KR20200034854A - 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법 - Google Patents

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KR20200034854A
KR20200034854A KR1020180113486A KR20180113486A KR20200034854A KR 20200034854 A KR20200034854 A KR 20200034854A KR 1020180113486 A KR1020180113486 A KR 1020180113486A KR 20180113486 A KR20180113486 A KR 20180113486A KR 20200034854 A KR20200034854 A KR 20200034854A
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Abstract

본 기재의 온도 제어 장치는 기판 지지 유닛에 의해 가열된 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값을 계산하는 계산부, 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 판단부, 피가열체의 온도가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있는 오프셋 값이 기저장된 저장부, 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되지 않으면, 목표 온도와 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값을 검출하는 검출부 및 오프셋 값을 입력 받아서 기판 지지 유닛에 포함된 히터를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

온도 제어 장치 및 온도 제어 방법{Temperature control apparatus and temperature control method}
본 발명은 온도 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 처리 장치에 포함되어 웨이퍼가 안착되는 기판 지지 유닛의 동작 온도를 셋업(set-up)하는데 사용될 수 있는 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 과정에서는 피처리체인 반도체 웨이퍼의 온도가 반도체의 특성을 좌우하는 중요한 요소 중 하나이다. 따라서, 반도체 제조 과정에서 웨이퍼가 설정한 목표 온도에 최대한 가깝게 유지되게 하기 위한 노력이 계속되고 있다.
반도체 제조에 사용되는 기판 처리 장치는 웨이퍼를 고정하기 위한 기판 지지 유닛을 포함할 수 있다. 이러한 기판 지지 유닛은 다양한 방식으로 동작될 수 있다. 기판 지지 유닛 중에서도 정전척은 정전기력을 사용하여 웨이퍼를 고정한다.
기판 지지 유닛은 다양한 구조로 이루어진 기판 처리 장치들에 설치될 수 있으므로, 실제 웨이퍼의 온도가 입력된 목표 온도와 상이할 수 있다. 이를 위하여 기판 지지 유닛의 온도를 보정하여야 하고, 온도 보정을 위한 오프셋 값은 기판 처리 장치의 초기 셋업 과정에서 사용자가 임의로 설정하는 것이 일반적이다. 이때, 사용자는 본인의 직감이나 목표 온도를 참고하여 오프셋 값을 임의로 정하게 된다. 이러한 오프셋 값은 사용자가 전문적인 기술이 아닌 본인의 경험에만 의존함으로써, 사용자의 숙련도에 따라서 오프셋 값의 튜닝에 많은 시간과 비용이 소요될 수 있다.
한국등록특허 제10-1209503호
본 발명의 목적은 기판 지지 유닛의 초기 셋업 시간을 단축할 수 있는 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 온도가 일정하게 유지될 수 있는 온도 제어 장치 및 온도 제어 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 온도 제어 장치는 기판 지지 유닛에 의해 가열된 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값을 계산하는 계산부, 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 판단부, 상기 피가열체의 온도가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있는 오프셋 값이 기저장된 저장부, 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되지 않으면, 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값을 검출하는 검출부 및 상기 오프셋 값을 입력 받아서 상기 기판 지지 유닛에 포함된 히터를 제어하는 제어부를 포함한다.
한편, 상기 계산부는 상기 피가열체의 상면이 가상의 다수의 영역으로 분할된 상태에서 상기 분할된 각각의 영역의 온도와 목표 온도와의 차이값을 계산 할 수 있다.
한편, 상기 분할된 각각의 영역의 온도는 상기 분할된 영역에 포함된 다수의 온도의 평균값일 수 있다.
한편, 상기 오프셋 값은 상기 기판 지지 유닛의 온도가 변경되도록 상기 히터를 제어할 수 있는 값일 수 있다.
한편, 상기 피가열체는 웨이퍼와 대응되는 크기 및 형상으로 이루어지고, 다수의 온도 측정 센서가 내장된 조립체일 수 있다.
한편, 상기 검출부가 상기 오프셋 값을 검출하는 과정에서 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있지 않은 경우, 사용자에게 알림 정보를 전송하는 알림부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 알림 정보는, 오프셋 값이 저장되어 있지 않다라는 텍스트 정보 또는 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값을 나타내는 수치 정보일 수 있다.
한편, 상기 저장부에 저장되지 않은 임의의 오프셋 값이 상기 제어부에 입력된 이후에 재차 측정된 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되면, 상기 임의의 오프셋 값은 상기 저장부에 추가로 저장될 수 있다.
한편, 상기 오프셋 값은, 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값을 x값으로 하고 상기 피가열체의 온도가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있게 하는 오프셋 값을 y값으로하여 분산형 차트를 제작하며, 저장부는 상기 분산형 차트를 기초로하여 추세선을 그리고, 상기 추세선으로부터 도출된 수학식의 형태일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 온도 제어 방법은 기판 지지 유닛에 안착된 피가열체의 온도를 수집하는 온도 수집 단계, 목표 온도와 상기 피가열체의 온도의 차이값을 계산하는 계산 단계, 목표 온도와 상기 피가열체의 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 처리 단계, 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되지 않으면, 상기 피가열체의 온도가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있는 오프셋 값이 기저장된 저장부에서 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값을 검출하는 검출 단계 및 상기 검출된 오프셋 값에 기초하여, 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되도록 상기 기판 지지 유닛에 포함된 히터를 제어하는 제어 단계를 포함한다.
한편, 상기 계산 단계는, 상기 피가열체의 상면을 가상의 다수의 영역으로 분할한 다음, 상기 분할된 각각의 영역의 온도와 목표 온도와의 차이값을 계산할 수 있다.
한편, 상기 분할된 각각의 영역의 온도는 상기 분할된 영역에 포함된 다수의 온도의 평균값일 수 있다.
한편, 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있는지를 판단하는 저장 여부 판단 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있지 않은 경우, 사용자에게 알림 정보를 송출하는 알림 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 알림 정보는, 오프셋 값이 저장되어 있지 않다는 텍스트 정보 또는 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값을 나타내는 수치 정보일 수 있다.
한편, 상기 저장부에 저장되지 않은 임의의 오프셋 값을 입력하는 오프셋 값 입력 단계 및 재차 측정된 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되면, 상기 임의의 오프셋 값을 상기 저장부에 추가로 저장하는 오프셋 값 저장 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치는 계산부, 판단부, 저장부, 검출부 및 제어부를 포함한다. 이에 따라, 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 제어부에 신속하게 입력될 수 있다.
그리고, 종래에는 사용자의 직감이나 목표 온도를 참고하여 사용자가 직접 오프셋 값을 입력하였으나, 이와 다르게 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치는 저장부에 저장된 오프셋 값이 제어부에 입력되게 함으로써, 사용자가 기판 처리 장치를 설치하는 과정에서 기판 지지 유닛의 온도를 셋업하는데 소요되는 시간이 현저하게 감소될 수 있다.
뿐만 아니라, 숙련되지 않은 사용자도 기판 지지 유닛을 용이하게 설치할 수 있으므로, 인건비를 절약하여 설치 비용도 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치와 기판 지지 유닛을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 피가열체의 상면이 다양하게 분할된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값과 오프셋 값을 입력하여 만들어진 분산형 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 제어 장치의 동작 과정을 설명하기 위한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 제어 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(100)는 계산부(110), 판단부(120), 저장부(130), 검출부(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(100)를 설명하기에 앞서, 온도 제어 장치(100)가 설치될 수 있는 기판 처리 장치(미도시)을 간략하게 설명하면 챔버(미도시)와 기판 지지 유닛(10)을 포함할 수 있다.
기판 지지 유닛(10)은 챔버에서 기판이 처리되는 공간에 설치되어 기판을 지지할 수 있다. 기판 지지 유닛(10)은 일례로 정전기력을 이용하여 기판을 지지하는 정전척일 수 있다. 이와 다르게, 기판 지지 유닛(10)은 기계적 클램핑 방식으로 기판은 지지하는 것일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(100)가 전술한 기판 처리 장치에 적용되는 것으로 한정하지는 않으며, 다양한 구조로 이루어진 기판 처리 장치에 적용될 수 있다.
계산부(110)는 피가열체(170)의 온도 정보를 수집하여 기판 지지 유닛(10)에 의해 가열된 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)을 계산할 수 있다. 예를 들어, 목표 온도(set-point temperature)는 100℃이고, 실제 측정된 피가열체(170)의 온도(T)가 105℃인 경우, 계산부(110)는 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 5인 것으로 계산할 수 있다.
여기서, 목표 온도는 피처리 대상인 웨이퍼의 처리가 원활하게 이루어질 수 있도록 웨이퍼가 유지되어야 하는 온도이다. 목표 온도는 사용자에 의하여 기판 처리 장치에 입력될 수 있다. 이와 다르게, 목표 온도는 기판 처리 장치의 설치 과정에서 초기에 설정되어 있는 온도일 수 있다.
한편, 상기 피가열체(170)는 일례로 웨이퍼와 대응되는 크기 및 형상으로 이루어지고, 다수의 온도 측정 센서(171)가 내장된 조립체일 수 있다. 이러한 피가열체(170)는 영하 100℃ 내지 영상 300℃의 범위 내의 온도를 측정할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 예를 들어, 온도 측정 센서(171)들은 64개일 수 있으며, 64개의 온도 측정 센서(171)들은 피가열체(170) 전체에 걸쳐서 패턴을 이루면서 위치될 수 있다.
한편, 온도 제어 장치에서 피가열체(170)가 아닌 비접촉 온도 측정 센서를 사용하여 웨이퍼 또는 기판 지지 유닛(10)의 온도를 측정하는 경우, 피측정물의 상방에서 피측정물의 상면 전체의 온도를 측정해야 함으로써, 비접촉 온도 측정 센서와 실제 웨이퍼 사이에 충분한 거리가 필요할 수 있다. 그러나, 기판 처리 장치의 몸체인 챔버 내부의 공간이 협소한 경우에는 비접촉 온도 측정 센서와 웨이퍼 사이에 충분한 거리가 확보되기 어려울 수 있다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(100)는 기판 지지 유닛(10) 상에 안착된 판(plate) 형상의 피가열체(170)가 자신의 온도를 측정함으로써, 챔버 내부의 공간에 제약을 받지 않을 수 있다.
한편, 일반적인 기판 처리 장치에서 기판 지지 유닛의 상면의 온도가 균일하더라도 주변 환경이나 기판 처리 장치 자체의 구조에 따라서 웨이퍼의 온도가 전체적으로 불균일하게 유지될 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(100)는 기판 지지 유닛(10)의 온도를 측정하여 오프셋 값(F2)을 보정하지 않고, 기판 지지 유닛(10) 상에 안착된 피가열체(170) 자체의 온도를 측정하여 오프셋 값(F2)을 보정한다. 피가열체(170)는 반도체 제조에 사용되는 실제 웨이퍼를 대신하여 위치되어 있으므로, 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 전체 영역의 온도가 매우 균일하게 유지될 수 있다.
한편, 상기 계산부(110)는 상기 피가열체(170)의 상면이 가상의 다수의 영역으로 분할된 상태에서 상기 분할된 각각의 영역의 온도와 목표 온도와의 차이값(F1)을 계산할 수 있다. 피가열체(170)는 분할된 영역마다, 분할 영역에 위치된 온도 측정 센서(171)로부터 출력된 신호에 기초하여 분할 영역의 온도를 측정하고, 측정한 분할 영역 각각의 온도 정보를 계산부(110)로 출력할 수 있다.
여기서, 상기 분할된 각각의 영역의 온도는 상기 분할된 영역에 포함된 온도 측정 센서(171)들에서 측정된 온도들의 평균값일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
기판 지지 유닛(10)에 포함된 히터(H)는 다수의 단위 히터(미도시)들로 구성될 수 있고, 단위 히터들은 기판 지지 유닛(10)의 정해진 영역에 위치될 수 있다. 각각의 단위 히터에서 발생된 열 에너지가 기판 지지 유닛(10)을 가열할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피가열체(170)의 상면은 다양한 형상으로 분할될 수 있다. 피가열체(170)의 분할된 영역(A1, A2, A3, A4)들은 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 양궁 과녁 형상일 수 있다. 이와 다르게, 피가열체(170)의 분할된 영역(B1, B2, B3, B4)들은 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 사분면 형상일 수 있다.
피가열체(170)의 분할된 영역은 단위 히터들 각각이 차지하는 영역과 대응될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다. 다만, 피가열체(170)의 분할된 영역과 단위 히터들 각각이 차지하는 영역을 일치시키는 것이 히터(H)를 용이하게 제어하는데 있어서 보다 유리할 수 있다.
도 3으로 되돌아가서, 판단부(120)는 상기 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 허용 범위에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 허용 범위가 양의 정수인 1이하로 설정된 상태에서 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 2이면, 판단부(120)는 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 허용 범위에 포함되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
이와 다르게, 허용 범위가 1이하로 설정된 상태에서 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 1이면, 판단부(120)는 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 허용 범위에 포함된 것으로 판단할 수 있다. 이때, 차이값(F1)은 양수 또는 음수일 수 있으므로, 차이값(F1)을 절대값으로 변환하여 허용 범위에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 전술한 허용 범위가 정수인 것으로 설명하였으나, 이에 한정하지는 않으며, 허용 범위는 백분율(목표 온도에 대한 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값의 비)인 것도 가능할 수 있다.
저장부(130)에는 상기 피가열체(170)의 온도(T)가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있는 오프셋 값(F2)이 기저장될 수 있다. 오프셋 값(F2)은 숙련된 사용자가 실험을 통하여 획득한 것일 수 있다. 이와 다르게, 오프셋 값(F2)은 숙련되지 않은 일반적인 사용자가 반복적인 실험을 통하여 획득한 값일 수 있다.
이러한 오프셋 값(F2)은 상기 기판 지지 유닛(10)의 온도가 변경되도록 상기 히터(H)를 제어할 수 있는 값일 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 다양한 기판 처리 장치들 중 어느 하나의 기판 처리 장치에 기판 지지 유닛이 설치될 수 있다. 사용자는 기판 지지 유닛이 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있도록 기판 지지 유닛의 초기 셋업을 실시할 수 있다.
목표 온도가 100으로 설정된 상태에서 기판 지지 유닛(10)을 동작시켜서 피가열체(170)의 온도(T)를 측정한다. 측정된 피가열체(170)의 온도(T)가 105이면, 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)은 5(피가열체의 온도-목표 온도)일 수 있다.
이 경우, 피가열체(170)의 온도(T)가 목표 온도 보다 5도가 높으므로, 피가열체(170)의 온도(T)를 5도 낮춰줘야 한다. 이를 위하여 사용자는 기판 처리 장치에 포함된 프로그램을 조작하여 5를 입력할 수 있다. 그러나, 사용자가 5를 입력하더라도, 실제 피가열체(170)의 온도(T)가 5만큼 낮아지지 않고, 5보다 낮거나 높은 수치만큼 낮아질 수 있다.
이는 전술한 바와 같이 다양한 종류의 기판 처리 장치들의 내부 구조에 따라 사용자가 입력한 값만큼 피가열체(170)의 온도(T) 변화가 상이하게 진행될 수 있기 때문이다. 따라서, 사용자는 5가 아닌 예컨대 4.5를 입력하여 피가열체(170)의 온도(T)가 5만큼 낮아지도록 할 수 있다.
여기서, 사용자가 입력한 값인 5는 보정되지 않은 오프셋 값(F1)이고, 4.5는 보정된 오프셋 값(F2)일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(100)에서 반복적으로 설명하는 오프셋 값은 앞서 설명한 두 개의 오프셋 값(F1, F2) 중 보정된 오프셋 값(F2)이며, 이러한 오프셋 값(F2)은 저장부(130)에 기저장될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 오프셋 값(F2)은 상기 목표 온도와 상기 피가열체(170)의 온도(T)와의 차이값(F1)을 x값으로 하고 상기 피가열체(170)의 온도(T)가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있게 하는 오프셋 값(F2)을 y값으로 하여 분산형 차트를 제작한다. 그리고, 저장부(130)는 상기 분산형 차트를 기초로하여 추세선을 그리며, 상기 추세선으로부터 도출된 수학식의 형태일 수 있다.
다음의 표 1은 상기 목표 온도와 상기 피가열체(170)의 온도(T)와의 차이값(F1)과 이에 대응되는 오프셋 값(F2)을 나타낸 것이다.
F1 3.9 3.94 3.86 2.65 3.83 3.56 3.25 2.69 5.02 4.55 4.94
F2 3.8 3.6 4.0 2.8 3.9 3.6 3.1 2.9 4.3 3.9 4.3
위의 표 1의 F1값 및 F2값을 기초로하여 제작된 분산형 차트에 그려진 추세선으로부터 도출된 수학식은 다음과 같다.
Figure pat00001
여기서, 오프셋 값(F2)이 반드시 상기 수학식 1에 의해 설정되는 것은 아니며, 수학식은 기판 처리 장치의 구조마다 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(100)에서는 오프셋 값(F2)이 단순한 수치가 아닌 수학식의 형태로 저장부(130)에 저장됨으로써, 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)에 해당되는 오프셋 값(F2)이 저장되어 있지 않더라도 수학식을 사용하여 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)에 해당되는 오프셋 값(F2)을 간접적으로 획득할 수 있다.
검출부(140)는 상기 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 상기 허용 범위에 포함되지 않으면, 상기 목표 온도와 상기 피가열체(170)의 온도(T)와의 차이값(F1)에 대응되는 오프셋 값(F2)을 검출(L1)할 수 있다. 여기서, 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 상기 허용 범위에 포함되면, 온도 제어 과정은 종료될 수 있다.
제어부(150)는 상기 오프셋 값(F2)을 입력 받아서 상기 기판 지지 유닛(10)에 포함된 히터(H)를 제어할 수 있다. 여기서, 히터(H)가 복수의 단위 히터로 이루어진 경우, 제어부(150)는 단위 히터부 각각을 독립적으로 제어할 수 있다. 이러한 제어부(150)는 히터(H)뿐만 아니라 기판 처리 장치 전체를 제어하는 것일 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(200)는 알림부(160)를 더 포함할 수 있다.
알림부(160)는 상기 검출부(140)가 상기 오프셋 값(F2)을 검출하는 과정에서 상기 목표 온도와 상기 피가열체(170)의 온도(T)와의 차이값(F1)에 대응되는 오프셋 값(F2)이 상기 저장부(130)에 저장되어 있지 않은 경우, 사용자에게 알림 정보를 전송할 수 있다.
알림부(160)는 일례로 사용자가 소지하고 있는 휴대 단말기(미도시)에 무선 통신 방식으로 알림 정보를 전송할 수 있다. 사용자는 휴대 단말기의 화면을 보고 오프셋 값(F2)이 저장부(130)에 저장되어 있지 않음을 확인할 수 있다.
이와 다르게, 알림부(160)는 기판 처리 장치에 포함되어 기판 처리 장치 전반적인 진행 과정을 출력하는 디스플레이 화면(미도시)에 알림 정보를 전송하는 것도 가능할 수 있다. 이러한 알림부(160)는 다양한 방법으로 사용자에게 알림 정보를 전송하는 것일 수 있으므로, 특정 장치로 한정하지는 않는다.
여기서, 전술한 상기 알림 정보는 일례로 오프셋 값(F2)이 저장되어 있지 않다라는 텍스트 정보 또는 상기 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)을 나타내는 수치 정보일 수 있다.
한편, 상기 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 임의의 오프셋 값(F2)으로 설정되고, 상기 설정된 오프셋 값(F2)이 제어부(150)에 자동적으로 입력(L3)될 수 있다. 이와 다르게, 사용자가 전술한 알림 정보를 확인하고 임의의 오프셋 값(F2)을 제어부(150)에 입력(L3)할 수 있다.
상기 저장부(130)에 저장되지 않은 임의의 오프셋 값(F2)이 상기 제어부(150)에 입력(L3)된 이후에 재차 측정된 상기 피가열체(170)의 온도(T)와 목표 온도의 차이값(F1)이 상기 허용 범위에 포함되면, 상기 임의의 오프셋 값(F2)은 상기 저장부(130)에 추가로 저장(L2)될 수 있다.
이에 따라, 저장부(130)에 기저장된 오프셋 값(F2)에 새로운 오프셋 값(F2)이 자동적으로 추가되면서 오프셋 값(F2) 데이터가 더욱 증가될 수 있다. 이에 따라, 오프셋 값(F2) 데이터가 저장부(130)에 지속적으로 누적됨으로써, 피가열체(170)의 온도(T)와의 차이값(F1)에 대응되는 오프셋 값(F2)이 저장부(130)에 저장되어 있지 않은 경우가 현저하게 감소될 수 있다. 이에 따라서, 온도 제어 장치(200)의 전반적인 동작 시간이 현저하게 단축될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 오프셋 값(F2)은 저장부(130)에 수학식의 형태로 저장될 있으며, 새로운 임의의 오프셋 값(F2)이 저장부(130)에 추가로 저장되면서 수학식도 변경(업그레이드)될 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(100, 200)는 계산부(110), 판단부(120), 저장부(130), 검출부(140) 및 제어부(150)를 포함한다. 이에 따라, 상기 목표 온도와 상기 피가열체(170)의 온도(T)와의 차이값(F1)에 대응되는 오프셋 값(F2)이 제어부(150)에 신속하게 입력될 수 있다.
그리고, 종래에는 기판 지지 유닛의 초기 설치시 본인의 직감이나 목표 온도를 참고하여 사용자가 직접 오프셋 값을 입력하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 장치(100)는 저장부(130)에 저장된 오프셋 값(F2)이 제어부(150)에 입력되게 함으로써, 사용자가 기판 처리 장치를 설치하는 과정에서 기판 지지 유닛(10)의 온도를 셋업하는데 소요되는 시간이 현저하게 감소될 수 있다.
뿐만 아니라, 숙련되지 않은 사용자도 기판 지지 유닛(10)을 용이하게 설치할 수 있으므로, 인건비를 절약하여 설치 비용도 감소시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 제어 방법(S100)은 온도 수집 단계(S110), 계산 단계(S120), 판단 단계(S130), 검출 단계(S140) 및 제어 단계(S150)를 포함한다.
온도 수집 단계(S110)에서는 기판 지지 유닛에 안착된 피가열체의 온도를 수집할 수 있다. 피가열체의 온도는 피가열체 내부에 온도 측정 센서를 배치하여 측정될 수 있다. 이와 다르게, 피가열체 외부에 온도 측정 센서를 배치하여 측정하는 것도 가능할 수 있다. 상기 수집된 온도 정보는 계산 단계(S120)로 전송될 수 있다.
계산 단계(S120)에서는 목표 온도와 상기 피가열체의 온도의 차이값을 계산할 수 있다. 여기서, 차이값은 양수 또는 음수일 수 있으며, 온도 측정 센서의 분해능에 따라서 차이값의 소수점 이하의 자리수가 정해질 수 있다. 예를 들어, 온도 측정 센서의 분해능이 0.1℃인 경우, 차이값은 소수점 이하 한자리일 수 있고, 온도 측정 센서의 분해능이 0.01℃인 경우, 차이값은 소수점 이하 두자리일 수 있다.
한편, 상기 계산 단계(S120)는 상기 피가열체의 상면을 가상의 다수의 영역으로 분할한 다음, 상기 분할된 각각의 영역의 온도와 목표 온도와의 차이값을 계산할 수 있다.
판단 단계(S130)에서는 목표 온도와 상기 피가열체의 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 판단 단계(S130)는 전술한 온도 제어 장치에서 상세하게 설명하였으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 판단 단계(S130)에서 목표 온도와 상기 피가열체의 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되면, 온도 제어 과정이 종료될 수 있다.
검출 단계(S140)에서는 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되지 않으면, 상기 피가열체의 온도가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있는 오프셋 값이 기저장된 저장부에서 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값을 검출할 수 있다.
제어 단계(S150)에서는 상기 검출된 오프셋 값에 기초하여, 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되도록 상기 기판 지지 유닛에 포함된 히터를 제어할 수 있다. 제어 단계(S150)는 히터로 공급되는 전력을 제어하는 것일 수 있다. 예를 들어, 히터에 공급되는 전력이 증가하여 기판 지지 유닛의 온도가 높아지거나, 히터에 공급되는 전력이 감소되어 기판 지지 유닛의 온도가 낮아질 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 제어 방법(S200)은 저장 여부 판단 단계(S160)를 포함할 수 있다.
저장 여부 판단 단계(S160)는 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있는지를 판단할 수 있다.
전술한 바와 같이, 검출 단계(S140)에서 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있는 경우, 오프셋 값이 검출될 수 있다. 이와 반대로, 검출 단계(S140)에서 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있는 경우, 이후에 설명할 알림 단계(S170)를 실시할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 제어 방법(S200)은 알림 단계(S170)를 포함할 수 있다.
알림 단계(S170)는 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있지 않은 경우, 사용자에게 알림 정보를 전송할 수 있다. 이러한 알림 단계(S170)는 저장 여부 판단 단계(S160) 이후에 실시될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 제어 방법(S200)은 오프셋 값 입력 단계(S180) 및 오프셋 값 저장 단계(S190)를 포함할 수 있다.
오프셋 값 입력 단계(S180)는 상기 저장부에 저장되지 않은 임의의 오프셋 값을 입력할 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 임의의 오프셋 값으로 설정되고, 오프셋 값이 제어부에 자동적으로 입력될 수 있다. 이와 다르게, 사용자가 전술한 알림 정보를 확인하고 임의의 오프셋 값을 상기 제어부에 입력할 수 있다. 이러한 오프셋 값 입력 단계(S180)는 알림 단계(S170) 이후에 실시될 수 있다.
오프셋 값 저장 단계(S190)는 재차 측정된 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되면, 상기 임의의 오프셋 값을 상기 저장부에 추가로 저장할 수 있다. 이러한 오프셋 값 저장 단계(S190)는 저장 여부 판단 단계(S160) 이후에 실시될 수 있다.
그리고, 오프셋 값 저장 단계(S190)의 이후에 온도 제어 방법(S100)이 종료될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 온도 제어 방법(S100)은 피가열체의 상면을 가상의 다수의 영역으로 분할하여 실시하는 경우, 피가열체의 분할된 영역마다 실시될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 온도 제어 방법(S100, S200)은 상기 피가열체의 온도가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있는 오프셋 값이 기저장된 저장부에서 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값을 검출하고, 오프셋 값을 기초로하여 히터를 제어한다. 이에 따라, 사용자가 기판 처리 장치를 설치하는 과정에서 기판 지지 유닛의 온도를 셋업하는데 소요되는 시간이 현저하게 감소될 수 있고, 인건비를 절약하여 설치 비용도 감소시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 온도 제어 장치 110: 계산부
120: 판단부 130: 저장부
140: 검출부 150: 제어부
160: 알림부 170: 피가열체

Claims (16)

  1. 기판 지지 유닛에 의해 가열된 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값을 계산하는 계산부;
    상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 판단부;
    상기 피가열체의 온도가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있는 오프셋 값이 기저장된 저장부;
    상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되지 않으면, 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값을 검출하는 검출부; 및
    상기 오프셋 값을 입력 받아서 상기 기판 지지 유닛에 포함된 히터를 제어하는 제어부;를 포함하는 온도 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계산부는,
    상기 피가열체의 상면이 가상의 다수의 영역으로 분할된 상태에서 상기 분할된 각각의 영역의 온도와 목표 온도와의 차이값을 계산하는 온도 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분할된 각각의 영역의 온도는 상기 분할된 영역에 포함된 다수의 온도의 평균값인 온도 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오프셋 값은 상기 기판 지지 유닛의 온도가 변경되도록 상기 히터를 제어할 수 있는 값인 온도 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피가열체는 웨이퍼와 대응되는 크기 및 형상으로 이루어지고, 다수의 온도 측정 센서가 내장된 조립체인 온도 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검출부가 상기 오프셋 값을 검출하는 과정에서 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있지 않은 경우, 사용자에게 알림 정보를 전송하는 알림부를 더 포함하는 온도 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 알림 정보는,
    오프셋 값이 저장되어 있지 않다라는 텍스트 정보 또는 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값을 나타내는 수치 정보인 온도 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 저장부에 저장되지 않은 임의의 오프셋 값이 상기 제어부에 입력된 이후에 재차 측정된 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되면, 상기 임의의 오프셋 값은 상기 저장부에 추가로 저장되는 온도 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 오프셋 값은,
    상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값을 x값으로 하고 상기 피가열체의 온도가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있게 하는 오프셋 값을 y값으로 하여 분산형 차트를 제작하며, 저장부는 상기 분산형 차트를 기초로하여 추세선을 그리고, 상기 추세선으로부터 도출된 수학식의 형태인 온도 제어 장치.
  10. 기판 지지 유닛에 안착된 피가열체의 온도를 수집하는 온도 수집 단계;
    목표 온도와 상기 피가열체의 온도의 차이값을 계산하는 계산 단계;
    목표 온도와 상기 피가열체의 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 판단 단계;
    상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되지 않으면, 상기 피가열체의 온도가 목표 온도에 가깝게 변경될 수 있는 오프셋 값이 기저장된 저장부에서 상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값을 검출하는 검출 단계; 및
    상기 검출된 오프셋 값에 기초하여, 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 허용 범위에 포함되도록 상기 기판 지지 유닛에 포함된 히터를 제어하는 제어 단계;를 포함하는 온도 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 계산 단계는,
    상기 피가열체의 상면을 가상의 다수의 영역으로 분할한 다음, 상기 분할된 각각의 영역의 온도와 목표 온도와의 차이값을 계산하는 온도 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분할된 각각의 영역의 온도는 상기 분할된 영역에 포함된 다수의 온도의 평균값인 온도 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있는지를 판단하는 저장 여부 판단 단계를 포함하는 온도 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 목표 온도와 상기 피가열체의 온도와의 차이값에 대응되는 오프셋 값이 상기 저장부에 저장되어 있지 않은 경우, 사용자에게 알림 정보를 송출하는 알림 단계를 포함하는 온도 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 알림 정보는,
    오프셋 값이 저장되어 있지 않다는 텍스트 정보 또는 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값을 나타내는 수치 정보인 온도 제어 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 저장부에 저장되지 않은 임의의 오프셋 값을 입력하는 오프셋 값 입력 단계; 및
    재차 측정된 상기 피가열체의 온도와 목표 온도의 차이값이 상기 허용 범위에 포함되면, 상기 임의의 오프셋 값을 상기 저장부에 추가로 저장하는 오프셋 값 저장 단계;를 포함하는 온도 제어 방법.
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