KR20240109498A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는, 하부에 개구가 형성되어 있으며, 기판 처리가 수행되는 반응관; 보트 승강 유닛을 통하여 상기 반응관에 반입 및 반출되며, 상하 방향으로 복수의 기판이 안착되는 보트; 상기 반응관 하부에 배치되며, 기판 이송 로봇을 통하여 상기 복수의 기판이 상기 보트에 로딩 및 언로딩되는 로딩영역이 내부에 형성되는 기판 로딩부; 상기 기판로딩부의 일측에 형성되고 상기 로딩영역과 연통되어 상기 로딩영역으로 외기를 유입시키며, 유입되는 외기량을 조절하는 외기 유입부; 상기 로딩영역 내부로 공급되는 불활성가스의 분사량을 조절하는 가스 제어 장치; 상기 로딩영역의 파티클 정보를 측정하는 파티클 측정 센서; 및 상기 로딩영역의 파티클을 감소시킬 수 있도록, 상기 파티클 측정 센서로부터 수신된 상기 파티클 정보에 따라, 상기 외기 유입부 및 상기 가스 제어 장치 중 어느 하나 이상을 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate process device and substrate process method}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체소자, 디스플레이소자는 기판에 대해 박막 증착, 식각 등의 각종 공정을 거쳐 제조되며, 기판을 처리하는 하나의 시스템으로 배치식 증착 시스템을 사용한다.
배치식 증착 시스템은 로드 포트(Load Port)를 통해 복수의 기판을 수용하는 풉(FOUP, Front Opening Unified Pod)이 내부로 반입되어 선반(stocker)에 보관될 수 있다. 이러한 선반은 선반 프레임에 수직 적층 형태로 복수개로 이루어지는 것으로서, 선반에 보관된 상기 풉은 수직으로 연장된 반송 로봇 레일을 따라 움직이는 반송 로봇에 의해 FIMS(Front-opening Interface Mechanical Standard) 도어부에 밀착될 수 있다.
이후에, FIMS가 도어부에 밀착된 후 일면이 개방된 상기 풉에서 기판 이송 로봇이 이송 포크를 사용하여 복수의 기판을 인계받고, 기판 이송 로봇이 아래로 이동하여 보트에 상기 복수의 기판이 적층되도록 할 수 있다.
이러한 배치식 증착 시스템은, 기판 로딩부 내부에 복수의 기판이 로딩되고, 내부에 보트가 형성될 수 있으며, 복수의 기판이 기판 로딩부 내부의 로딩영역(Loading area)에서 보트에 적층될 수 있다.
이때, 로딩영역은 복수의 기판이 노출되는 영역으로, 로딩영역 내에 파티클 발생 시 웨이퍼 품질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 로딩영역 내의 파티클은 실시간으로 검출이 불가능하여 사용자가 파티클을 파악하는 것이 불가능하고, 이에 따라, 예상치 못한 파티클 발생에 따른 웨이퍼 품질 불량에 대한 대응이 불가한 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기판을 로딩하는 로딩영역 내부의 파티클을 제거하기 위하여 팬 필터 유닛(FFU, Fan Filter Unit)의 팬의 풍량 또는 퍼지 가스(Purge gas)의 유량 제어를 통하여 파티클을 억제가능한 시퀀스를 실행하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는, 하부에 개구가 형성되어 있으며, 기판 처리가 수행되는 반응관; 보트 승강 유닛을 통하여 상기 반응관에 반입 및 반출되며, 상하 방향으로 복수의 기판이 안착되는 보트; 상기 반응관 하부에 배치되며, 기판 이송 로봇을 통하여 상기 복수의 기판이 상기 보트에 로딩 및 언로딩되는 로딩영역이 내부에 형성되는 기판 로딩부; 상기 기판로딩부의 일측에 형성되고 상기 로딩영역과 연통되어 상기 로딩영역으로 외기를 유입시키며, 유입되는 외기량을 조절하는 외기 유입부; 상기 로딩영역 내부로 공급되는 불활성가스의 분사량을 조절하는 가스 제어 장치; 상기 로딩영역의 파티클 정보를 측정하는 파티클 측정 센서; 및 상기 로딩영역의 파티클을 감소시킬 수 있도록, 상기 파티클 측정 센서로부터 수신된 상기 파티클 정보에 따라, 상기 외기 유입부 및 상기 가스 제어 장치 중 어느 하나 이상을 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 파티클 측정 센서에서 측정된 파티클의 양을 기 설정된 기준치와 비교하는 파티클양 판단부; 및 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 상기 파티클 측정 센서에서 측정된 파티클의 크기를 판단하는 파티클 크기 판단부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 파티클 측정 센서로부터 기 설정된 크기보다 큰 파티클이 기준치 이상 측정되는 경우, 상기 로딩영역 내부로 외기의 유입량을 증가시킬 수 있도록 상기 외기 유입부의 세기를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 파티클 측정 센서로부터 기 설정된 크기보다 작은 파티클이 기준치 이상 측정되는 경우, 불활성가스의 분사량을 증가시키도록 상기 가스 제어 장치를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 파티클 측정 센서로부터 기 설정된 크기보다 큰 파티클이 기준치 이상 측정되고, 기 설정된 크기보다 작은 파티클이 기준치 이상 측정되는 경우, 상기 외기 유입부와 상기 가스 제어 장치를 소정 시간 간격으로 각각 구동하여, 상기 로딩영역 내부로 외기의 유입량의 증가와 불활성가스의 분사량의 증가를 교차 수행하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 외기 유입부는, 상기 로딩영역의 일측방에 형성되어, 상기 외기 유입부로부터 유입되는 외기량을 조절하는 팬 필터 유닛;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 처리 방법이 제공된다. 상기 기판 처리 방법은, 보트 승강 유닛을 통하여 상하 방향으로 복수의 기판이 안착되는 보트가 기판 처리가 수행되는 반응관의 하부에 형성된 개구로 반입 또는 반출되어, 상기 복수의 기판을 처리하는 공정 처리 단계; 상기 공정 처리 단계 이전 또는 이후에, 상기 반응관 하부에 배치되는 기판 로딩부 내부에 상기 복수의 기판이 상기 보트에 로딩 및 언로딩되는 로딩영역의 파티클 정보를 측정하는 파티클 측정 단계; 및 상기 파티클 측정 단계에서 측정된 상기 파티클 정보에 따라, 상기 로딩영역의 파티클을 감소시킬 수 있도록, 상기 로딩영역으로 유입되는 외기량을 조절하는 외기 유입부 및 상기 로딩영역 내부로 공급되는 불활성가스의 분사량을 조절하는 가스 제어 장치 중 어느 하나 이상을 조절하는 제어 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어 단계는, 상기 파티클 측정 단계에서 측정된 파티클의 양을 기 설정된 기준치와 비교하는 파티클양 판단 단계; 및 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 상기 파티클 측정 단계에서 측정된 파티클의 크기를 판단하는 파티클 크기 판단 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어 단계는, 상기 파티클 측정 단계에서 기 설정된 크기보다 큰 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 상기 로딩영역 내부로 외기의 유입량을 증가시킬 수 있도록 상기 외기 유입부의 세기를 제어하는 팬 필터 유닛 제어 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어 단계는, 상기 파티클 측정 단계에서 기 설정된 크기보다 작은 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 불활성가스의 분사량을 증가시키도록 상기 가스 제어 장치를 제어하는 가스 공급 제어 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 로딩영역 내부의 사이즈별 파티클의 실시간으로 모니터링 할 수 있으며, 파티클 발생시, 억제 제어 알고리즘을 통하여 파티클을 감소시킬 수 있다.
또한, 물리적 이탈로 인한 파티클과, 화학적 반응에 의한 파티클에 따라, 외기 제어 또는 불활성가스의 분사량 제어를 선택적으로 구동하여 발생 원인에 따라 다르게 제어함으로써, 추가적인 파티클의 발생을 방지할 수 있으며, 이로 인하여, 기판의 처리 품질을 높일 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구동을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 기판 처리 장치에서 측정된 파티클의 크기에 따른 팬 필터 유닛 및 가스 제어 장치의 구동을 나타내는 표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 팬 필터 유닛 및 가스 제어 장치의 구동에 따른 파티클 양의 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 구동을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 기판 처리 장치에서 측정된 파티클의 크기에 따른 팬 필터 유닛 및 가스 제어 장치(80)의 구동을 나타내는 표이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 크게, 반응관(10), 보트(20), 외기 유입부(70), 가스 제어 장치(80), 파티클 측정 센서(40) 및 제어부(50)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 반응관(10)은 하부에 개구가 형성되어 있으며, 보트(20)를 수용하여 복수의 기판(S)의 처리가 수행되는 공정 튜브를 포함할 수 있으며, 반응관(10)의 내부에는 증착 공정에 필요한 가스 공급부나, 가스 배출부 등과 같은 부품들이 설치될 수 있다.
구체적으로, 반응관(10)은 이너 튜브 및 아우터 튜브로 구성될 수 있으며, 석영 등의 내열성 재료를 포함하여 이루어질 수 있다. 반응관(10)에는 내부를 배기하는 배기포트(미도시)가 형성되며, 상기 배기포트는 펌핑 능력이 구비된 펌프(미도시)와 연결될 수 있다.
반응관(10)의 일측에는 반응관(10)의 내부에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 배관들(미도시)이 설치된 매니폴드가 형성될 수 있으며, 상기 가스 공급 배관들은 반응관(10) 내부에서 상부로 연장되는 가스 노즐(미도시)과 결합될 수 있다.
보트(20)는 보트 승강 유닛(21)을 통하여 반응관(10)에 반입 및 반출되며, 기판 이송 로봇을 통하여 픽업된 복수의 기판(S)이 상하 방향으로 안착되어 복수의 기판(S)이 내부에 적층된 상태에서 승하강 동작할 수 있다. 이때, 보트(20)의 상승시 반응관(10)에 받침부가 밀폐 결합될 수 있다.
보트(20)에 복수의 기판(S)이 장입 완료되면, 보트(20)가 상승하여 반응관(10) 내에 배치될 수 있다. 반응관(10)에서 공정 가스들이 분사되어 복수의 기판(S) 상에 박막이 증착될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 외기 유입부(70)는 기판 로딩부(100)의 적어도 일측에 형성되며 송풍팬 및 필터부를 포함할 수 있다.
외기 유입부(70)는 유입관으로부터 유입되는 외기량을 조절하는 장치이다.
예컨대, 외기 유입부(70)는 로딩역역(A)의 측방에 형성되는 복수개로 형성되는 상기 송풍팬을 포함할 수 있으며, 상기 송풍팬의 회전을 통하여 로딩영역(A)외부에서 로딩영역(A)으로 외기가 유입될 수 있다. 이때, 상기 송풍팬의 회전 세기에 따라 유입되는 외기량이 달라질 수 있다.
외기 유입부(70)는 외기가 상기 송풍팬을 통하여 로딩영역(A)으로 유입되기 전에 외부로부터 유입되는 외기에 포함된 오염물질을 여과하는 필터부를 포함할 수 있다. 상기 필터부는 복수개의 상기 송풍팬 각각에 결합되어 형성되거나, 또는, 복수개의 상기 송풍팬이 결합되는 프레임의 적어도 일면을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
예컨대, 외기 유입부(70)는 로딩영역(A)의 일측방에 형성되어, 외기 유입부(70)로부터 유입되는 외기량을 조절하는 팬 필터 유닛을 포함할 수 있다.
외기 유입부(70)는 기판 로딩부(100)의 일측에 형성되고 로딩영역(A)과 연통된 유입관을 통하여 로딩영역(A)으로 외기를 유입시킬 수 있다.
상기 유입관은 기판 로딩부(100)의 측면에서, 상기 송풍팬 후방에 형성될 수 있으며, 또는, 상기 유입관으로 유입되는 외기가 상부에서 하부로 유동되도록 상기 송풍팬 후방의 상부에 형성될 수 있다.
또한, 로딩영역(A)의 내부 가스를 외부로 배기할 수 있도록, 기판 로딩부(100)의 적어도 일부에 배기관(60) 및 차단 밸브(61)가 형성될 수 있다. 이때, 배기관(60)은 측면에 형성된 Slit Damper, 하부에 형성된 T/R Damper, 상부에 형성된 L/A 배기관 등 사방으로 배기가 가능하다.
배기관(60)은 기판 로딩부(100)의 사방에 형성될 수 있으며, 로딩영역(A) 내의 공기 또는 가스의 배기에 따라 로딩역역(A)의 유동이 변화되도록 유도할 수 있으며, 이에 따라, 로딩역역(A)에 잔류하는 파티클의 배출을 유도할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가스 제어 장치(80)는 로딩영역(A) 내부로 공급되는 불활성가스의 분사량을 조절할 수 있다.
구체적으로, 가스 제어 장치(80)는 로딩영역(A)의 외측에 형성되어 상기 불활성가스를 공급하는 가스 공급부(81)와 로딩영역(A)을 연결하는 유로 라인의 적어도 일부분에 형성될 수 있다.
가스 제어 장치(80)는 상기 불활성 가스의 유동을 차단하거나, 가스나 외기의 역류를 차단하는 가스 제어 밸브이며, 예컨대, 가스 제어 장치(80)는 질량 유량 제어기(MFC, Mass flow controller)로서, 상기 불활성가스가 공급되는 유량을 정확하고 신속하게 제어할 수 있는 장치이다. 가스 제어 장치(80)는 후술될 제어부(50)에서 제어될 수 있다.
상기 불활성가스는 질소 가스, 아르곤 가스를 포함할 수 있으며, 이외에도, 기체분자결합이 강하여 잘 끊어지지 않거나 원자 자체가 안정적으로 화학반응을 하지 않는 가스들을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 파티클 측정 센서(40)는 반응관(10) 및 보트(20)가 형성되는 기판 로딩부(100) 내부에 로딩영역(A)의 파티클 정보를 측정하는 장치를 포함할 수 있다.
구체적으로, 파티클 측정 센서(40)는 로딩영역(A)에 존재하는 파티클의 크기 및 양을 측정하기 위하여, 로딩영역(A)의 가스 또는 공기의 일부를 샘플링하여, 상기 샘플링에 포함된 파티클 정보를 측정할 수 있다. 이때, 상기 파티클 정보는 상기 샘플링에 포함된 파티클의 크기 및 양을 포함할 수 있다.
예컨대, 파티클 측정 센서(40)는 기판 로딩부(100)의 내부에 형성되고, 로딩영역(A)의 가스 또는 공기의 일부가 파티클 측정 센서(40) 내부로 유입되어 유입된 가스 또는 공기에 포함된 파티클의 크기 및 양을 측정할 수 있다. 바람직하게는, 파티클 측정 센서(40)는 기판 로딩부(100)의 일측에 형성되어 로딩영역(A)과 연통되는 샘플링 포트(41)로 유입되는 가스 또는 공기를 샘플링으로 하여, 상기 샘플링 내부에 포함된 파티클의 크기 및 양을 측정하고, 이를 통하여, 로딩영역(A)에 존재하는 파티클 정보를 측정할 수 있다.
파티클 측정 센서(40)는 제어부(50)에 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 파티클 정보를 기록 및 저장할 수 있으며, 상기 파티클 정보를 제어부(50)로 송신할 수 있다.
샘플링 포트(41)는 상기 FIMS, 보트(20), 상기 반송 로봇 등 로딩영역(A) 하부 바닥에 위치하여, 하부로 낙하하는 파티클을 포집하는 1개 또는 복수의 포집 포트로 형성될 수 있다.
제어부(50)는 로딩영역(A)의 파티클을 감소시킬 수 있도록, 파티클 측정 센서(40)로부터 수신된 상기 파티클 정보에 따라 로딩영역(A) 내부의 대기 분위기 및 불활성가스 분위기 중 어느 하나 이상을 조절할 수 있다.
구체적으로, 제어부(50)는 파티클 측정 센서(40)로부터 측정된 파티클 정보에 따라, 로딩영역(A)으로 유입되는 외기량을 조절하는 상기 팬 필터 유닛의 풍량 출력을 0% 내지 100%로 제어할 수 있으며, 또한, 로딩영역 불활성가스의 분사량을 조절하는 가스 제어 장치(80)에서 분사되는 비활성 가스의 유량을 0slm 내지 2,000slm으로 조절이 가능하며, 상기 팬 필터 유닛 및 가스 제어 장치(80)를 선택적으로 제어할 수 있다.
제어부(50)는 파티클 측정 센서(40)에서 측정된 파티클의 양을 기 설정된 기준치와 비교하는 파티클양 판단부(51) 및 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 파티클 측정 센서(40)에서 측정된 파티클의 크기를 판단하는 파티클 크기 판단부(52)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제어부(50)는 파티클 측정 센서(40)로부터 기 설정된 크기보다 큰 파티클이 기준치 이상 측정되는 경우, 로딩영역(A) 내부로 외기의 유입량을 증가시킬 수 있도록 상기 팬 필터 유닛의 세기를 제어할 수 있다.
예컨대, 파티클 측정 센서(40)에서 검출된 파티클 중, 파티클양 판단부(51)에서 상기 기준치 이상으로 측정된 파티클이 파티클 크기 판단부(52)에서 설정된 크기 보다 더 크다고 판단될 경우, 제어부(50)에서 상기 팬 필터 유닛의 세기를 유지된 상태보다 더욱 강하게 구동되도록 제어할 수 있다.
이때, 상기 팬 필터 유닛의 구동이 강하게 제어됨에 따라, 상술된 Slit Damper, T/R Damper, L/A 등을 포함하는 상기 배기관을 개방하여 로딩영역(A)의 파티클 농도를 낮출 수 있다.
구체적으로, 설정된 크기보다 큰 파티클이 상기 기준치 이상 발생하는 경우는 대체적으로 표면의 벗겨짐, 갈림 등의 물질 표면의 물리적 이탈이 발생했거나, 외부로부터 먼지나 오염원이 투입되어 발생된 것이므로, 제어부(50)에서 상기 팬 필터 유닛을 강하게 구동하도록 제어하여 많은 풍량의 외기를 투입함으로써 로딩영역(A)에 부유하는 이물질을 밖으로 배출할 수 있다.
또한, 제어부(50)는 파티클 측정 센서(40)로부터 기 설정된 크기보다 작은 파티클이 기준치 이상 측정되는 경우, 불활성가스의 분사량을 증가시키도록 로딩영역(A) 내부로 분사량을 조절하는 가스 제어 장치(80)를 제어할 수 있다.
예컨대, 파티클 측정 센서(40)에서 검출된 파티클 중, 파티클양 판단부(51)에서 상기 기준치 이상으로 측정된 파티클이 파티클 크기 판단부(52)에서 설정된 크기 보다 더 작다고 판단될 경우, 제어부(50)에서 가스 제어 장치(80)를 제어하여 로딩역역(A)으로 유입되는 상기 불활성가스의 분사량을 증가시킬 수 있다.
이때, 상기 팬 필터 유닛의 구동은 상기 불활성가스가 로딩영역(A)에 유입될 수 있도록 기존의 세기로 유지되고, 상술된 Slit Damper, T/R Damper, L/A 등을 포함하는 상기 배기관을 개방하여 로딩영역(A)의 파티클 농도를 낮출 수 있다.
구체적으로, 설정된 크기보다 작은 파티클, 예컨대, 0.1μm 수준의 미립자가 상기 기준치 이상 발생하는 경우는 대체적으로 기판 로딩부(100)로부터 배출되는 흄(Fume), 예컨대, H+, OH-, Cn과 같은 원소나 이온이 산소(Oxygen) 원소와 결합하여 반응물이 형성된 것이므로, 제어부(50)에서 불활성 기체(Inert Gas)를 다량 투입하도록 제어하여 화학적 반응에 의한 파티클 형성을 억제하여 파티클의 발생을 방지하고 발생된 파티클을 배출시킬 수 있다.
또한, 많은 풍량의 외기를 투입함으로써 대응할 경우, 제어부(50)는 불활성 가스의 밀도를 상승시키도록 제어하여, 산화물이나 탄소 결합물을 형성을 방지할 수 있다.
제어부(50)는 파티클 측정 센서(40)로부터 기 설정된 크기보다 큰 파티클이 기준치 이상 측정되고, 기 설정된 크기보다 작은 파티클이 기준치 이상 측정되는 경우, 상기 팬 필터 유닛과 가스 제어 장치(80)를 소정 시간 간격으로 각각 수행하여, 로딩영역(A) 내부로 외기의 유입량의 증가와 불활성가스의 분사량의 증가를 교차 수행할 수 있다.
즉, 파티클양 판단부(51)에서 상기 기준치 이상으로 측정되고, 파티클 크기 판단부(52)에서 기 설정된 크기 보다 큰 파티클과 작은 파티클이 모두 존재한다고 판단될 경우, 제어부(50)는 상기 팬 필터 유닛을 최대로 구동하여 물리적 이탈로 인한 파티클을 배기하고, 가스 제어 장치(80)로 로딩역역(A)으로 유입되는 상기 불활성가스의 분사량을 증가시켜 화학적 반응에 의한 파티클을 배기할 수 있다.
이때, 상기 팬 필터 유닛을 일정 시간 구동하고, 이후에, 다시 일정 시간 동안 가스 제어 장치(80)를 제어하여 교차 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구동은, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판 로딩부(100)의 일측에 형성되어 로딩영역(A)과 파티클 측정 센서(40)를 연통되는 샘플링 포트(41)로 파티클이 유입될 수 있다.
이후에, 파티클 측정 센서(40)에서 로딩영역(A)의 가스 또는 공기의 일부를 샘플링하여 측정할 수 있다. 이때, 제어부(50)의 파티클양 판단부(51)에서 측정된 파티클이 기준치 이상 여부를 판단할 수 있으며, 기준치 미달로 판단될 경우, 표준 유량 제어 상태를 계속 유지할 있다. 즉, 도 3의 C-1 경우에서와 같이, 팬 필터 유닛의 풍량을 표준 상태로 유지하고, 가스 제어 장치(80)의 분사는 하지 않으며, 상기 배기관을 개방하도록 제어할 수 있다.
이어서, 지속적으로 유입된 샘플의 파티클을 측정하거나, 일정 시간 또는 공정 전후 등의 미리 설정된 다음 주기에서 샘플링된 파티클을 측정할 수 있다.
또한, 제어부(50)의 파티클양 판단부(51)에서 측정된 파티클이 기준치 이상으로 판단될 경우, 파티클 크기 판단부(52)에서 기 설정된 크기 보다 큰 파티클의 존재여부를 판단할 수 있다.
검출된 파티클 중 기 설정된 크기 보다 큰 파티클이 존재하지 않을 경우, 즉, 기 설정된 크기보다 작거나 같은 크기의 파티클일 경우, 가스 제어 장치(80)에서 불활성 가스의 분사량을 증가시킬 수 있다. 즉, 도 3의 C-2 경우에서와 같이, 팬 필터 유닛의 풍량을 표준 상태로 유지하고, 가스 제어 장치(80)의 분사량은 최대로 하고, 상기 배기관을 개방하도록 제어할 수 있다.
검출된 파티클 중 기 설정된 크기 보다 큰 파티클이 존재할 경우, 팬 필터 유닛의 풍량을 강하게 제어할 수 있다. 즉, 도 3의 C-3 및 C-4 경우에서와 같이, 팬 필터 유닛의 풍량을 최대 속도로 증가시키고, 상기 배기관을 개방하도록 제어할 수 있다.
이때, 제어부(50)의 파티클 크기 판단부(52)에서 기 설정된 크기 보다 작은 파티클의 존재여부를 판단할 수 있다.
검출된 파티클 중 기 설정된 크기 보다 작은 파티클이 존재하지 않을 경우, 팬 필터 유닛의 풍량을 강하게 유지하고, 가스 제어 장치(80)는 비활성 가스의 분사를 하지 않거나, 표준 유량 제어 상태로 유지할 수 있다. 즉, 도 3의 C-3 경우에서와 같이, 팬 필터 유닛의 풍량을 최대 속도로 증가시키고, 가스 제어 장치(80)의 분사는 하지 않으며, 상기 배기관을 개방하도록 제어할 수 있다.
이어서, 지속적으로 유입된 샘플의 파티클을 측정하거나, 일정 시간 또는 공정 전후 등의 미리 설정된 다음 주기에서 샘플링된 파티클을 측정할 수 있다.
검출된 파티클 중 기 설정된 크기 보다 작은 파티클이 존재할 경우, 팬 필터 유닛의 풍량을 강하게 유지하고, 가스 제어 장치(80)에서 불활성 가스의 분사량을 증가시킬 수 있다. 즉, 도 3의 C-4 경우에서와 같이, 팬 필터 유닛의 풍량을 최대 속도로 증가시키고, 가스 제어 장치(80)의 분사량은 최대로 하며, 상기 배기관을 개방하도록 제어할 수 있다.
이어서, 지속적으로 유입된 샘플의 파티클을 측정하거나, 일정 시간 또는 공정 전후 등의 미리 설정된 다음 주기에서 샘플링된 파티클을 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 공정 처리 단계(S100), 파티클 측정 단계(S200) 및 제어 단계(S300)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 공정 처리 단계(S100)는 보트 승강 유닛(21)을 통하여 상하 방향으로 복수의 기판(S)이 안착되는 보트(20)가 기판 처리가 수행되는 반응관(10)의 하부에 형성된 개구로 반입 또는 반출되어, 복수의 기판(S)을 처리하는 단계이다.
공정 처리 단계(S100)는 기판 이송 로봇을 통하여 픽업된 복수의 기판(S)이 보트(20)의 상하 방향으로 안착되어 내부에 적층된 상태에서 보트 승강 유닛(21)을 통하여 승하강 되고, 공정 튜브로 형성되는 반응관(10)에 반입되어, 복수의 기판(S)을 처리하는 단계이다.
공정 처리 단계(S100)는 보트(20)의 상승시 반응관(10)에 받침부가 밀폐 결합되는 단계를 포함할 수 있다.
파티클 측정 단계(S200)는 공정 처리 단계(S100) 이전 또는 이후에, 파티클 측정 센서(40)를 사용하여 반응관(10) 및 보트(20)가 형성되는 기판 로딩부(100) 내부에 로딩영역(A)의 파티클 정보를 측정하는 단계이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 파티클 측정 단계(S200)는 공정 처리 단계(S100) 이전에 수행될 수 있으며, 도시되지 않았지만, 공정 처리 단계(S100) 이후나, 공정 처리 단계(S100) 중에 수행될 수 있다.
파티클 측정 단계(S200)는 기판 로딩부(100)의 내부에 형성되고, 로딩영역(A)의 가스 또는 공기의 일부가 파티클 측정 센서(40) 내부로 유입되어 유입된 가스 또는 공기에 포함된 파티클의 크기 및 양을 측정하는 단계이다.
바람직하게는, 파티클 측정 단계(S200)는 로딩영역(A)과 연통되는 샘플링 포트(41)로 유입되는 가스 또는 공기를 샘플링으로 하여, 상기 샘플링 내부에 포함된 파티클의 크기 및 양을 측정하고, 이를 통하여, 로딩영역(A)에 존재하는 파티클 정보를 측정하는 단계이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제어 단계(S300)는 파티클 측정 단계(S200)에서 측정된 상기 파티클 정보에 따라, 로딩영역(A)의 파티클을 감소시킬 수 있도록, 제어부(50)에서 로딩영역(A) 내부의 대기 분위기 및 불활성가스 분위기 중 어느 하나 이상을 조절하는 단계로서, 구체적으로, 로딩영역(A)으로 유입되는 외기량을 조절하는 외기 유입부(70) 및 로딩영역 내부로 불활성가스의 분사량을 조절하는 가스 제어 장치(80)를 제어하는 단계이다.
구체적으로, 제어 단계(S300)는 파티클 측정 단계(S200)에서 측정된 파티클의 양을 기 설정된 기준치와 비교하는 파티클양 판단 단계(S310) 및 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 파티클 측정 단계(S200)에서 측정된 파티클의 크기를 판단하는 파티클 크기 판단 단계(S320)를 포함할 수 있다.
제어 단계(S300)는 팬 필터 유닛 제어 단계(S330) 및 가스 공급 제어 단계(S340)를 포함할 수 있다.
팬 필터 유닛 제어 단계(S330)는 파티클 측정 단계(S200)에서 기 설정된 크기보다 큰 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 로딩영역(A) 내부로 외기의 유입량을 증가시킬 수 있도록 외기 유입부(70)의 세기를 제어하는 단계이다.
예컨대, 파티클 측정 단계(S200)에서 검출된 파티클 중, 파티클양 판단 단계(S310)에서 상기 기준치 이상으로 판단된 파티클이 파티클 크기 판단 단계(S320)에서 설정된 크기 보다 더 크다고 판단될 경우, 팬 필터 유닛 제어 단계(S330)는 외기 유입부(70), 예컨대, 팬 필터 유닛의 세기를 유지된 상태보다 더욱 강하게 구동되도록 제어하는 단계이다.
이때, 팬 필터 유닛 제어 단계(S330)는 상기 팬 필터 유닛의 구동이 강하게 제어됨에 따라, 상술된 Slit Damper, T/R Damper, L/A 등을 포함하는 상기 배기관을 개방하는 단계를 더 포함하여, 로딩영역(A)의 파티클 농도를 낮출 수 있다.
가스 공급 제어 단계(S340)는 파티클 측정 단계(S200)에서 기 설정된 크기보다 작은 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 불활성가스의 분사량을 증가시키도록 로딩영역(A) 내부로 분사량을 조절하는 가스 제어 장치(80)를 제어하는 단계이다.
예컨대, 파티클 측정 단계(S200)에서 검출된 파티클 중, 파티클양 판단 단계(S310)에서 상기 기준치 이상으로 측정된 파티클이 파티클 크기 판단 단계(S320)에서 설정된 크기 보다 더 작다고 판단될 경우, 가스 공급 제어 단계(S340)는 가스 제어 장치(80)를 제어하여 로딩역역(A)으로 유입되는 상기 불활성가스의 분사량을 증가시키는 단계이다.
이때, 가스 공급 제어 단계(S340)는 외기 유입부(70), 예컨대, 상기 팬 필터 유닛의 구동은 상기 불활성가스가 로딩영역(A)에 유입될 수 있도록 기존의 세기로 유지되고, 상술된 Slit Damper, T/R Damper, L/A 등을 포함하는 상기 배기관을 개방하는 단계를 더 포함하여, 로딩영역(A)의 파티클 농도를 낮출 수 있다.
또한, 파티클 측정 단계(S200)에서 검출된 파티클이 기 설정된 크기 보다 큰 파티클과 작은 파티클이 모두 존재할 경우, 가스 공급 제어 단계(S340) 및 팬 필터 유닛 제어 단계(S330)를 교차 수행할 수 있다.
나아가, 검출된 파티클이 상기 기준치 이상으로 일정시간 지속되어 검출될 경우, 보트(20)가 반응관(10)으로 반출되거나, 기판 로딩부(100)외부의 FIMS에서 기판의 유입을 중지시키고, 로딩영역(A)에서 파티클이 검출되지 않도록 지속적으로 제어하여 파티클로부터 복수의 기판(S)을 보호할 수 있다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 외기 유입부(70) 및 가스 제어 장치(80)의 구동에 따른 파티클 양의 변화를 나타내는 그래프이다.
구체적으로, 도 5(a)는 시간에 따라 파티클 측정 센서(40)에서 검출된 파티클의 크기와 팬 필터 유닛이 구동된 이후의 검출된 파티클을 나타내는 그래프이다. 이때, 파티클 크기 판단부(52)에서 기 설정된 크기는 0.5μm이며, 팬 필터 유닛의 표준 유량 제어는 60%이다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 300sec, 500sec, 800sec 및 850sec에서 0.5μm 이상의 크기를 가지는 파티클이 4 내지 5개가 검출되었다. 이후에, 900sec에서 팬 필터 유닛의 스피드를 100%가동하였으며, 이에 따라, 파티클 측정 센서(40)에서 파티클이 검출되지 않는 것으로 나타났다. 즉, 팬 필터 유닛의 최대 구동을 통하여 로딩영역(A)에 부유하는 파티클이 외부로 배기될 수 있다.
또한, 도 5(b)는 시간에 따라 파티클 측정 센서(40)에서 검출된 파티클의 크기와 가스 제어 장치(80)가 구동된 이후의 검출된 파티클을 나타내는 그래프이다. 이때, 파티클 크기 판단부(52)에서 기 설정된 크기는 0.1μm이며, 가스 제어 장치(80)의 표준 유량 제어는 600slm이다.
도 5(b)에 도시된 바와 같이, 250sec 내지 430sec에서 0.1μm의 크기를 가지는 파티클이 3 내지 5개가 검출되었다. 이후에, 450sec에서 가스 제어 장치(80)의 질소 가스 유량을 1400slm으로 분사하였으며, 이에 따라, 파티클 측정 센서(40)에서 파티클이 검출되지 않는 것으로 나타났다. 즉, 가스 제어 장치(80)의 비활성 가스의 유량을 증가시켜 화학적 반응에 의한 파티클의 형성을 억제하고, 로딩영역(A)에 부유하는 파티클을 외부로 배기할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은, 로딩영역 내부의 사이즈별 파티클의 실시간으로 모니터링 할 수 있으며, 파티클 발생시, 억제 제어 알고리즘을 통하여 파티클을 감소시킬 수 있다. 또한, 물리적 이탈로 인한 파티클과, 화학적 반응에 의한 파티클에 따라, 외기 유입부(70) 또는 가스 제어 장치(80)를 선택적으로 제어하여 발생 원인에 따라 다르게 제어함으로써, 추가적인 파티클의 발생을 방지하고, 이에 따라, 기판의 처리 품질을 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
A: 로딩영역
S: 기판
10: 반응관
20: 보트
21: 보트 승강 유닛
40: 파티클 측정 센서
41: 샘플링 포트
50: 제어부
60: 배기관
61: 차단 밸브
70: 외기 유입부
80: 가스 제어 장치
81: 가스 공급부
100: 기판 로딩부

Claims (10)

  1. 하부에 개구가 형성되어 있으며, 기판 처리가 수행되는 반응관;
    보트 승강 유닛을 통하여 상기 반응관에 반입 및 반출되며, 상하 방향으로 복수의 기판이 안착되는 보트;
    상기 반응관 하부에 배치되며, 기판 이송 로봇을 통하여 상기 복수의 기판이 상기 보트에 로딩 및 언로딩되는 로딩영역이 내부에 형성되는 기판 로딩부;
    상기 기판 로딩부의 일측에 형성되고 상기 로딩영역과 연통되어 상기 로딩영역으로 외기를 유입시키며, 유입되는 외기량을 조절하는 외기 유입부;
    상기 로딩영역 내부로 공급되는 불활성가스의 분사량을 조절하는 가스 제어 장치;
    상기 로딩영역의 파티클 정보를 측정하는 파티클 측정 센서; 및
    상기 로딩영역의 파티클을 감소시킬 수 있도록, 상기 파티클 측정 센서로부터 수신된 상기 파티클 정보에 따라, 상기 외기 유입부 및 상기 가스 제어 장치 중 어느 하나 이상을 조절하는 제어부;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 파티클 측정 센서에서 측정된 파티클의 양을 기 설정된 기준치와 비교하는 파티클양 판단부; 및
    파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 상기 파티클 측정 센서에서 측정된 파티클의 크기를 판단하는 파티클 크기 판단부;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 파티클 측정 센서로부터 기 설정된 크기보다 큰 파티클이 기준치 이상 측정되는 경우, 상기 로딩영역 내부로 외기의 유입량을 증가시킬 수 있도록 상기 외기 유입부의 세기를 제어하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 파티클 측정 센서로부터 기 설정된 크기보다 작은 파티클이 기준치 이상 측정되는 경우, 불활성가스의 분사량을 증가시키도록 상기 가스 제어 장치를 제어하는, 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 파티클 측정 센서로부터 기 설정된 크기보다 큰 파티클이 기준치 이상 측정되고, 기 설정된 크기보다 작은 파티클이 기준치 이상 측정되는 경우, 상기 외기 유입부와 상기 가스 제어 장치를 소정 시간 간격으로 각각 구동하여, 상기 로딩영역 내부로 외기의 유입량의 증가와 불활성가스의 분사량의 증가를 교차 수행하도록 제어하는, 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 외기 유입부는,
    상기 로딩영역의 일측방에 형성되어, 상기 외기 유입부로부터 유입되는 외기량을 조절하는 팬 필터 유닛;
    을 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 보트 승강 유닛을 통하여 상하 방향으로 복수의 기판이 안착되는 보트가 기판 처리가 수행되는 반응관의 하부에 형성된 개구로 반입 또는 반출되어, 상기 복수의 기판을 처리하는 공정 처리 단계;
    상기 공정 처리 단계 이전 또는 이후에, 상기 반응관 하부에 배치되는 기판 로딩부 내부에 상기 복수의 기판이 상기 보트에 로딩 및 언로딩되는 로딩영역의 파티클 정보를 측정하는 파티클 측정 단계; 및
    상기 파티클 측정 단계에서 측정된 상기 파티클 정보에 따라, 상기 로딩영역의 파티클을 감소시킬 수 있도록, 상기 로딩영역으로 유입되는 외기량을 조절하는 외기 유입부 및 상기 로딩영역 내부로 공급되는 불활성가스의 분사량을 조절하는 가스 제어 장치 중 어느 하나 이상을 조절하는 제어 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 파티클 측정 단계에서 측정된 파티클의 양을 기 설정된 기준치와 비교하는 파티클양 판단 단계; 및
    파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 상기 파티클 측정 단계에서 측정된 파티클의 크기를 판단하는 파티클 크기 판단 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 파티클 측정 단계에서 기 설정된 크기보다 큰 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 상기 로딩영역 내부로 외기의 유입량을 증가시킬 수 있도록 상기 외기 유입부의 세기를 제어하는 팬 필터 유닛 제어 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 파티클 측정 단계에서 기 설정된 크기보다 작은 파티클이 기준치 이상 측정될 경우, 불활성가스의 분사량을 증가시키도록 상기 가스 제어 장치를 제어하는 가스 공급 제어 단계;
    를 포함하는, 기판 처리 방법.
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