KR101872243B1 - 기판 처리 시스템 - Google Patents

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KR101872243B1 KR1020137006668A KR20137006668A KR101872243B1 KR 101872243 B1 KR101872243 B1 KR 101872243B1 KR 1020137006668 A KR1020137006668 A KR 1020137006668A KR 20137006668 A KR20137006668 A KR 20137006668A KR 101872243 B1 KR101872243 B1 KR 101872243B1
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노부오 호리우치
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도레 엔지니아린구 가부시키가이샤
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Abstract

불활성 가스의 공급 유량에 격차가 생겨도 챔버(chamber) 안을 압력을 안정시켜 유지할 수 있고, 초기 동작 시, 불활성 가스의 공급 유량을 늘려 불활성 가스화에 필요한 시간을 단축시킬 수 있는 기판 처리 시스템을 제공하기 위하여, 기판에 대하여 소정의 처리를 행하는 기판 처리부와, 상기 기판 처리부를 밀봉 상태로 수용하는 챔버와, 챔버 안에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부와, 챔버 안의 가스를 배기하는 가스 배기부를 구비하고 있고, 상기 챔버 안의 압력이 챔버 밖의 압력보다도 높은 챔버 설정 압력이 되도록, 상기 가스 공급부의 불활성 가스의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량이 조정되는 구성으로 한다.

Description

기판 처리 시스템{SUBSTRATE TREATMENT SYSTEM}
본 발명은, 기판에 소정의 처리를 행하는 기판 처리 시스템이고, 챔버(chamber) 안을 불활성 가스로 채운 상태로 기판의 처리를 행하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스나 마스크 등의 제작에는, 기판 상에 레지스트액을 도포하는 도포 장치, 기판 반송 장치, 기판 상의 도포막을 건조시키는 건조 장치 등, 기판에 소정의 처리를 행하는 다양한 기판 처리 시스템이 이용되고 있다. 통상, 레지스트액으로 형성된 기판 상의 도포막은 산화를 매우 싫어하기 때문에, 이들의 장치는, 간이적인 밀폐 챔버 안에 배치되어 있고, 이 챔버 안에서 소정의 처리가 행하여진다.
구체적으로는, 하기 특허 문헌 1에 나타내지는 바와 같이, 챔버 안에 도포 장치가 배치되어 있고, 챔버에는, 챔버 안에 불활성 가스를 공급하는 공급구와, 챔버 안의 분위기를 배기하는 배기구가 설치되어 있다. 그리고, 장치의 가동 시에는, 공급구로부터 챔버 안에 불활성 가스를 공급하면서 배기구로부터 배기하는 것으로, 챔버 안의 산소 농도를 극력 감소시켜, 기판 상에 레지스트액을 토출하여 도포막이 형성된다. 즉, 챔버의 공급구와 배기구의 치수는, 공급구로부터의 불활성 가스의 공급량보다도 배기구로부터의 배기량이 적어지도록 설계되어 있고, 불활성 가스가 공급되면, 챔버 안의 산소가 새롭게 공급되는 불활성 가스와 서서히 치환된다(불활성 가스화). 그리고, 챔버 안이 약간 고압으로 유지되는 것에 의하여, 대기 중의 산소가 챔버 안에 침입하지 않도록 되어 있다. 따라서, 챔버 안의 산소 농도가 소정의 산소 농도 이하로 억제되어, 기판 상에 형성된 도포막이 산화되는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다.
일본국 공개특허공보 특개2005-211734호
그러나, 상기 기판 처리 시스템에서는, 챔버 안의 산소 농도를 소정의 산소 농도로 억제할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 즉, 불활성 가스의 공급원은, 공장마다 설정되어 있고, 여러 장치에서 공통으로 사용되고 있다. 그 때문에, 공급구와 배기구의 치수로 유량 조정되는 상기 기판 처리 시스템에서는, 불활성 가스의 사용 상황에 따라 공급 압력이 일시적으로 저하하였을 경우, 공급구로부터 공급되는 불활성 가스의 공급 유량이 배기구로부터 배기되는 배기 유량을 하회한다. 그 결과, 챔버 안이 대기압 이하가 되는 것에 의하여 챔버 안에 대기 중의 산소가 침입하기 쉬워져 챔버 안의 산소 농도가 상승할 우려가 있다고 하는 문제가 있었다.
또한, 공급원의 압력이 충분한 경우에는, 챔버 안에 불활성 가스를 공급하는 초기 동작 시에 있어서, 불활성 가스의 공급 유량을 늘려 챔버 안의 불활성 가스화에 필요한 시간을 단축시키고 싶다고 하는 요망이 있다. 그러나, 불활성 가스의 공급 유량을 증가시키면, 배기구의 배기 유량이 거의 일정하기 때문에, 챔버 안의 압력이 과도하게 상승하여, 챔버로부터 불활성 가스가 새거나, 챔버 자체가 파괴되어 버릴 우려가 있다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상기의 문제점에 감안하여 이루어진 것이며, 불활성 가스의 공급 유량에 격차가 생겨도 챔버 안을 압력을 안정시켜 유지할 수 있고, 초기 동작 시, 불활성 가스의 공급 유량을 늘려 불활성 가스화에 필요한 시간을 단축시킬 수 있는 기판 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기판 처리 시스템은, 기판을 재치(載置, 물건의 위에 다른 것을 올리는 것)하는 스테이지와, 상기 스테이지에 재치된 기판에 대하여 소정의 처리를 행하는 기판 처리부와, 상기 스테이지 및 기판 처리부를 밀봉 상태로 덮는 챔버와, 상기 챔버 안에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부와, 상기 챔버 안의 가스를 배기하는 가스 배기부를 구비하고 있고, 상기 챔버 안의 압력이 챔버 밖의 압력보다도 높은 챔버 안 설정 압력값이 되도록, 상기 챔버 안의 압력에 기초하여, 상기 가스 공급부의 불활성 가스의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량의 균형이 유지되는 것에 의하여, 상기 챔버 안의 설정 압력이 조정되고, 상기 챔버 설정 압력은, 상한 압력값과 하한 압력값이 설정되어 있고, 챔버 안의 압력이 상한 압력값과 하한 압력값의 사이에 유지되도록, 상기 가스 공급부의 불활성 가스의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량이 조정되고, 상기 챔버 안의 압력이 설정한 챔버 설정 압력의 역치 내에 소정 시간 유지되면, 상기 챔버 설정 압력의 역치 영역이 작아지는 상한값 및 하한값으로 재차 설정되어, 이것을 반복하는 것에 의하여 챔버 안의 압력을 수속시켜 유지되는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 기판 처리 시스템에 의하면, 상기 가스 공급부의 불활성 가스의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량이 챔버 안의 압력에 기초하여 조정되기 때문에, 상기 챔버 안의 압력을 챔버 설정 압력으로 안정되게 유지할 수 있다. 즉, 불활성 가스의 공급 유량에 격차가 생겨도, 그 공급 유량에 따라 배기 유량이 조절되는 것에 의하여, 챔버 안이 일정한 챔버 설정 압력으로 유지된다. 따라서, 챔버 안이 챔버 밖보다도 고압이 되는 것에 의하여, 챔버 밖으로부터 챔버 안으로 산소가 침입하는 것을 억제할 수 있어, 챔버 안의 산소 농도가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 불활성 가스의 공급 유량을 증가시켰을 경우에서도, 그 공급 유량에 따라 배기 유량을 증대시켜 챔버 안을 챔버 설정 압력으로 유지할 수 있기 때문에, 초기 동작 시에 있어서 챔버 안에 대량의 불활성 가스를 공급할 수 있다. 따라서, 챔버 안의 산소를 불활성 가스와 치환하기 위하여 필요한 불활성 가스를 대량으로 공급하는 것에 의하여, 초기 동작 시에 있어서의 불활성 가스화에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
삭제
나아가, 이 구성에 의하면, 상한 압력값과 하한 압력값을 역치로서 설정하는 것으로, 보다 간단한 구성으로 챔버 안을 챔버 설정 압력으로 유지할 수 있다.
또한, 상기 가스 공급부의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량을 모두 크게 하여 챔버 안의 압력을 설정 압력값으로 유지하는 초기 운전 모드와, 상기 가스 공급부의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량을 모두 작게 하여 챔버 안의 압력을 설정 압력값으로 유지하는 통상 운전 모드를 가지고 있고, 상기 초기 운전 모드는, 챔버 안의 산소 농도가 설정값 이하가 되었을 경우에 통상 운전 모드로 전환되는 구성으로 하여도 무방하다.
이 구성에 의하면, 초기 운전 모드에 의하여 챔버 설정 압력을 유지한 상태로, 초기 운전 시에 있어서의 챔버 안의 산소 농도를 재빠르게 저하시킬 수 있다. 또한, 통상 운전 모드에 의하여 챔버 설정 압력을 유지한 상태로, 불활성 가스의 공급량을 억제하여 쓸데 없이 불활성 가스가 소비되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 가스 배기부에는, 챔버에 연통(連通)하여 접속되는 배기 배관을 가지고 있고, 이 배기 배관에는 배관 내의 압력 변동에 따라 용적을 바꿀 수 있는 버퍼부를 가지고 있고, 이 버퍼부의 용적이 변화하는 것에 의하여, 배관 내의 갑작스러운 압력 변동이 흡수되는 구성으로 하여도 무방하다.
이 구성에 의하면, 챔버 안의 압력이 일시적으로 급격하게 상승하였을 경우여도, 버퍼부의 용적이 팽창하는 것에 의하여 챔버 설정 압력을 유지할 수 있다.
본 발명의 기판 처리 시스템에 의하면, 불활성 가스의 공급 유량에 격차가 생겨도 챔버 안을 압력을 안정시켜 유지할 수 있고, 초기 동작 시에서는, 불활성 가스의 공급 유량을 늘려 불활성 가스화에 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 상기 기판 처리 시스템의 제어계의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 챔버 안의 압력의 변화를 도시하는 도면이다.
도 4는 상기 기판 처리 시스템의 동작을 나타내는 플로차트이다.
다음으로, 본 발명의 기판 처리 시스템에 관하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서의 기판 처리 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 기판 처리 장치(10)와 가스 공급부(20)와 가스 배기부(30)를 가지고 있고, 가스 공급부(20)로부터 기판 처리 장치(10)에 불활성 가스를 공급하고, 기판 처리 장치(10)의 가스를 가스 배기부(30)로부터 배기하는 것에 의하여, 기판 처리 장치(10)에 있어서 기판을 특정의 환경 하에 유지하면서, 기판에 소정의 처리를 행하도록 되어 있다.
기판 처리 장치(10)는, 기대(基臺, 11) 상에 기판 처리부(40)를 가지고 있고, 이 기판 처리부(40)가 챔버(12) 안에 수용되어 있다. 본 실시예에서는, 기판 처리부(40)는 도포 장치이며, 이 도포 장치에 의하여 기판 상에 레지스트액 등의 도포막이 형성되도록 되어 있다. 도포 장치는, 기판을 재치하는 스테이지(41)와, 도포액을 도포하는 도포 유닛(42)을 가지고 있고, 도포 유닛(42)으로부터 도포액이 토출되는 것에 의하여 기판 상에 균일 두께의 도포막이 형성되도록 되어 있다. 구체적으로는, 도포 유닛(42)은, 기대(11) 상의 거의 중앙 위치에 고정되어 설치되어 있고, 일 방향으로 연장되는 슬릿 노즐(43a)을 가지는 구금(口金, 43)을 가지고 있다. 즉, 이 슬릿 노즐(43a)로부터 공급된 도포액이 슬릿 노즐(43a)로부터 긴쪽 방향에 걸쳐 토출되도록 되어 있다. 또한, 스테이지(41)가 도포 유닛(42)에 대하여 일 방향으로 이동할 수 있도록 설치되어 있고, 이동하는 스테이지(41)가 슬릿 노즐(43a)을 횡단하도록 되어 있다. 따라서, 스테이지(41) 상에 기판이 재치된 상태로 스테이지(41)가 일 방향으로 이동하면서, 슬릿 노즐(43a)로부터 도포액이 토출되는 것에 의하여, 기판 상에는, 균일 두께의 도포막이 형성되도록 되어 있다.
이 기판 처리부(40)(본 실시예에서는 도포 장치)는 챔버(12) 안에 수용되어 있다. 챔버(12)는, 측면부를 가지는 직방체(12a)와, 도포 유닛(42)이 위치하는 중앙 부분이 상방(上方)으로 돌출한 볼록 정부(頂部)(12b)가 조합된 형상을 가지고 있다. 이 챔버(12)는, 금속제의 프레임에 투명성의 아크릴판을 장착하여 형성되어 있고, 외부로부터 내부의 기판 처리부(40)를 시인(視認)할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 각 프레임의 이음새 부분 및 프레임과 아크릴판과의 사이에는, 각각 실(seal) 부재가 설치되어 있고, 기판 처리부(40)가 챔버(12) 안에 밀봉되도록 되어 있다. 즉, 가스 공급부(20)로부터 공급된 불활성 가스는 챔버(12) 안에 저류(貯留)되고, 외부의 산소 등이 챔버(12) 안에 침입하는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다.
또한, 챔버(12)의 볼록 정부(12b)에는, 가스 공급부(20)와의 연결부(13)가 설치되어 있고, 가스 공급부(20)로부터 이 연결부(13)를 통하여 불활성 가스가 공급된다. 챔버(12)의 측방(側方) 부분에는, 가스 배기부(30)와의 연결부(14)가 설치되어 있고, 가스 배기부(30)로부터 이 연결부(14)를 통하여 챔버(12) 안의 가스가 배기된다.
또한, 챔버(12)의 측면부에는, 글로브 박스(15)가 설치되어 있다. 이 글로브 박스(15)는, 기판 처리부(40)를 챔버(12)의 외부로부터 메인터넌스(maintenance)하는 것이며, 챔버(12)에 고무제의 장갑이 장착되는 것에 의하여 형성되어 있다. 구체적으로는, 챔버(12)의 측면부에 2개소 관통 구멍이 형성되어 있고, 이 관통 구멍을 막도록 고무제의 장갑이 장착되어 있다. 즉, 고무제의 장갑의 손가락끝이 챔버(12) 내부를 향하여 연장되도록 장착되어 있다. 따라서, 슬릿 노즐(43a)의 닦아 내기 등의 메인터넌스 시에는, 이 고무제의 장갑에 작업자가 손을 넣어 기판 처리부(40)에 대하여 소정의 메인터넌스 처리를 행하는 것에 의하여, 챔버(12) 안의 가스 환경(산소 농도)을 바꾸는 일 없이 메인터넌스 작업을 행할 수 있다.
또한, 챔버(12)에는, 산소 농도계(16) 및 압력계(17)가 장착되어 있고, 챔버(12) 안의 산소 농도와 압력을 계측할 수 있도록 되어 있다. 그리고, 산소 농도계(16) 및 압력계(17)는, 각각 후술의 제어 장치(90)에 전기적으로 접속되어 있고, 각각의 계측 결과가 제어 장치(90)에 입력되도록 되어 있다.
또한, 챔버(12)의 볼록 정부(12b)에 가스 공급부(20)가 설치되어 있고, 가스 공급부(20)로부터 질소 등의 불활성 가스가 챔버(12) 안에 공급된다. 가스 공급부(20)는, 볼록 정부(12b)의 연결부(13)에 접속되는 공급 배관(21)과, 이 공급 배관(21)에 설치된 레귤레이터(regulator, 22)를 가지고 있다. 그리고, 공급 배관(21)은, 질소 등의 불활성 가스 봄베와 접속되어 있고, 레귤레이터(22)를 조절하는 것에 의하여, 챔버(12) 안에 공급되는 불활성 가스의 유량을 제어할 수 있도록 되어 있다. 이 레귤레이터(22)는 전공(電空) 레귤레이터(22)이며, 제어 장치(90)로부터의 전기 신호에 의하여 개폐 상태를 무단계(無段階)로 제어한다. 따라서, 제어 장치(90)에 의하여, 챔버(12) 안의 불활성 가스의 공급 유량을 증가 또는 감소시킬 수 있다.
또한, 공급 배관(21)에는 유량계(23)가 설치되어 있다. 그리고, 이 유량계(23)가 제어 장치(90)에 전기적으로 접속되어 있고, 계측된 배기 유량을 제어 장치(90)에 입력할 수 있도록 되어 있다.
또한, 챔버(12)의 측면부는, 연결부(14)를 통하여 가스 배기부(30)와 연결되어 있고, 챔버(12) 안의 가스가 가스 배기부(30)를 통하여 챔버(12) 밖으로 배출할 수 있도록 되어 있다. 가스 배기부(30)는, 챔버(12)의 측면부에 연통하여 접속되는 배기 배관(31)과, 이 배기 배관(31)에 설치된 블로워(blower, 32)를 가지고 있다. 도 1의 예에서는, 측면부의 2개소에 배기 배관(31)이 연결되어 있고, 이들 2개소의 배기 배관(31)이 합류하여 소정의 배기 가스 처리 장치(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 그리고, 배기 배관(31)의 합류 부분에 블로워(32)가 설치되고, 이 블로워(32)를 작동시키는 것에 의하여, 챔버(12) 안의 가스가 배기 배관(31)을 통하여 배기되도록 되어 있다. 이 블로워(32)는 제어 장치(90)에 의하여 그 회전수가 제어되도록 되어 있고, 제어 장치(90)로부터의 전기 신호에 의하여 블로워(32)의 회전수가 무단계로 제어된다. 이와 같이 블로워(32)의 회전수가 제어되는 것에 의하여, 챔버(12) 안의 가스의 배기 유량이 조절된다.
이 가스 공급부(20)와 가스 배기부(30)에 의하여 챔버(12) 안의 압력을 제어할 수 있다. 즉, 가스 공급부(20)로부터의 불활성 가스의 공급 유량에 비하여, 가스 배기부(30)의 배기 유량을 작게 하는 것에 의하여, 챔버(12) 안의 압력을 높게 유지할 수 있다. 본 실시예에서는, 레귤레이터(22)와 블로워(32)를 적의(適宜) 조절하는 것에 의하여, 챔버(12) 밖의 대기압보다도 약간 높은 압력을 유지할 수 있도록 조절되어 있다. 이것에 의하여, 챔버(12) 안을 불활성 가스로 채워, 챔버(12) 밖으로부터 산소가 침입하는 것을 억제할 수 있도록 되어 있다.
또한, 배기 배관(31)에는 버퍼부(33)가 설치되어 있다. 이 버퍼부(33)는, 챔버(12) 안의 급격한 압력 상승을 억제하는 것이다. 이것에 의하여, 챔버(12)가 고압에 의하여 파손되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 버퍼부(33)는, 고무 또는 수지 등의 탄성 변형 가능한 재료로 형성된 주머니 형상 부재이며, 이 주머니 형상 부재 내가 소정의 압력에 이르면 탄성적으로 팽창하도록 되어 있다. 즉, 챔버(12)가 압력 상승에 의하여 파손되지 않는 압력으로 팽창하는 재료로 형성되어 있다. 그리고, 버퍼부(33)는 입출구를 가지고 있고, 이 입출구 각각에 배기 배관(31)이 접속되어 있다. 이것에 의하여, 챔버(12) 안의 압력이 갑자기 상승하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 챔버(12) 안의 압력이 갑자기 상승하면, 이것에 수반하여 배기 배관(31) 내의 압력도 상승하지만, 버퍼부(33)에 필요 이상의 압력이 가하여지면 버퍼부가 팽창하는 것에 의하여, 배기 배관(31) 내의 압력을 저하시키고, 나아가서는 챔버(12) 안의 압력을 저하시킨다. 이것에 의하여, 챔버(12) 안의 급격한 압력 상승을 억제하여, 챔버(12)의 파손을 방지할 수 있도록 되어 있다.
또한, 배기 배관(31)에는 유량계(34)가 설치되어 있다. 그리고, 이 유량계(34)가 제어 장치(90)에 전기적으로 접속되어 있고, 계측된 배기 유량을 제어 장치(90)에 입력할 수 있도록 되어 있다.
덧붙여, 공급 배관(21)에는, 공기를 공급하는 공기 공급 배관(51)이 별도 연결되어 있고, 챔버(12) 안에 공기를 공급할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로는, 공기 공급 배관(51)이 에어 봄베와 연결되어 있고, 공기 공급 배관(51)에는 제어 장치(90)에 전기적으로 접속된 레귤레이터(52)가 설치되어 있다. 그리고, 이 레귤레이터(52)의 개폐 동작을 제어하는 것에 의하여, 챔버(12) 안에 에어를 공급할 수 있다.
또한, 챔버(12)에는, 개방 배관(54)이 접속되어 있고, 챔버(12) 안의 불활성 가스를 단번에 배기할 수 있도록 되어 있다. 즉, 진공 펌프에 접속된 개방 배관(54)이 챔버(12)에 접속되어 있고, 제어 장치(90)에 개폐 동작이 제어되는 개방 밸브(55)가 설치되어 있다. 그리고, 개방 밸브(55)가 개방되면 진공 펌프에 의하여 챔버(12) 안이 흡기되고, 챔버(12) 안의 가스가 단번에 배기된다. 이것에 의하여, 이 개방 배관(54)과 공기 공급 배관(51)에 의하여, 기판 처리 장치(10)에 어떠한 문제가 생겼을 경우, 불활성 가스가 챔버(12) 밖에 충만하는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 개방 배관(54)의 개방 밸브(55)가 개방되는 것과 함께, 레귤레이터(52)도 열림 상태로 되는 것에 의하여, 챔버(12) 안이 배기되는 것과 함께, 공기 공급 배관(51)으로부터 공기가 공급된다. 이것에 의하여, 챔버(12) 안의 불활성 가스가 단번에 공기와 바뀌기 때문에, 챔버(12) 밖에 불활성 가스가 충만하는 것을 억제할 수 있다.
다음으로, 상기 기판 처리 장치(10)의 제어계의 구성에 관하여 도 2에 도시하는 블록도를 이용하여 설명한다.
도 2는, 이 기판 처리 장치(10)에 설치된 제어 장치(90)의 제어계를 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 이 기판 처리 장치(10)에는, 상술한 각종 유닛의 구동 등을 통괄적으로 제어하는 제어 장치(90)가 설치되어 있다. 이 제어 장치(90)는, 제어 본체부(91), 구동 제어부(92), 압력 검지부(93), 산소 농도 검지부(94), 유량 검지부(95)를 가지고 있다. 그리고, 제어 본체부(91)는, 주 제어부(91a), 판정부(91b), 설정부(91c), 기억부(91d)를 가지고 있다.
주 제어부(91a)는, 미리 기억된 프로그램에 따라 일련의 도포 동작을 실행하도록, 구동 제어부(92)를 통하여 각 유닛의 모터류, 레귤레이터(22, 52) 등의 구동 기기를 구동 제어하는 것과 함께 기판 처리 동작에 필요한 각종 연산을 행하는 것이다. 구체적으로는, 기판 처리부(40)인 도포 장치를 제어하도록, 도포 유닛(42)으로부터 도포액을 토출시키는 것과 함께, 스테이지(41)의 이동을 구동 제어한다. 그리고, 각 레귤레이터(22)의 개폐 상태 및 블로워(32)의 회전수를 제어하고, 챔버(12) 안이 챔버(12) 밖보다 약간 높은 압력(챔버 설정 압력)으로 설정된다.
판정부(91b)는, 챔버(12) 안의 압력, 산소 농도, 블로워 회전수가 소정의 설정값인지를 판정하는 것이다. 예를 들면, 챔버(12) 안의 압력이 설정된 압력(챔버 설정 압력)이 되어 있는지 여부가 판정된다. 구체적으로는, 후술의 기억부(91d)에는, 챔버 설정 압력의 상한값과 하한값이 역치로서 기억되어 있고, 챔버(12) 안의 압력이 이들의 역치의 범위 내에 있는지 여부가 판정된다. 만일 챔버 설정 압력의 상한값을 넘고 있는 경우에는, 구동 제어부(92)를 통하여 블로워(32)의 회전수를 증가시켜 챔버(12) 안의 가스의 배기 유량을 증대시키는 것에 의하여 챔버(12) 안의 압력이 역치 내에 들어가도록 조정한다. 그리고, 블로워(32)의 회전수를 증가시켜도 챔버(12) 안의 압력이 역치 내에 들어가지 않는 경우에는, 가스 공급부(20)의 레귤레이터(22)를 조절하는 것에 의하여 공급 유량을 감소시켜 챔버(12) 안의 압력이 역치 내에 들어가도록 조정한다. 마찬가지로, 챔버 설정 압력의 하한값을 넘고 있는 경우에는, 구동 제어부(92)를 통하여 블로워(32)의 회전수를 감소시킨다. 그리고, 블로워(32)의 회전수를 감소시켜도 역치 내에 들어가지 않는 경우는, 가스 공급부(20)의 레귤레이터(22)를 조절하는 것에 의하여 공급 유량을 증가시켜 챔버(12) 안의 압력이 역치 내에 들어가도록 조정한다. 이와 같이 하여, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력이 되도록 조정된다.
또한, 판정부(91b)는, 챔버(12) 안의 산소 농도에 관해서도 판정하고, 챔버(12) 안이 제품 제조에 적절한 산소 농도인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 챔버(12) 안의 산소 농도가 기억부(91d)에 기억된 산소 농도에 이르고 있는지 여부가 판정된다.
설정부(91c)는, 챔버 설정 압력, 레귤레이터(22)의 개폐도, 블로워(32)의 회전수의 설정을 행하는 것이다. 본 실시예의 기판 처리 장치(10)에서는, 장치의 가동 환경에 따라 2개의 모드가 준비되어 있다. 즉, 초기 운전 모드와 통상 운전 모드이다. 초기 운전 모드는, 장치의 가동 초기에 이용하는 모드이며, 챔버(12) 안의 산소 농도를 시급하게 저하시키는 것을 주 목적으로 하는 모드이다. 구체적으로는, 초기 운전 모드는, 챔버 설정 압력의 상한값 및 하한값을 유지하면서, 가스 공급부(20)의 레귤레이터(22)를 크게 열림 상태(조임을 작게)로 하는 것과 함께, 블로워(32)의 회전수를 크게 한다. 이것에 의하여, 챔버(12) 안의 산소를 가능한 한 빨리 불활성 가스와 치환한다. 또한, 통상 운전 모드는, 챔버(12) 안의 산소 농도가 설정 산소 농도 이하의 상태를 유지하면서, 불활성 가스의 사용량을 억제하여 도포 장치를 가동시키기 위한 모드이다. 구체적으로는, 챔버 설정 압력의 상한값 및 하한값을 유지한 상태로, 초기 운전 모드에 비하여 가스 공급부(20)의 레귤레이터(22)를 작은 열림 상태(조임을 크게)로 하는 것과 함께, 블로워(32)의 회전수를 작게 설정한다. 이것에 의하여, 챔버(12) 안의 압력을 챔버 설정 압력으로 유지하면서, 불활성 가스의 소비를 억제할 수 있다.
이와 같은 초기 운전 모드 및 통상 운전 모드에 따른 레귤레이터(22)의 개폐도, 블로워(32)의 회전수를 구동 제어부(92)를 통하여 설정할 수 있다. 이 초기 운전 모드와 통상 운전 모드의 전환은, 챔버(12) 안의 산소 농도에 의하여 전환된다. 즉, 챔버(12) 안이 대기의 상태에서는, 레귤레이터(22)의 개폐도 및 블로워 회전수가 초기 운전 모드로 설정되고, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력으로 유지된다. 그리고, 챔버(12) 안이 기억부(91d)에 기억된 설정 산소 농도에 도달하면, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력으로 유지되면서, 통상 운전 모드의 레귤레이터(22)의 개폐도 및 블로워 회전수로 설정된다. 이것에 의하여, 챔버(12) 안이 챔버 설정 압력으로 유지된 상태로, 초기 운전 모드로 챔버(12) 안을 불활성 가스로 조기에 치환하고, 통상 운전 모드로 불필요한 불활성 가스의 공급을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 오토 튜닝 기능을 가지고 있고, 이것에 의하여 챔버 설정 압력이 최적값이 되도록 조정된다. 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 챔버(12) 안의 압력이 최초로 설정한 챔버 설정 압력의 역치 내에 소정 시간(역치 보지(保持) 시간) 유지되면, 챔버 설정 압력의 역치 영역이 작아지는 상한값 및 하한값으로 재차 설정한다. 그리고, 재차 설정한 역치 영역에 챔버(12) 안의 압력이 역치 보지 시간 유지되면, 한층 더 챔버 설정 압력의 역치 영역이 작아지는 상한값 및 하한값으로 설정된다. 이것을 반복하는 것에 의하여, 챔버 안의 압력을 최적값에 수속(收束)시켜 유지할 수 있게 되어, 통상 운전 모드에 있어서의 불활성 가스의 쓸데없는 사용을 억제할 수 있다.
기억부(91d)는, 다양한 각종 데이터가 격납(格納)되어 있는 것과 함께, 연산 결과 등을 일시적으로 격납하기 위한 것이다. 구체적으로는, 초기 운전 모드 및 통상 운전 모드에 있어서의 챔버 설정 압력의 역치 데이터, 역치 보지 시간, 설정 산소 농도, 레귤레이터의 개폐도, 블로워 회전수 등이 기억되어 있다. 챔버 설정 압력의 역치 데이터에는, 상한값과 하한값이 복수 세트 준비되어 있고, 가장 큰 역치 영역으로서 상한값 P1, 하한값 P2가 설정되고, 중간적인 역치 영역으로서 상한값 P3, 하한값 P4가 설정되고, 최종적으로 가장 작은 역치 영역으로서 상한값 P5, 하한값 P6이 설정되어 있다(도 3 참조). 또한, 블로워 회전수는, 초기 운전 모드가 Ra, 통상 운전 모드가 Rb로서 설정되어 있고, 초기 운전 모드의 Ra는 통상 운전 모드의 Rb에 비하여 큰 값으로 설정되어 있다. 또한, 레귤레이터(22)의 개폐도에 관해서도, 초기 운전 모드에 있어서의 조임량이 통상 운전 모드의 조임량에 비하여 작게 설정되어 있고, 초기 운전 모드에 있어서의 공급 유량이 통상 운전 모드의 공급 유량에 비하여 커지게 되어 있다.
구동 제어부(92)는, 제어 본체부(91)로부터의 제어 신호에 기초하여, 각 모터류, 구동 기기 등을 구동 제어하는 것이다. 구체적으로는, 각 레귤레이터(22)의 개폐도, 블로워(32)의 회전수 등이 제어되도록 되어 있다.
압력 검지부(93)는, 챔버(12) 안의 압력을 검지하는 것이다. 구체적으로는, 챔버(12)에 장착된 압력계(17)로부터 입력되는 신호에 의하여, 챔버(12) 안의 압력이 검지된다. 검지된 압력은 제어 본체부(91)의 기억부(91d)에 기억된다.
산소 농도 검지부(94)는, 챔버(12) 안의 산소 농도를 검지하는 것이다. 구체적으로는, 챔버(12)에 장착된 산소 농도계(16)로부터 입력되는 신호에 의하여, 챔버(12) 안의 산소 농도가 검지된다. 검지된 산소 농도는 제어 본체부(91)의 기억부(91d)에 기억된다.
유량 검지부(95)는, 공급 배관(21) 내 및 배기 배관(31) 내의 가스 유량을 검지하는 것이다. 구체적으로는, 공급 배관(21)에 장착된 유량계(23)로부터 입력되는 신호, 및, 배기 배관(31)에 장착된 유량계(34)로부터 입력되는 신호에 의하여, 공급 배관(21) 내 및 배기 배관(31) 내의 가스 유량이 검지된다. 검지된 가스 유량은 제어 본체부(91)의 기억부(91d)에 기억된다.
다음으로, 이 기판 처리 장치(10)에 있어서의 동작에 관하여, 플로차트를 참조하면서 설명한다.
우선, 스텝 S1에 있어서, 초기 운전이 행하여진다(초기 운전 모드). 즉, 챔버(12)는 대기로 채워져 있기 때문에, 챔버(12) 안의 산소 농도를 설정 산소 농도 이하가 될 때까지 초기 운전이 행하여진다. 구체적으로는, 챔버 설정 압력이 가장 역치 영역이 큰 조합, 즉 상한값 P1, 하한값 P2로 설정된다. 또한, 레귤레이터(22)가 초기 운전 모드의 개폐도로 설정되는 것과 함께 블로워 회전수가 Ra로 설정된다. 그리고, 불활성 가스의 공급 유량과 챔버(12) 안의 가스 배기 유량이 모두 대유량으로 균형을 유지하면서, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력에 수속된다. 즉, 불활성 가스의 공급 유량이 가스 배기 유량보다도 약간 상회하는 상태로 유지된다. 여기서, 만일 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력의 상한값 또는 하한값을 넘었을 경우에는, 블로워 회전수의 조절이 행하여진다. 즉, 상한값을 넘었을 경우에는, 블로워 회전수를 약간 상승시켜 챔버(12) 안의 압력을 저하시킨다. 또한, 하한값을 넘었을 경우에는, 블로워 회전수를 약간 저하시켜 챔버(12) 안의 압력을 증가시킨다. 이것에 의하여, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력을 유지하면서, 대유량의 불활성 가스가 챔버(12) 안에 공급되는 것으로, 챔버(12) 안의 산소 농도를 시급하게 저하시킬 수 있다.
그리고, 초기 운전 모드는, 챔버(12) 안의 산소 농도가 설정 산소 농도에 도달할 때까지 행하여진다(스텝 S2에서 NO의 방향). 그리고, 챔버(12) 안의 산소 농도가 설정 산소 농도에 도달하면, 스텝 S2에 의하여 YES 쪽으로 진행되고, 스텝 S3에 의하여 통상 운전이 행하여진다(통상 운전 모드).
구체적으로는, 챔버 설정 압력이 가장 역치 영역이 큰 조합인 상한값 P1, 하한값 P2로 설정되고, 또한, 레귤레이터(22)가 통상 운전 모드의 개폐도로 설정되는 것과 함께 블로워 회전수가 Rb로 설정된다. 그 결과, 통상 운전 모드의 개폐도는, 초기 운전 모드의 개폐도보다도 조임이 크기 때문에, 공급 유량은 억제된다. 또한, 통상 운전 모드의 블로워 회전수 Rb는, 초기 운전 모드의 블로워 회전수 Ra보다도 작기 때문에, 배기 유량도 억제된다. 즉, 통상 운전 모드는, 초기 운전 모드에 비하여 공급 유량 및 배기 유량이 소유량(小流量)으로 균형이 유지되어, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력에 수속된다. 이것에 의하여, 통상 운전 모드는, 초기 운전 모드에 비하여 불활성 가스의 소비량이 억제된다.
여기서, 만일 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력의 상한값 또는 하한값을 넘었을 경우에는, 블로워 회전수의 조절이 행하여진다. 즉, 상한값을 넘었을 경우에는, 블로워 회전수를 약간 상승시켜 챔버(12) 안의 압력을 저하시킨다. 또한, 하한값을 넘었을 경우에는, 블로워 회전수를 약간 저하시켜 챔버(12) 안의 압력을 증가시킨다. 이와 같이 하여, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력의 역치 내에 소정 시간 들어가 있는 경우에는, 챔버 설정 압력의 역치가 보다 좁은 범위의 역치 영역으로 변경된다. 즉, 상한값이 P1로부터 P3으로 변경되고, 하한값이 P2로부터 P4로 변경된다. 그리고, 상한값 또는 하한값을 넘었을 경우에는, 방금 전과 마찬가지로 하여, 블로워 회전수를 증감시켜 챔버(12) 안의 압력이 역치 영역 내에 들어가도록 조절된다. 이것을 반복하는 것에 의하여, 최종적으로 가장 좁은 역치 영역인 상한값 P5, 하한값 P6로 설정되고, 이 범위 내에 챔버 안의 압력이 유지된다. 이것에 의하여 챔버 안의 압력이 최적값이 되도록 조정된다(오토 튜닝 기능).
다음으로, 스텝 S4에 의하여, 장치를 정지시킬지 여부가 판단된다. 구체적으로는, 기판에 대한 처리가 종료되어 기판을 꺼내는 경우, 또는, 강제적으로 기판 처리 장치(10)를 정지시키는 경우에는, 스텝 S4에 있어서 YES의 방향으로 진행되어, 기판 처리 장치(10)의 동작이 종료된다. 또한, 기판에 대한 처리를 계속하여 행하는 경우에는, 스텝 S4에 있어서, NO의 방향으로 진행되어, 기판 처리 장치(10)의 동작이 계속된다.
다음으로, 스텝 S5에 의하여, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력으로 유지되고 있는지 여부가 판단된다. 즉, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력으로 유지되고 있는 경우에는, 스텝 S5에서 YES에 진행되어, 통상 운전 모드가 계속하여 실행된다. 만일, 메인터넌스 작업을 행하는 등 하여, 챔버 설정 압력의 범위 외가 되어 있는 경우에는, 스텝 S5에서 NO의 방향으로 진행되어, 블로워(32)의 회전수를 증가시킨다. 구체적으로는, 본 실시예의 메인터넌스 작업으로서 구금(43)의 닦아 내기 작업이 있다. 닦아 내기 작업은, 글로브 박스(15)의 장갑에 손을 넣으면서 구금(43)의 닦아 내기 작업을 행하기 때문에, 장갑에 손을 넣은 분만큼 챔버(12) 안의 압력이 상승하여, 챔버 설정 압력의 상한값을 넘게 된다. 이와 같이, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력의 상한값을 급격하게 넘으려고 하면, 버퍼부(33)가 팽창하여, 상승한 압력을 완화하려고 한다. 그런데도, 챔버 설정 압력의 상한값을 넘고 있는 경우에는, 챔버 설정 압력이 유지되고 있지 않다고 판단하여, 스텝 S5에 있어서 NO의 방향으로 진행되어, 스텝 S6에 있어서 블로워 회전수가 증대된다.
스텝 S6에 있어서, 블로워 회전수가 증대되면, 챔버(12) 안의 압력이 저하한다. 그리고, 스텝 S7에 있어서, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력에 들어갔는지 여부가 판단된다. 즉, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력의 역치(상한값과 하한값)의 범위에 들어가면, 챔버 설정 압력에 들어갔다고 판단되어, 스텝 S7에 있어서 YES의 방향으로 진행되고, 스텝 S8에 의하여 블로워 회전수가 감소된다. 그리고, 재차, 통상 운전 모드가 실행되고, 상술한 오토 튜닝 기능에 의하여 챔버 설정 압력이 최적값이 되도록 조정된다.
또한, 스텝 S7에 있어서, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력에 들어가 있지 않다고 판단되면, 스텝 S7에 있어서 NO의 방향으로 진행되고, 스텝 S9에 있어서 불활성 가스의 공급량이 억제된다. 구체적으로는, 가스 공급부(20)의 레귤레이터(22)의 조임을 크게 하여 개폐도의 조절이 행하여진다. 그리고, 스텝 S10에 의하여, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력에 들어갔는지 여부가 판단된다. 즉, 챔버(12) 안의 압력이 챔버 설정 압력의 역치(상한값과 하한값)의 범위에 들어가는지 여부가 판단되어, 역치의 범위에 들어가지 않는 경우에는, 스텝 S10에 있어서 NO의 방향으로 진행되어, 레귤레이터(22)의 조절이 행하여진다. 또한, 챔버(12) 안의 압력이 역치의 범위에 들어갔다고 판단되었을 경우에는, 스텝 S10에 있어서 YES의 방향으로 진행되어, 통상 운전 모드가 실행되고, 상술한 오토 튜닝 기능에 의하여 챔버 설정 압력이 최적값이 되도록 조정된다.
상기 실시예에 있어서의 기판 처리 시스템(1)에 의하면, 상기 가스 공급부(20)의 불활성 가스의 공급 유량과 상기 가스 배기부(30)의 배기 유량이 조정되기 때문에, 상기 챔버(12) 안의 압력을 챔버 설정 압력으로 안정되게 유지할 수 있다. 즉, 불활성 가스의 공급 유량에 격차가 생겨도, 그 공급 유량에 따라 배기 유량이 조절되는 것에 의하여, 챔버(12) 안이 일정한 챔버 설정 압력으로 유지되는 것과 함께, 초기 동작 시, 불활성 가스의 공급 유량을 늘려 챔버(12) 안을 불활성 가스화로 하는데 필요한 시간을 단축시킬 수 있다.
상기 실시예에서는, 기판 처리 장치(10)를 가동시키는 조건으로서, 산소 농도를 계측하는 예에 관하여 설명하였지만, 산소 농도와 합하여 이슬점 온도를 계측하고, 산소 농도와 이슬점 온도의 양방(兩方)을 기판 처리 장치(10)를 가동시키는 조건으로 하여도 무방하다. 구체적으로는, 챔버(12)에 이슬점 온도계를 설치하고, 이슬점 온도계에 의하여 얻어진 데이터와 산소 농도계(16)로부터 얻어진 데이터에 의하여, 초기 운전 모드로부터 통상 운전 모드로 전환하도록 구성하여도 무방하다.
상기 실시예에서는, 가스 배기부(30)에 블로워(32)를 설치하는 예에 관하여 설명하였지만, 진공 펌프나 프로세스 펌프를 이용하는 것이어도 무방하다. 이것들이어도 챔버(12) 안의 가스를 충분히 배기할 수 있다.
1 : 기판 처리 시스템
10 : 기판 처리 장치
12 : 챔버
20 : 가스 공급부
21 : 공급 배관
22 : 레귤레이터
30 : 가스 배기부
31 : 배기 배관
32 : 블로워
33 : 버퍼부
40 : 기판 처리부
90 : 제어 장치

Claims (4)

  1. 기판에 대하여 소정의 처리를 행하는 기판 처리부와,
    상기 기판 처리부를 밀봉 상태로 수용하는 챔버(chamber)와,
    챔버 안에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    챔버 안의 가스를 배기하는 가스 배기부
    를 구비하고 있고,
    상기 챔버 안의 압력이 챔버 밖의 압력보다도 높은 챔버 설정 압력이 되도록, 상기 챔버 안의 압력에 기초하여, 상기 가스 공급부의 불활성 가스의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량의 균형이 유지되는 것에 의하여, 상기 챔버 안의 설정 압력이 조정되고,
    상기 챔버 설정 압력은, 상한 압력값과 하한 압력값이 설정되어 있고, 챔버 안의 압력이 상한 압력값과 하한 압력값의 사이에 유지되도록, 상기 가스 공급부의 불활성 가스의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량이 조정되고,
    상기 챔버 안의 압력이 설정한 챔버 설정 압력의 역치 내에 소정 시간 유지되면, 상기 챔버 설정 압력의 역치 영역이 작아지는 상한값 및 하한값으로 재차 설정되어, 이것을 반복하는 것에 의하여 챔버 안의 압력을 수속시켜 유지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급부의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량을 모두 크게 하여 챔버 안의 압력을 챔버 설정 압력으로 유지하는 초기 운전 모드와,
    상기 초기 운전 모드보다도 상기 가스 공급부의 공급 유량과 상기 가스 배기부의 배기 유량을 모두 작게 하여 챔버 안의 압력을 챔버 설정 압력으로 유지하는 통상 운전 모드를 가지고 있고,
    상기 초기 운전 모드는, 챔버 안의 산소 농도가 설정값 이하가 되었을 경우에 통상 운전 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 배기부에는, 챔버에 연통(連通)하여 접속되는 배기 배관을 가지고 있고, 이 배기 배관에는 배기 배관 내의 압력 변동에 따라 용적을 바꿀 수 있는 버퍼부를 가지고 있고, 이 버퍼부의 용적이 변화하는 것에 의하여, 챔버 안의 갑작스러운 압력 변동이 흡수되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  4. 삭제
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