KR101876306B1

KR101876306B1 - 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR101876306B1
Application number: KR1020120071853A
Authority: KR
Inventors: 김건; 안성일
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2018-07-10
Also published as: KR20140004376A

Abstract

증착 작업의 중단이 없는 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법을 제시한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 시스템은 기판을 이송받아 순차적으로 기판 처리를 수행하는 복수의 단위 공정 챔버 및 공정 파라미터에 따라 공정 챔버를 제어하는 제어 시스템을 포함하고, 복수의 단위 공정 챔버 중 적어도 하나는, 공정 파라미터에 따라 기판을 처리하는 메인챔버와, 메인챔버에 후속하여 기판을 처리하며, 메인챔버의 동작 상태에 따라 제어 시스템에서 결정되는 동작 파라미터에 의해 제어되는 스페어 챔버 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 시스템 및 그 제어 방법{Substrate Processing System and Controlling Method Therefor}

본 발명은 기판 제조 장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

기판 처리 장치는 진공 상태의 챔버 내에서 대상 기판에 물리적/화학적 증착, 이온 주입, 코팅 등의 공정을 수행하는 장치이며, 클러스터 타입으로부터 인라인 타입으로 발전해 왔다.

인라인 타입의 기판 처리 장치 즉, 연속 기판 처리 시스템은 증착원이 정지해 있는 상태에서, 피처리 기판이 일렬로 배열된 챔버를 순차적 및 연속적으로 통과하면서 공정이 진행되는 시스템으로, 생산성이 높아 대량 생산이 유리한 이점이 있다.

피처리 기판은 예를 들어 태양 전지, 액정 표시 소자, 터치 패널, 유기 전계 발광 소자, 플라즈마 디스플레이, 전계 방출 소자, 플랙서블 디스플레이 등의 투명 도전막 등이 될 수 있으며, 이러한 피처리 기판은 점차 대형화되고 있다.

도 1은 일반적인 연속 기판 처리 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 연속 기판 처리 시스템(1)은 로딩 챔버(11), 공정 챔버(12) 및 언로딩 챔버(13)를 포함한다.

각각의 챔버, 바람직하게는 공정 챔버(12)는 진공 상태로 제어되고, 각 챔버 사이에는 게이트가 구비될 수 있다. 아울러, 제어 시스템(15)의 제어에 따라 공정 챔버(12)를 통해 기판을 이송시켜 목적하는 바에 따른 기판 처리를 수행한다. 전원 공급부(17)는 제어 시스템(15)의 제어에 따라 각각의 챔버(11, 12, 13)로 전원을 공급한다.

로딩 챔버(11)로부터 공정 챔버(12)를 통해 언로딩 챔버(13)로 이동하는 처리 대상 기판은 각 챔버 내에 마련된 기판 이송부에 의해 지정된 방향으로 이송된다. 기판 이송부는 예를 들어 선형 레일, 이동식 컨베이어 벨트, 롤러 등으로 구성할 수 있으며, 기판은 지면에 대해 수평 또는 수직 상태로 설치될 수 있다.

공정 챔버(12)는 복수의 단위 공정 챔버(12-I, 1≤i≤n)가 일렬로 배열되도록 구성된다. 각각의 단위 공정 챔버(12-i)는 제어 시스템(15)의 제어에 따라 목적하는 바에 따른 종류 및 양의 소스가 배출되어 단위 공정 챔버(12-i)를 이동하는 기판에 목적하는 물질을 지정된 두께로 증착한다.

제어 시스템(15)은 메모리에 저장된 제어 소프트웨어를 실행하여 연속 기판 처리의 동작 전반에 관한 제어를 담당한다. 구체적으로는 전원 제어, 기판 이송 제어, 증착 소스 온도 제어 등을 수행하며, 운용자로부터의 명령을 제공받기 위한 입력 장치와 연속 기판 처리 시스템(1)의 상태를 모니터링할 수 있는 출력장치를 포함한다.

연속 기판 처리 시스템(1)에서, 기판에 물질을 증착하는 동안에는 충분하고 균일한 증착을 위해 기판이 일정 속도로 이동한다. 그리고, 증착이 완료된 후에는 마스크 교체, 봉지 공정, 모듈화 공정 등이 수행된다.

도 2는 연속 기판 처리 시스템에 적용되는 챔버의 일 예시도이다.

도 2를 참조하면, 단위 공정 챔버(12-i)는 구동부(121), 증발원(123), 증발물질(125), 센서(127), 서브 셔터(129A) 및 메인 셔터(129B)를 포함할 수 있다.

구동부(121)는 일측 게이트를 통해 인입된 기판(S)을 챔버(12-i) 내에서 지정된 속도로 이송시켜 타측 게이트를 통해 반출한다.

증발원(123)은 챔버(12-i) 내의 지정된 위치에 설치되며, 히터(미도시)에 의해 지정된 온도로 가열되고, 증발물질(125)은 증발원(123) 내에 수용되어 증발원(123)이 가열됨에 따라 증발되어 기판(S)의 처리면에 증착된다. 센서(127)는 증발물질(125)의 증착률을 제어하기 위해 실시간으로 증발물질의 증발량을 감지한다.

한편, 증발원(123) 상부에는 증발원(123)을 개방 또는 폐쇄하기 위한 서브 셔터(129A)가 설치된다. 서브 셔터(129A)는 셔터 플레이트(1291) 및 셔터 구동수단(1293)을 포함하여, 셔터 구동수단(1293)에 의해 셔터 플레이트(1291)를 회전 이동시킨다.

또한, 센서(127) 상부와 기판(S) 사이에는 메인 셔터(129B)가 위치한다. 메인 셔터(129B)는 기판(S)에 박막 증착 공정이 개시되기 전 센서(127)를 이용하여 증발물질(125)의 증발 상태가 안정화되었는지 감지하는 동안 증발물질(125)이 기판(S) 또는 구동부(121)에 증착되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이러한 연속 기판 처리 시스템(1)에서 기판(S)에 증발물질을 증착할 때에는 셔터(129A)를 개방하여 증발원(123) 내의 증발물질(125)이 일정한 속도로 기판(S)에 증착되도록 제어한다.

그런데 증발원(123)이 파손되는 등 페일(fail)이 발생할 경우, 증발물질(125)이 증발원(123) 외부로 유출되어 열선이 단락될 수 있고, 전원이 오프되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 센서 자체의 결함이 발생되는 경우 해당 센서와 연관되는 증발물질을 사용할 수 없는 문제가 있다. 따라서 이러한 시스템 전체적인 문제가 야기되기 전에 페일이 발생한 증발원(123) 또는 해당 센서(127)에 대응되는 증발물질의 사용을 중지하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 기판 처리 공정을 모두 중단한 상태에서 페일을 유발한 증발원(123) 또는 센서(127)의 교체 작업 등이 이루어져야 하기 때문에 공정이 지연되어 생산 효율이 저하되는 단점이 있다.

본 발명의 실시예는 증발원 또는 센서의 결함 등으로 인해 증발물질의 사용지 중단되더라도 증착 공정을 계속하여 진행할 수 있는 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는 증착 과정의 오류를 보정할 수 있는 기판 처리 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 시스템은 기판을 이송받아 순차적으로 기판 처리를 수행하는 복수의 단위 공정 챔버; 및 공정 파라미터에 따라 상기 공정 챔버를 제어하는 제어 시스템;을 포함하고, 상기 복수의 단위 공정 챔버 중 적어도 하나는, 상기 공정 파라미터에 따라 상기 기판을 처리하는 메인챔버;와, 상기 메인챔버에 후속하여 상기 기판을 처리하며, 상기 메인챔버의 동작 상태에 따라 상기 제어 시스템에서 결정되는 동작 파라미터에 의해 제어되는 스페어 챔버;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 기판 처리 시스템은 일렬로 배열되는 복수의 단위 공정 챔버를 포함하는 공정 챔버 그룹; 공정 파라미터에 따라 상기 공정 챔버를 제어하는 제어 시스템;을 포함하고, 상기 복수의 단위 공정 챔버 중 적어도 하나는, 상기 공정 파라미터에 따라 기판을 처리하는 메인챔버;와, 상기 메인챔버로부터 상기 기판을 이송받도록 인접 배열되어, 상기 메인챔버의 동작 상태에 따라 상기 제어 시스템에서 결정되는 동작 파라미터에 의해 제어되는 스페어 챔버;를 포함할 수 있다.

또 다른 관점에서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 기판 처리 시스템은 기 설정된 속도로 이송하는 기판을 순차적으로 처리하도록 일렬로 배열된 적어도 하나의 증착 챔버를 포함하는 기판 처리 시스템으로서, 상기 증착 챔버는, 기판이 선행 인입되는 메인챔버; 및 상기 메인챔버로부터 기판을 전달받으며, 상기 메인챔버의 동작 상태에 따라 제어되는 스페어 챔버;

를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 시스템의 제어 방법은 기판을 순차적으로 처리하는 복수의 단위 공정 챔버, 및 상기 단위 공정 챔버를 제어하는 제어 시스템을 구비하며, 상기 복수의 단위 공정 챔버가 적어도 하나의 메인 챔버 및 상기 메인 챔버에 후속하여 상기 기판을 처리하는 스페어 챔버를 포함하는 기판 처리 시스템의 제어 방법으로서, 상기 제어 시스템의 제어에 의해 기 설정된 공정 파라미터에 따라 상기 메인챔버에 구비된 적어도 하나의 증발원 내의 증발물질을 가열하는 단계; 상기 메인챔버로 기판이 인입되기 전, 상기 메인챔버에 구비된 증발원 중 적어도 하나에 대한 페일 신호가 감지됨에 따라, 상기 증발원 상부의 셔터 개폐 여부를 결정하는 단계; 상기 제어 시스템이 상기 페일 신호 및 상기 공정 파라미터에 기초하여 상기 스페어 챔버의 동작 파라미터를 결정하는 단계; 및 상기 스페어 챔버로 상기 기판이 인입됨에 따라 상기 동작 파라미터에 의해 기판 처리를 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 기술에 의하면 단위 공정 챔버에 오류가 발생한 경우 이와 이웃하는 단위 공정 챔버에서 오류를 보정할 수 있어 작업의 중단 없이 고속으로 기판 처리를 수행할 수 있다.

도 1은 일반적인 연속 기판 처리 시스템의 구성도,
도 2는 연속 기판 처리 시스템에 적용되는 챔버의 일 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 연속 기판 처리 시스템의 구성도,
도 4는 도 3에 도시한 증착 챔버의 일 예시도,
도 5는 본 발명에 적용되는 단위 공정 챔버의 일 예시도,
도 6a 및 6b는 본 발명에 적용되는 단위 공정 챔버의 다른 예시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 연속 기판 처리 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 아울러, 이하에서는 인-라인 타입의 연속 기판 처리 시스템을 예로 들어 본 발명을 설명할 것이나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 클러스터 타입 등 다양한 기판 처리 시스템에 적용될 수 있음을 미리 밝혀 둔다. 또한, 메인 챔버에 이상이 발생한 상황은 메인 챔버에 포함된 적어도 하나의 증발원의 상태가 페일(Fail)로 확인되는 경우 또는 메인 챔버에 포함된 적어도 하나의 센서의 상태가 페일(fail)로 확인되는 경우로 정의하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 연속 기판 처리 시스템의 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 시스템(100)은 제어 시스템(110), 전원 공급부(120), 로딩 챔버(140), 공정 챔버(130) 및 언로딩 챔버(150)를 포함할 수 있다.

각각의 챔버, 바람직하게는 공정 챔버(130)는 진공 상태로 제어되고, 각 챔버 사이에는 게이트가 구비될 수 있다. 아울러, 제어 시스템(110)의 제어에 따라 공정 챔버(130)를 통해 기판을 이송시켜 목적하는 바에 따른 기판 처리를 수행한다. 전원 공급부(120)는 제어 시스템(110)의 제어에 따라 각각의 챔버(130, 140, 150)로 전원을 공급한다.

공정 챔버(130)는 복수의 단위 공정 챔버(131, 133, 135, 137, …)를 포함하며, 특히 인접하여 배치되는 한 쌍의 단위 공정 챔버는 증착 챔버(1310, 1320)를 이룬다.

예를 들어, 증착 챔버(1310)는 기판이 선행 인입되는 측, 즉 로딩 챔버(140) 측에 배치되는 메인챔버(131) 및 기판이 후행 인입되는 측, 즉 언로딩 챔버(150) 측에 배치되는 스페어 챔버(133)를 포함할 수 있다. 메인챔버(131)는 지정된 증발물질에 의해 기판에 박막을 증착한다. 아울러, 스페어 챔버(133)는 메인챔버(131)의 동작 상태 즉, 메인챔버(131) 내 증발물질의 동작 상태에 따른 제어 시스템(110)의 제어에 따라 메인챔버(131)로부터 인입된 기판을 그대로 다음 단위 공정 챔버(135)로 인출하거나, 또는 메인챔버(131)로부터 인입된 기판에 메인챔버(131)와 동일한 목적의 증발물질을 이용하여 박막을 증착한 후 다음 단위 공정 챔버(135)로 인출할 수 있다.

제어 시스템(110)은 메모리에 저장된 제어 소프트웨어를 실행하여 연속 기판 처리의 동작 전반에 관한 제어를 담당한다. 구체적으로는 전원 제어, 기판 이송 제어, 증착 소스 온도 제어 등을 수행하며, 운용자로부터의 명령을 제공받기 위한 입력 장치와 연속 기판 처리 시스템(100)의 상태를 모니터링할 수 있는 출력장치를 포함한다. 아울러, 제어 시스템(110)은 각 공정 챔버(130)의 상태 특히, 공정 챔버(130)에 구비된 증발원 또는 증발물질의 상태를 모니터링한다. 특히, 본 발명의 제어 시스템(110)은 기 설정된 증발물질을 사용하는 특정 단위 공정 챔버(특히, 증발원)에 페일이 발생한 경우, 그 다음 단의 단위 공정 챔버를 이용하여 해당 증발물질에 의한 증착 작업이 완수되도록 단위 공정 챔버들을 제어한다.

도 4는 도 3에 도시한 증착 챔버의 일 예시도로서, 증착 챔버(1310)를 예시적으로 나타내었다.

증착 챔버(1310)는 메인챔버(131) 및 스페어 챔버(133)를 포함하며, 스페어 챔버(133)에는 메인챔버(131) 내 증발원(1313)의 설치 위치의 연장선 상 즉, 메인챔버(131) 내 증발원의 설치 위치에 대응되는 위치에 증발원 (1333)이 설치된다.

즉, 도 4를 참조하면, 메인챔버(131) 및 스페어 챔버(133) 각각은 구동부(1311, 1331), 증발원(1313, 1333), 증발물질(1315, 1335), 센서(1317, 1337), 서브 셔터(1319A, 1339A) 및 메인 셔터(1319B, 1339B)를 포함할 수 있다. 메인 셔터(1319B, 1339B)는 기판(S)에 박막 증착 공정이 개시되기 전 센서(1317, 1337)를 이용하여 증발물질(1315, 1335)의 증발 상태가 안정화되었는지 감지하는 동안 증발물질(1315, 1335)이 기판(S) 또는 구동부(1311, 1331)에 증착되는 것을 방지하는 역할을 한다.

구동부(1311, 1331)는 제어 시스템(110)의 제어에 따라 일측 게이트를 통해 인입된 기판(S)을 지정된 속도로 이송시켜 타측 게이트를 통해 반출한다.

증발원(1313, 1333)은 챔버(131, 133) 내의 지정된 위치에 설치되며, 제어 시스템(110)의 제어에 따라 히터(미도시)에 의해 지정된 온도로 가열되고, 증발물질(1315, 1335)은 증발원(1313, 1333) 내에 수용되어 증발원(1313, 1333)이 가열됨에 따라 증발되어 기판(S)의 처리면에 증착된다. 센서(1317, 1337)는 제어 시스템(110)의 제어에 따라 구동되어 증발물질(1315, 1335)의 증착률을 제어하기 위해 증발량을 감지한다.

한편, 증발원(1313, 1333) 상부에는 증발원(1313, 1333)을 개방 또는 폐쇄하기 위한 서브 셔터(1319A, 1339A)가 설치된다. 서브 셔터(1319A, 1339A)는 셔터 플레이트 및 셔터 구동수단을 포함하여, 제어 시스템(110)의 제어에 따라 셔터 구동수단에 의해 셔터 플레이트를 회전 이동시킨다.

이러한 연속 기판 처리 시스템(100)에서, 예를 들어 메인챔버(131)의 증발물질(1315)이 정상 동작하는 경우를 가정한다. 이 경우, 제어 시스템(110)은 서브 셔터(1319A)를 개방하여 증발원(1313) 내에서 가열된 증발물질(1315)을 증발시켜 기판(S)에 원하는 두께의 박막이 형성되도록 한다. 그리고, 메인챔버(131)에서 기판(S)이 반출되면, 스페어 챔버(133)는 제어 시스템(110)의 제어에 따라 인입되는 기판에 박막을 증착하지 않고, 즉 서브 셔터(1339A)를 폐쇄한 상태로 구동부(1331)에 의해 기판을 다음 단의 단위 공정 챔버로 이송한다.

다른 예로서, 메인챔버(131)의 증발원(1313)에 결함이 발생하는 등의 이유로 메인챔버(131)의 증발물질(1315)이 정상 동작하지 않는 경우에 대해 설명한다. 이 경우, 결함이 발생한 증발원(1313)이 계속해서 동작하면 시스템 전체적인 오류를 야기하므로 제어 시스템(110)은 해당 증발원(1313)의 사용을 중지하고 이를 서브 셔터(1319A)로 폐쇄한다. 그리고, 기판(S)은 메인챔버(131)로부터 스페어 챔버(133)로 이송된다. 제어 시스템(100)은 스페어 챔버(133)의 서브 셔터(1339A)를 개방하여 증발원(1333)에 의해 가열된 증발물질(1335), 즉 메인챔버(131)에서 사용하고자 한 증발물질(1315)와 동일한 증발물질(1335)을 증발시켜 기판(S)에 박막이 형성되도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 스페어 챔버(133) 내의 증발물질(1335)은 대기 상태에서 예열 상태, 목적 온도(증발 온도)로 가열된 상태, 또는 비 가열 상태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 스페어 챔버(133) 내의 증발물질(1335)이나 증발원(1333) 등의 제어는 연속 기판 처리 시스템(100)의 기판 이송 시간, 단위 공정 챔버 내에서의 기판 처리 시간 등을 고려하여 적절히 제어될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 처리 대상인 기판(S)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이소자(Plasma Display Panel), 유기발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등 기판 처리면에 증착물의 증발에 의하여 박막을 형성할 수 있는 부재이면 어떠한 대상도 가능하다.

그리고 기판(S)은 그 이송 및 공정시에 기판 처리면이 지면에 대하여 수직, 또는 수평을 이루거나 경사를 이루는 등 다양한 형태로 이송 및 공정이 이루어질 수 있으며, 증발물질(1315)과 처리면이 대향하도록 이송되는 구성이라면 어느 것이든 채택 가능하다.

상술한 것과 같이 공정 챔버들을 메인챔버 및 스페어 챔버를 포함하는 증착 챔버로 운용하기 위해, 제어 시스템(110)은 마이크로 프로세서일 수 있으며, 이는 프로그램 가능하도록 설계될 수 있다.

제어 시스템(110)에는 기판 처리 시스템이 동작하는 데 필요한 각종 어플리케이션, 데이터 등이 저장되며, 기판 처리를 위해 필요한 제어 파라미터 등이 저장될 수 있다. 또한, 제어 시스템(110)은 운용자로부터 제어 명령, 데이터 등을 입력받기 위한 입력부 및 기판 처리 시스템(100)의 처리 상황, 진행 상황, 에러 여부 등을 운용자에게 제공하기 위한 출력부를 포함할 수 있다.

아울러, 제어 시스템(110)은 공정이 개시됨과 함께 로딩 챔버(140)로부터 공정챔버(130)를 거쳐 언로딩 챔버(150)까지 기판이 이송되도록 하는 이송 수단(예를 들어, 롤러)을 구동하기 위한 모터 및 드라이버를 제어함은 물론, 공정 챔버(130) 내에서 분사되는 공정 소스의 종류, 양, 온도 등을 제어한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 제어 시스템(110)은 각각의 공정 챔버(130)로부터 동작 상태를 수신한다. 상술하였듯이, 공정 챔버(130)는 메인챔버 및 스페어 챔버를 포함하도록 구성할 수 있으며, 제어 시스템(110)은 메인챔버의 동작 상태에 따라 스페어 챔버의 동작 상태를 설정한다. 만약, 메인챔버의 동작 상태가 정상이라면 제어 시스템(110)은 스페어 챔버가 증착 동작 없이 기판을 다음 단의 단위 공정 챔버로 이송하도록 제어한다. 반면, 메인챔버에 이상이 발생하였다면 제어 시스템(110)은 스페어 챔버에서 메인챔버에서 사용한 증발물질과 동일한 목적의 증발물질을 이용하여 목적 두께로 기판에 증착이 이루어질 수 있도록 스페어 챔버를 제어한다.

보다 구체적으로, 제어 시스템(110)은 공정 챔버, 바람직하게는 메인챔버로부터 동작 상태 이상 여부에 대한 신호를 수신한다. 그리고, 특정 챔버의 증발원에 페일이 발생한 것으로 확인되면, 해당 증발원의 셔터를 폐쇄한다.

그리고, 수신된 페일 신호에 응답하여, 스페어 챔버의 동작을 위한 파라미터를 세팅한다. 예를 들어, 메인챔버가 정상 동작하는 경우에는 스페어 챔버가 단지 기판 이송 동작을 수행하도록 파라미터를 설정할 수 있다. 만약, 메인챔버에 이상이 발생하였다면, 목표 실시간 증발량에 관한 정보를 획득하고, 이를 이용하여 스페어 챔버의 동작 파라미터를 결정한다.

스페어 챔버의 동작 파라미터가 결정되면, 제어 시스템(110)은 이를 참조하여 스페어 챔버를 제어, 기판을 단순 이동시키거나, 목적하는 두께 즉, 목표 실시간 증발량으로 증착 동작이 이루어지도록 한다.

이상에서는 하나의 단위 공정 챔버에 증발원 및 증발물질이 단일 배치되는 구성을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명에 적용되는 단위 공정 챔버는 이에 한정되지 않는다.

도 5는 본 발명에 적용되는 단위 공정 챔버의 일 예시도이다.

도 5에 도시한 단위 공정 챔버(300)는 챔버 내에 한 쌍의 증발원(320A, 320B)을 구비하고, 각각의 증발원(320A, 320B)에 각각 증발물질(330A, 330B)이 수용된다.

아울러, 각각의 증발원(320A, 320B) 상부에는 이를 개폐하기 위한 서브 셔터(350A, 350B)가 설치되고, 증발원(320A, 320B)에서 증발되는 증발물질(330A, 330B)의 증발률은 각각의 센서(340A, 340B)에서 확인될 수 있다.

단위 공정 챔버(300)가 이와 같이 한 쌍의 증발원(320A, 320B)을 구비하는 경우, 어느 한 쪽의 서브 셔터(예를 들어 350A)를 개방하고, 메인 셔터(360)를 미개방한 증발원(320B) 측으로 이동시킨 상태에서 기판(S)에 박막을 증착한다. 그리고, 증발원(320A)에 충진된 증발물질(330A)이 모두 사용되면 서브 셔터(350A)를 폐쇄하는 한편 서브 셔터(350B)를 개방한다. 그리고, 메인 셔터(360)를 증발원(320A)측으로 이동시키면 증발원(320B) 내에 충진된 증발물질(330B)을 이용하여 증착이 이루어지도록 할 수 있다.

도 6a 및 6b는 본 발명에 적용되는 단위 공정 챔버의 다른 예시도이다.

연속 기판 처리 시스템을 이용하여 제조되는 기판의 크기가 점차 대형화됨에 따라, 증발물질에 의해 증착할 기판의 면적 또한 증가하는 바, 대면적 기판에 동시에 동일한 물질을 증착하기 위해서는 복수의 증발원 내에 각각 증발물질을 충진하고, 이를 증발시켜 증착 작업을 수행할 수 있다.

도 6a 및 도 6b에 도시한 공정챔버(400)는 적어도 두 개의 증발원을 포함하는 제 1 증발원 그룹(420A) 및 적어도 두 개의 증발원을 포함하는 제 2 증발원 그룹(420B)을 선택적으로 개폐하여 박막을 증착하는 공정 챔버를 나타낸다.

제 1 증발원 그룹(420A)을 구성하는 각각의 증발원(421A, 423A, 425A)은 도 6b에 도시한 것과 같이 각각의 서브 셔터(450A : 451A, 453A, 455A)에 의해 개방 또는 폐쇄된다. 마찬가지로, 제 2 증발원 그룹(420B)을 구성하는 각각의 증발원(421B, 423B, 425B)은 도 6b에 도시한 것과 같이 각각의 서브 셔터(450BA : 451B, 453B, 455B)에 의해 개폐된다.

제 1 증발원 그룹(420A)과 제 2 증발원 그룹(420B)의 선택은 메인 셔터(460)의 이동에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 메인 셔터(460)는 레일(미도시)을 따라 기판 이송 방향과 동일한 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다. 그리고, 제 1 증발원 그룹(420A)을 이용한 증착시에는 메인 셔터(460)가 제 2 증발원 그룹(420B)을 차폐하도록 수평 이동되고, 제 2 증발원 그룹(420B)을 이용한 증착시에는 제 1 증발원 그룹(420A)을 차폐하도록 메인 셔터(460)가 수평 이동되는 것이다.

아울러, 각 증발원 그룹(420A, 420B)을 구성하는 각각의 증발원(421A, 423A, 425A)/(421B, 423B, 425B)은 상술하였듯이 각각의 서브 셔터(451A, 453A, 455A)/(451B, 453B, 455B)에 의해 차폐되고, 각각의 증발원(421A, 423A, 425A)/(421B, 423B, 425B)은 개별적으로 전원 공급 및 차단이 가능하다.

따라서, 어느 하나의 증발원에 페일이 발생한 경우, 해당 증발원 상부의 셔터를 폐쇄한 상태로 증착을 진행한다. 이에 따라 기판에는 박막이 균일하지 않은 상태로 형성될 것이다. 이는 스페어 챔버에서 보정할 수 있으며, 이 때, 스페어 챔버의 증발원 중, 메인챔버에서 페일이 발생한 위치의 증발원과 대응하는 위치의 증발원만을 개방하여 증착이 이루어지도록 할 수 있다.

예를 들어, 제 1 증발원 그룹(420A)의 제 1 증발원(421A)에서 페일이 발생한 경우를 가정한다. 스페어 챔버 내의 증발원은 메인챔버의 증발원 설치 위치의 연장선 상 즉, 대응 위치에 설치되므로, 스페어 챔버를 구성하는 복수의 증발원 중, 제 1 증발원(421A)과 대응하는 위치의 증발원만을 개방하고, 나머지 증발원은 차폐한 상태에서 보정 증착을 수행하면, 결과적으로 기판에 균일한 두께의 박막이 형성되게 된다.

도 7는 본 발명의 일 실시예에 의한 연속 기판 처리 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 특정 기판에 증착이 개시되기 전 공정 챔버에서 페일이 감지된 경우의 제어 흐름도이다.

기판은 공정 챔버의 시작단으로부터 종단까지 지정된 속도로 등속 이동하도록 제어된다.

그리고, 기판이 인입될 공정 챔버, 즉 메인챔버는 제어 시스템(110)의 제어에 의해 증발물질이 지정된 온도로 가열되어 있다(S101). 이때, 해당 메인챔버에 대한 페일 신호가 제어 시스템(110)으로 수신될 수 있다(S103).

제어 시스템(110)은 구동부를 제어하여 기판을 등속 이송하여 메인챔버로 이송되도록 하며(S105), 페일 신호에 응답하여 이상이 발생한 증발원의 셔터를 폐쇄한다(S107). 만약, 공정 챔버가 도 6에 도시한 것과 같이, 한 번의 증착 공정에 복수의 증발원을 이용하는 구성을 갖는 경우, 제어 시스템(110)은 단계 S107에서 이상이 발생한 증발원의 셔터는 폐쇄하는 한편, 정상 동작하는 증발원의 셔터는 개방하게 된다.

예를 들어, 도 6의 제 1 증발원 그룹(420A)에 의해 증착을 수행하는 메인챔버에서 제 1 증발원(421A)에 페일이 발생한 경우, 셔터(451A)에 의해 제 1 증발원(421A)을 폐쇄하고, 제 2 및 제 3 증발원(423A, 425A)을 통해 증발되는 증발물질에 의해서만 증착을 수행하는 것이다.

다른 실시예에서, 제어 시스템(110)은 특정 증발원(예를 들어, 제 1 증발원(421A))에서 페일이 발생한 경우 해당 증발원(421A)이 포함된 그룹 즉, 제 1 증발원 그룹(420A)의 모든 증발원 상의 셔터(450A)를 폐쇄하는 것도 가능하다.

이에 따라, 셔터가 개방된 증발원을 통해 증발되는 증발물질에 의해 기판에 증착이 이루어지고(S109), 단계 S109에 의해 1차 증착이 이루어진 기판은 스페어 챔버로 진입하게 된다. 그리고 제어 시스템(110)은 단계 S103에서 수신한 페일 신호에 따라 스페어 챔버의 동작 파라미터를 세팅하고, 이에 따라 스페어 챔버를 제어하여(S111), 단계 S107에서 폐쇄된 증발원에 의한 증착 부족 부분이 보정되도록 한다(S113).

여기에서, 스페어 챔버를 제어하는 단계(S111)는 스페어 챔버의 증발원 중 개방 또는 폐쇄할 셔터의 선택, 증발물질의 목표 실시간 증방량 제어 과정을 포함할 수 있다.

결국, 메인챔버에서 증착이 이루어지지 않은 기판 처리면이 스페어 챔버에서 증착이 이루어지도록 제어되어, 기판의 처리면에 원하는 물질을 목적하는 두께로 형성할 수 있게 된다.

도 7의 제어 흐름도에서, 메인챔버 및 스페어 챔버가 각각 단일 증발원에 의해 기판을 처리하는 경우에도 동일한 원리를 적용할 수 있음은 물론이다. 즉, 증착 공정 개시 전 메인챔버에 대한 페일 신호가 수신되면, 메인 챔버 내 증발원의 사용을 중단한 상태에서, 기판이 메인챔버를 통해 스페어 챔버로 이동되고, 스페어 챔버에서는 초기에 설정된 공정 파라미터를 기초로 하여 증착 작업을 수행한다.

이상에서는 인-라인 기판 처리 시스템을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 클러스터 타입의 기판 처리 시스템에도 유사한 원리로 적용할 수 있음은 물론이다. 이 경우, 복수의 공정 챔버가 순차적으로 기판에 증착 공정을 수행함에 있어서, 선행 공정 챔버에 페일이 발생한 경우, 이에 후속하여 기판을 처리하는 공정 챔버를 스페어 챔버로 하여 페일이 발생한 부분에 대한 보정 증착이 이루어지도록 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 연속 기판 처리 시스템
110 : 제어 시스템
120 : 전원 공급부
130 : 공정 챔버
140 : 로딩 챔버
150 : 언로딩 챔버
1310, 1320, 1330 : 증착 챔버
131, 135 : 메인챔버
133, 137 : 스페어 챔버

Claims

기판을 이송받아 순차적으로 기판 처리를 수행하는 복수의 단위 공정 챔버; 및
공정 파라미터에 따라 상기 공정 챔버를 제어하는 제어 시스템;을 포함하고,
상기 복수의 단위 공정 챔버 중 적어도 하나는, 상기 공정 파라미터에 따라 상기 기판을 처리하는 메인챔버;와
상기 메인챔버에 후속하여 상기 기판을 처리하며, 상기 메인챔버의 동작 상태가 정상인지 페일인지에 따라 상기 제어 시스템에서 결정되는 동작 파라미터에 의해 제어되는 스페어 챔버;
를 포함하는 기판 처리 시스템.
일렬로 배열되는 복수의 단위 공정 챔버를 포함하는 공정 챔버 그룹;
공정 파라미터에 따라 상기 공정 챔버를 제어하는 제어 시스템;을 포함하고,
상기 복수의 단위 공정 챔버 중 적어도 하나는, 상기 공정 파라미터에 따라 기판을 처리하는 메인챔버;와
상기 메인챔버로부터 상기 기판을 이송받도록 인접 배열되어, 상기 메인챔버의 동작 상태가 정상인지 페일인지에 따라 상기 제어 시스템에서 결정되는 동작 파라미터에 의해 제어되는 스페어 챔버;
를 포함하는 기판 처리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 메인챔버는 적어도 하나의 증발원을 포함하고, 상기 증발원의 동작 상태가 정상인 경우, 상기 동작 파라미터는 상기 기판을 후속 단위 공정 챔버로 단순 이송하도록 결정되는 기판 처리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 메인챔버는 적어도 하나의 증발원을 포함하고, 상기 적어도 하나의 증발원 중 어느 하나의 상태가 페일로 확인되는 경우, 상기 동작 파라미터는 상기 공정 파라미터를 참조하여 결정되며,
상기 스페어 챔버는 상기 결정된 동작 파라미터에 따라 상기 기판을 처리하고 후속 단위 공정 챔버로 이송하는 기판 처리 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 메인챔버는, 상기 기판을 기 설정된 속도로 이송하는 구동부;
상기 구동부와 대향하는 면에 설치되며 각각 증발물질이 충진되는 상기 적어도 하나의 증발원; 및
상기 증발원 상에 각각 형성되며, 상기 증발원 상부를 개방 또는 폐쇄하도록 구성되는 적어도 하나의 셔터;를 포함하고,
상기 제어 시스템은 상기 증발원 중 적어도 하나에 페일이 발생한 경우, 적어도 페일이 발생한 증발원의 셔터를 폐쇄되도록 구성되는 기판 처리 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 메인챔버의 상기 증발원이 정상 동작하는 경우, 상기 적어도 하나의 셔터는 동시에 개방되는 기판 처리 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 스페어 챔버는 상기 메인챔버 내 증발원 설치 위치와 대응되는 위치에 설치되는 적어도 하나의 증발원을 포함하고,
상기 메인챔버의 상기 증발원 중 적어도 하나에 페일이 발생한 경우, 상기 메인챔버 내 페일이 발생한 증발원의 위치에 대응하는 상기 스페어 챔버 내 증발원의 셔터를 개방하여 상기 기판을 처리하는 기판 처리 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 메인챔버는, 상기 기판을 기 설정된 속도로 이송하는 구동부;
상기 구동부와 대향하는 면에 설치되며 각각 증발물질이 충진되는 적어도 하나의 증발원을 포함하는 제 1 증발원 그룹;
각각 증발물질이 충진되는 적어도 하나의 증발원을 포함하는 제 2 증발원 그룹;
상기 제 1 증발원 그룹에 포함된 각각의 증발원 상부를 개방 또는 폐쇄하도록 구성되는 적어도 하나의 셔터를 포함하는 제 1 서브 셔터;
상기 제 2 증발원 그룹에 포함된 각각의 증발원 상부를 개방 또는 폐쇄하도록 구성되는 적어도 하나의 셔터를 포함하는 제 2 서브 셔터; 및
상기 제 1 증발원 그룹 및 상기 제 2 증발원 그룹 상부를 선택적으로 개방 또는 차단하는 메인 셔터를 포함하고,
상기 제어 시스템은 상기 증발원 중 적어도 하나에 페일이 발생한 경우, 적어도 페일이 발생한 증발원의 서브 셔터를 폐쇄되도록 구성되는 기판 처리 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 메인챔버의 상기 제 1 증발원 그룹 및 상기 제 2 증발원 그룹이 정상 동작하는 경우, 상기 제 1 서브 셔터 및 상기 제 2 서브 셔터는 선택적으로 개방되며, 선택된 서브 셔터에 포함된 적어도 하나의 셔터는 동시에 개방되는 기판 처리 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 스페어 챔버는 상기 메인챔버 내 증발원 설치 위치의 대응 위치에 설치되는 적어도 하나의 증발원을 포함하고,
상기 메인챔버의 증발원 중 적어도 하나에 페일이 발생한 경우, 상기 메인챔버 내 페일이 발생한 증발원의 위치에 대응하는 상기 스페어 챔버 내 증발원의 서브 셔터를 개방하여 상기 기판을 처리하는 기판 처리 시스템.
기 설정된 속도로 이송하는 기판을 순차적으로 처리하도록 일렬로 배열된 적어도 하나의 증착 챔버를 포함하는 기판 처리 시스템으로서,
상기 증착 챔버는, 기판이 선행 인입되는 메인챔버; 및
상기 메인챔버로부터 기판을 전달받으며, 상기 메인챔버의 동작 상태가 정상인지 페일인지에 따라 제어되는 스페어 챔버;
를 포함하는 기판 처리 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 메인챔버는 적어도 하나의 증발원을 포함하고, 상기 증발원의 동작 상태가 정상인 경우, 상기 스페어 챔버는 상기 기판을 후속 증착 챔버로 단순 이송하는 기판 처리 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 메인챔버는 적어도 하나의 증발원을 포함하고, 상기 적어도 하나의 증발원 중 어느 하나의 상태가 페일로 확인되는 경우, 상기 스페어 챔버는 상기 기판 상태를 보정하고 후속 단위 공정 챔버로 이송하는 기판 처리 시스템.
기판을 순차적으로 처리하는 복수의 단위 공정 챔버, 및 상기 단위 공정 챔버를 제어하는 제어 시스템을 구비하며, 상기 복수의 단위 공정 챔버가 적어도 하나의 메인 챔버 및 상기 메인 챔버에 후속하여 상기 기판을 처리하는 스페어 챔버를 포함하고, 상기 제어 시스템이 상기 메인챔버의 동작 상태가 정상인지 페일인지에 따라 상기 스페어 챔버의 동작 파라미터를 결정하는 기판 처리 시스템의 제어 방법으로서,
상기 제어 시스템의 제어에 의해 기 설정된 공정 파라미터에 따라 상기 메인챔버에 구비된 적어도 하나의 증발원 내의 증발물질을 가열하는 단계;
상기 메인챔버로 기판이 인입되기 전, 상기 메인챔버에 구비된 증발원 중 적어도 하나에 대한 페일 신호가 감지됨에 따라, 상기 증발원 상부의 셔터 개폐 여부를 결정하는 단계;
상기 제어 시스템이 상기 페일 신호 및 상기 공정 파라미터에 기초하여 상기 스페어 챔버의 상기 동작 파라미터를 결정하는 단계; 및
상기 스페어 챔버로 상기 기판이 인입됨에 따라 상기 동작 파라미터에 의해 기판 처리를 수행하는 단계;
를 포함하는 기판 처리 시스템의 제어 방법.
제 14 항에 있어서,
상기 스페어 챔버에서 기판 처리를 수행하는 단계는, 상기 메인챔버 내 페일 신호가 감지된 증발원의 위치에 대응하는 상기 스페어 챔버 내 증발원 상부의 셔터를 개방하여 기판 처리를 수행하는 단계인 기판 처리 시스템의 제어 방법.