판(10)을 향해 공정가스를 분사한다. 이러한 가스 분배장치(140)는 서셉터(120)와 마찬가지로 기판(10) 형상에 대응되는 형상으로 제작될 수 있는데, 대략 원형 또는 사각형으로 제작될 수 있다.
상기 기판 출입구(111)가 형성된 상기 챔버(110) 외측에는 슬롯 밸브(slot valve)(221)가 배치되고, 그 상부에는 제2 측정부(220)가 위치한다. 상기 제2 측정부(220)는 복수 개의 광학식 온도계로 이루어질 수 있다. 상기 제2 측정부(220)는 기판(10)을 챔버(110)의 외부로 반출할 때 기판(10)의 복수 영역의 표면 온도를 측정할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기판처리장치(100)는 도 1을 통해 도시한 챔버(110)를 중심으로 하는 구성을 포함하여 도 2에 도시한 바와 같이 온도측정부(200)와 제어부(300)를 더 포함하여 이루어진다. 온도측정부(200)는 상기 챔버(110)의 내부에서 상기 기판(10)의 온도를 측정하는 제1측정부(210), 상기 챔버(110)의 외부에서 상기 기판(10)의 온도를 측정하는 제2측정부(220), 상기 제1측정부(210)에서 측정한 제1데이터와 제2측정부(220)에서 측정한 제2데이터 및 상기 제1데이터 및 제2데이터를 이용하여 산출된 제3데이터를 저장하는 저장부(230), 및 상기 제3데이터를 이용하여 상기 기판의 온도를 산출하는 판단부(240)를 포함한다.
상기 제1측정부(210)는 챔버(110)의 내부에 기판(10)이 배치된 상태에서 기판(10)의 온도를 측정하고, 상기 제2측정부(220)는 상기 슬롯 밸브(221)의 상단에 배치되어 기판(10)을 챔버(110)의 외부로 반출할 때 기판(10)의 표면 온도를 측정한다.
이하의 설명에서 상기 제1측정부(210) 및 제2측정부(220)에 의해 각각 측정된 기판의 온도 데이터는 각각 "제1데이터" 및 "제2데이터"라 지칭한다. 제1데이터 및 제2데이터는 저장부(230)에 저장된다. 온도측정부(200)의 판단부(240)는 상기 저장부(230)에 저장된 제1데이터 및 제2데이터를 이용하여 제3데이터를 산출한다. 상기 제3데이터는 제1데이터와 제2데이터의 차이값이 될 수 있다. 상기 판단부(240)에 의해 산출되어 저장부(230)에 저장되는 상기 제3데이터는 이후의 설명에서 "보정값"으로 이용된다.
제어부(300)는 상기 보정값을 이용하여 챔버(110) 내부의 히터부(130)를 제어한다.
본 발명에 따른 온도측정방법은 온도 보정값을 미리 설정한 후 이루어지며, 온도 보정값을 설정하기 위한 과정은 도 3의 흐름도에 도시한 바와 같이 이루어진다. 도 3에 도시한 바와 같이, 챔버 내부에서 기판의 온도를 측정한 제1데이터를 획득하는 과정(S11), 챔버 외부에서 상기 기판의 온도를 측정한 제2데이터를 획득하는 과정(S12), 상기 제1데이터와 상기 제2데이터를 이용하여 제3데이터를 산출하는 과정(S13) 및 상기 제3데이터를 보정값(온도 보정값)으로 저장하는 과정(S14)을 통하여 이루어진다.
한편, 제1데이터를 획득하는 과정은 도 4에 도시한 바와 같이 이루어진다. 먼저, 제1기판을 서셉터(120)에 안착시킨다. 상기 제1기판으로 TC 웨이퍼를 사용할 수 있다. TC 웨이퍼는 챔버 내부에서 웨이퍼의 특정 위치의 온도를 측정하여 온도 데이터를 얻기 위해 사용되는 웨이퍼를 나타낸다. 웨이퍼의 내부에 일정한 깊이로 복수의 구멍을 낸 다음 그 내부에 서모커플(thermocouple)을 내장하여 열적 저항에 의한 온도를 측정하는 것이다.
제1기판에 배치되어 기판의 복수 영역의 표면 온도를 측정하는 구성은 도 2의 제1측정부(210)에 상응한다. 한편, 제1측정부(210)는 제1기판으로서 TC 웨이퍼를 이용하는 방법 외에 챔버의 상부에서 기판의 온도를 측정할 수 있는 형태의 측정장치로도 구현할 수 있다. 예를 들어, 챔버 내부 상부의 가스 분배장치에 인접한 위치에 광 온도계와 같은 비접촉 온도 측정장치를 배치하여 기판의 온도를 측정하는 형태로 구현할 수도 있다.
제조 공정과 동일한 조건의 챔버 내부에서 서셉터 상부에 배치되므로 기판으로 칭하기로 한다 (S111).
소정의 온도에 이르도록 챔버(110)의 온도를 증가시킨 후 챔버(110)를 안정화시킨다 (S112).
챔버(110)의 온도가 안정화된 상태에서 상기 제1측정부(210)를 이용하여 제1기판의 온도를 측정한다(S113).
상기 제1측정부(210)에 의해 측정된 기판의 온도 정보는 저장부(230)에 제1데이터로 저장된다. 예를 들어, 기판을 2x2의 4개 영역으로 분할하여 온도를 측정하는 경우를 가정하면, 상기 제1측정부(210)에 의해 측정된 데이터는 다음과 같이 TP11 내지 TP22의 값으로 저장부(230)에 저장된다(S114).
Figure pat00001
온도 측정이 완료되면 챔버(110)의 온도가 상온이 될 때까지 챔버를 식히면서 대기하여 챔버의 온도가 안정화되면 상기 제1기판을 챔버(110)로부터 반출하는 단계(S115)를 포함하여 제1데이터 생성을 위한 과정이 완료된다.
한편, 제2데이터를 생성하기 위한 과정은 도 5에 도시한 바와 같이 이루어진다. 먼저 제2기판을 챔버(110) 내부의 서셉터(120)에 배치한다. 이때, 상기 제2기판은 보정값 산출을 위해 필요한 제2데이터 생성을 위한 기판으로 제1기판과 마찬가지로 제조 공정과 동일한 조건의 챔버 내부에서 서셉터 상부에 배치되므로 "기판"으로 칭하기로 한다. 제1데이터는 제1측정부를 사용하여 제1기판의 온도를 측정하여 생성되었지만, 제2데이터는 제2측정부를 사용하여 생성될 수 있다 (S121).
공정에 필요한 소정의 온도에 이르도록 챔버를 가열한 후 챔버를 안정화시킨다 (S122).
챔버(110)의 온도가 안정화된 상태에서 서셉터(120) 상부의 기판을 리프트 업(lift up)한 후, 챔버의 일측에 배치된 슬롯 밸브(221)를 개방한다(S123).
슬롯 밸브(221)와 함께 개방되는 기판 출입구를 통해 진공로봇 등을 이용하여 기판을 챔버의 외부로 반출한다. 서셉터(120)로부터의 리프트 업, 슬롯 밸브(221)의 개방 및 진공 로봇(도시하지 않음)에 의한 이동에 의해 기판의 온도 하락이 발생한다(S124).
기판을 챔버(110)의 외부로 반출하면서 슬롯 밸브(221) 상부에 배치된 제2측정부(220)를 이용하여 기판의 온도를 측정한다. 제2측정부(220)는 복수의 광학 온도계를 포함하여 이루어질 수 있으며 기판이 챔버 외부로 이동하는 시간을 고려하여 측정 동작 주기가 설정될 수 있다. 예를 들어 제2측정부(220)가 두 개의 광학 온도계로 이루어진 경우, 기판을 2x2의 4개 영역으로 분할하여 온도를 측정하기 위해 상기 제2측정부(220)의 온도 측정 동작은 기판이 챔버 외부로 이동하는 방향에 따라 기판의 온도를 측정할 수 있다. 즉, 기판이 챔버의 외부로 반출되는 과정에서 제1 시점의 제1 지점에 대한 온도를 측정하고, 제2 시점의 제2 지점에 대한 온도를 측정할 수 있다(S125).
제2측정부(220)에 의해 측정되는 기판의 복수 영역의 온도 정보는 저장부(230)에 제2데이터로 저장된다. 제1데이터와 마찬가지로 기판을 4개 영역으로 분할하여 측정한 온도 데이터는 다음과 같이 TR11 내지 TR22의 값으로 저장하는 단계(S126)를 포함하여 제2데이터 생성을 위한 과정이 완료된다(S126).
Figure pat00002
온도측정부(200)의 판단부(240)는 이상에서 설명한 과정을 통해 생성된 제1데이터와 상기 제2데이터를 이용하여 제3데이터를 산출한다. 제3데이터는 제1데이터와 제2데이터의 차이값이 될 수 있다.
Figure pat00003
온도측정부(200)의 판단부(240)는 상기 제3데이터를 보정값으로 저장한다.
이상에서 설명한 바와 같이 보정값 산출을 위한 전처리 과정을 선행된 이후, 처리 공정에서 온도측정 및 제어방법이 도 6의 흐름도에 도시한 바와 같이 수행된다.
기판(10)을 서셉터(120)에 안착시킨 후 챔버(110) 내부의 온도가 증가될 수 있도록 챔버를 가열한다. 이때의 기판은 처리 공정에서 사용되는 기판을 의미한다. 챔버(110)의 내부 온도가 안정화된 상태에서, 서셉터(120) 상부의 기판(10)을 리프트 업하고, 챔버(110)의 일측에 형성된 슬롯 밸브(221)를 개방한다. 개방된 슬롯 밸브(221)를 통해 진공로봇을 이용하여 상기 기판(10)을 챔버(110)의 외부로 이송시키면서 슬롯 밸브(221)의 상단부에 배치된 제2측정부(220)를 이용하여 기판(10)의 온도를 측정한다. 복수의 광학식 온도계로 구성된 상기 제2측정부(220)는 기판(10)의 복수의 영역의 온도를 측정한다. 이러한 동작은 제2데이터 생성과정과 동일하게 이루어진다. 챔버 외부로 반출되는 기판의 온도 데이터(TS11 ~ TS22)는 메모리에 저장될 수 있다(S1).
Figure pat00004
챔버 외부로 이송하면서 기판의 온도 측정이 완료되면, 제어부(300)는 저장부(230)에 저장된 보정값을 읽어 들인다. 제어부(300)는 메모리에 저장된 기판의 온도 데이터에 보정값을 더하여 상기 기판(10)이 챔버(110)의 내부에 있을 때의 온도로 추정할 수 있는 온도값(TSi11 ~ TSi22)를 산출할 수 있다 (S2).
Figure pat00005
이어, 제어부(300)는 기판의 각 부분별 온도 데이터의 균일도를 판단한다. 제어부(300)는 기판의 각 영역의 온도 차이가 오차 범위 내에 포함되는지 확인한다. 제어부(300)는 TC 웨이퍼를 사용하여 측정했던 온도 측정값인 제1데이터 (TP11~ TP22)와 보정값을 반영하여 산출된 온도값(TSi11 ~ TSi22)을 비교한다. 일례로 기판의 동일한 위치에 대응하는 두 온도값(TP11:TSi11, TP12:TSi12, TP21:TSi21, TP22: TSi22)을 비교할 수 있다. 다른 방법으로 TSi11 내지 TSi22의 평균값(AVRTSi)을 산출하고, 각 영역별 온도값(TSi11 ~ TSi22)과 평균값의 차이가 소정 범위를 벗어나는지 판별할 수도 있다. 이때 소정 범위는 기판의 재질, 기판의 용도, 기판의 크기 및 챔버의 증착 조건 등에 의해 설정될 수 있을 것이다(S3).
제어부(300)는 상기 비교 결과에 따라 온도의 균일도 또는 온도의 분포도를 판단하고 상기 온도 데이터의 균일도를 이용하여 히터부를 제어하기 위한 온도 보상값을 산출할 수 있다. 예를 들어, TSi11의 값이 평균값(AVRTSi)보다 10℃만큼 낮은 경우라면, 제어부는 기판의 TSi11 영역 하부의 서셉터(120)를 가열하기 위한 가열 수단인 히터부(130)에 대한 온도 보상값으로 10℃를 선택할 수 있다. 이러한 제어에 의해 전체 기판의 온도가 균일하게 될 수 있다 (S4).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 온도제어방법은 온도 보정값을 미리 산출하여 저장한 후, 기판을 챔버 외부로 이송시키면서 온도를 측정하고 보정값을 반영하여 기판이 챔버 내부에 있을 경우의 온도를 산출할 수 있고, 이를 이용하여 기판을 가열하기 위한 수단인 히터부를 제어하여 기판 전체의 온도가 균일하게 될 수 있도록 보상할 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 기판 100: 기판처리장치
110: 챔버 111: 기판 출입구
112: 배기구 120: 서셉터
121: 승강장치 130: 히터부
140: 가스 분배장치 150: 가스 공급장치
151: 가스 유입구 160: 배기부
200: 온도측정부 210: 제1측정부
220: 제2측정부 230: 저장부
240: 판단부 300: 제어부

Claims (10)

  1. 처리공간을 제공하는 챔버;
    기판이 안착 가능한 서셉터;
    상기 서셉터를 가열하는 히터부;
    상기 기판의 온도를 측정하는 온도측정부; 및
    상기 기판의 온도를 이용하여 상기 히터부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 온도측정부는,
    상기 챔버의 내부에서 상기 기판의 온도를 측정하는 제1측정부;
    상기 챔버의 외부에서 상기 기판의 온도를 측정하는 제2측정부;
    상기 제1측정부에서 측정한 제1데이터와 제2측정부에서 측정한 제2데이터 및 상기 제1데이터 및 제2데이터를 이용하여 산출된 제3데이터를 저장하는 저장부; 및
    상기 제3데이터를 이용하여 상기 기판의 온도를 산출하는 판단부를 포함하여 이루어지는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3데이터는 상기 제1데이터와 상기 제2데이터의 차이 값인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 판단부는 상기 제2데이터에 상기 제3데이터를 더하여 상기 기판의 온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 측정부는 슬롯 밸브에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 측정부는 복수 개인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 챔버 내부에 안착된 기판을 반출하는 단계;
    상기 챔버 외부에서 상기 기판의 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 챔버 외부에서 측정된 기판 온도에 기저장된 보정값을 반영하여 상기 기판의 온도를 결정하는 단계를 포함하여 이루어지는 온도측정방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 챔버 외부에서 기판의 온도를 측정하는 단계는 슬롯 밸브에서 기판의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 온도측정방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 보정값은,
    챔버 내부에서 기판의 온도를 측정한 제1데이터를 저장하는 제1 단계;
    챔버 외부에서 상기 기판의 온도를 측정한 제2데이터를 저장하는 제2 단계; 및
    상기 제1데이터와 상기 제2데이터를 이용하여 산출한 제3데이터를 온도 측정에 필요한 보정값으로 저장하는 제3 단계에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 온도측정방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3데이터는 상기 제1데이터와 상기 제2데이터의 차이 값인 것을 특징으로 하는 온도측정방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 온도측정방법을 이용하여 산출된 상기 기판의 온도를 이용하여 상기 기판을 가열하기 위한 수단의 온도를 제어하는 온도제어방법.
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