KR101048811B1 - 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치가 제공된다. 본 발명의 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치의 일 양태(Aspect)는 공정이 수행되는 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 압력을 측정하는 압력 센서; 상기 공정 챔버 내부로 기체를 주입하여 하향기류를 형성하는 복수의 팬을 구비한 팬 필터 유닛부; 및 상기 팬 필터 유닛을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 각 복수의 팬에 부착된 온도 센서를 이용하여 상기 각각의 팬을 제어하는 온도 제어부를 포함한다.
팬 필터 유닛(Fan Filter Unit; FFU), PID 제어, 송풍 모터

Description

기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치{Apparatus for controlling fan filter units}
본 발명은 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 기판 처리 장치에서의 소정의 하강 유동(Down flow)을 일으키는 팬 필터 유닛을 제어하는 장치에 관한 것이다.
최근 들어 정보 처리 기기는 다양한 형태의 기능과 더욱 빨라진 정보 처리 속도를 갖도록 급속하게 발전하고 있다. 이러한 정보 처리 장치는 가동된 정보를 표시하기 위해 디스플레이 장치를 가진다. 지금까지는 디스플레이 장치로 브라운관(Cathode Ray Tube) 모니터가 주로 사용되었으나, 최근에는 반도체 기술의 급속한 발전에 따라 가볍고 공간을 작게 차지하는 평판 디스플레이 장치의 사용이 급격히 증대하고 있다.
이와 함께, 일반적으로 반도체 소자는 반도체 기판에 박막을 형성할 수 있는 확산(deposition) 공정, 마스크(mask) 또는 레티클(reticle)의 패턴을 이용하여 반도체 기판 상의 박막 표면에 패턴을 형성하는 사진(photo lithography) 공정, 박막 표면의 패턴을 따라 반응 가스 또는 화학 용액을 이용하여 박막을 선택적으로 제거 하는 식각(etch) 공정 등을 반복적으로 수행하여 제조된다.
이러한 반도체 제조 공정 및 평판 디스플레이 제조 공정에 있어서, 팬 필터 유닛(Fan filter unit)에 의하여 공정 챔버 내부로 하향 기류(Down flow)가 생성될 수 있다. 이러한 하향 기류에 의하여 공정 챔버 내부의 파티클의 부유되는 것을 저지하여 미세 먼지 오염을 막을 수 있다.
따라서, 공정 챔버 내에서 하향 기류를 생성하는 팬 필터 유닛이 오작동하는 경우에는 공정 챔버 내의 부유하는 파티클에 의하여 공정 처리되는 기판을 오염시킬 수 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 팬 필터 유닛(Fan filter unit)의 동작을 제어하여, 공정 챔버 내의 하향 기류에 의하여 적정한 압력을 유지할 수 있는 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치의 일 양태(Aspect)는 공정이 수행되는 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 압력을 측정하는 압력 센서; 상기 공정 챔버 내부로 기체를 주입하여 하향기류를 형성하는 복수의 팬을 구비한 팬 필터 유닛부; 및 상기 팬 필터 유닛을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 각 복수의 팬에 부착된 온도 센서를 이용하여 상기 각각의 팬을 제어하는 온도 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따를 경우, 팬 필터 유닛(Fan filter unit)의 동작을 제어하여 공정 챔버 내의 팬 필터 유닛에 의한 압력을 일정 범위에서 유지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는" 은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치의 블록도를 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치는 공정 챔버(100), 팬 필터 유닛부(250), 제어부(200), 데이터 수집부(300) 및 배기부(500)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(100)는 반도체 제조 공정 및 평판 디스플레이 제조 공정 등의 다양한 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)는 대략 직육면체 형상으로 이루어질 수 있으나, 그에 제한되지 않는다. 공정 챔버(100) 내부에는 공정 챔버 내의 압력을 감지하는 압력 센서(150)를 포함할 수 있다.
팬 필터 유닛부(250)는 공정 챔버(100) 내부로 소정의 공기를 제공하는 역할을 한다. 팬 필터 유닛부(250)는 공정 챔버(100) 상에서 하향 기류(Down flow)를 생성하기 위하여, 공정 챔버(100) 상부에 장착될 수 있다. 팬 필터 유닛부(250)는 복수의 팬이 각각 팬 유닛(210, 220, 230)을 형성하여 구성될 수 있다. 팬 필터 유닛부(250)는 외부로부터 기체를 흡입하여, 공정 챔버(100) 내부로 팬에 의하여 소정의 유동으로 주입시킬 수 있다. 상기와 같이, 팬 필터 유닛부(250)에 의하여 하강 기류를 발생시켜, 공정 챔버(100) 내에서 부유하는 파티클에 의한 미세 오염을 방지할 수 있다. 이와 함께, 기판 상에 파티클에 의하여 기판이 오염되는 현상을 방지할 수 있다.
제어부(200)는 팬 필터 유닛부(250)을 제어하는 역할을 한다. 제어부(200)는 팬 필터 유닛부(250)의 복수의 팬(210, 220, 230) 각각에 온도 센서를 부착하여 상 기 각각의 팬(210, 220, 230)을 제어하는 온도 제어부(260) 및 상기 공정 챔버(100) 내에 압력 센서(150)의 데이터를 이용하여 팬 필터 유닛부(250)를 제어하는 출력 제어부(270)를 포함할 수 있다.
데이터 수집부(300)는 온도 센서 및/또는 압력 센서(150)로부터 온도 및 압력을 감지하여 팬 필터 유닛부(250)을 제어하는 제어부(200)에 전달한다. 여기서, 온도는 팬 필터 유닛부(250)의 각 팬(210, 220, 230)의 개별적인 온도를 말하며, 압력은 공정 챔버(100) 내부의 압력을 말한다.
제어부(200)는 데이터 수집부(300)에서 수집된 데이터를 이용하여, 팬 필터 유닛부(250)를 제어하여 공정 챔버(100) 내에서의 압력을 일정 범위에서 유지시킬 수 있다.
배기부(500)는 팬 필터 유닛부(250)에서 발생시키는 하향 기류를 외부로 배출하는 역할을 한다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면 센서에 의하여 감지된 온도 데이터 및 압력 데이터를 이용하여 팬 필터 유닛부(250)를 제어함으로써, 공정 챔버(100) 내에서의 팬 필터 유닛부(250)에 의한 하향 기류의 압력을 일정 범위 내로 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치에서 팬 필터 유닛부(250) 및 제어부(200)의 개략적인 구성을 보여준다.
도 3을 참조하면, 팬 필터 유닛부(250)는 복수 개로 구성되는 팬 유닛(210)을 포함하며, 제어부(200)는 온도 제어부(260) 및 출력 제어부(270)를 포함할 수 있다.
팬 유닛(210)은 외부로부터 기체를 흡입하는 흡입 팬(217) 및 흡입되는 기체의 파티클을 제거하는 파티클 필터(215)를 포함할 수 있다. 또한 팬 유닛(210)은 전원을 공급하여 흡입 팬(217)을 회전시키는 구동부(미도시됨)와 흡입 팬(210)의 회전 축(213)에 부착되어 온도에 따라 스위치 역할을 바이메탈(미도시)을 포함할 수 있다. 바이메탈은 회전 축(213) 상에 배치되어, 구동부에 의한 흡입 팬(217)의 회전 시에 기계적 마찰력에 의하여 발생하는 열에 의하여 변형될 수 있다. 따라서, 흡입 팬(217)이 가동될 수 있는 최대 온도인 임계 온도 이상이 되는 경우에 바이메탈에 의하여 팬 유닛(210)에 공급되는 전원을 차단시킬 수 있다. 그리하여, 팬 유닛(210)의 영구적인 파손 또는 손상을 방지할 수 있다.
제어부(200)의 온도 제어부(260)는 팬 유닛(210)의 온도 센서(160)에 의하여 흡입 팬(217)의 온도를 실시간으로 체크할 수 있다. 온도 센서(160)는 흡입 팬(210)의 회전 축(213)에 부착되어, 흡입 팬(217)의 회전 시에 기계적 마찰력에 의하여 발생하는 열에 의한 온도 변화를 감지할 수 있다. 따라서, 온도 제어부(260)는 온도 센서(160)로부터 흡입 팬(217)의 회전 축 상에서의 과도한 열에 의한 임계 온도 이상의 온도 상승이 있는 경우에 전원을 차단시키는 차단부(265)를 포함할 수 있다. 차단부(265)에 의하여 전원이 차단되는 경우에, 공정을 담당하는 사용자에게 팬 필터 유닛부(250)가 비정상 상태로 작동됨을 알려주는 경보음 또는 경보 신호를 제공할 수 있다.
제어부(200)의 출력 제어부(270)는 공정 챔버(100) 내의 압력을 감지하여 팬 유닛(210)의 흡입 팬(210)의 출력을 제어할 수 있다. 공정 챔버(100) 내의 압력은 공정 챔버 내의 압력 센서(150)에 의하여 획득될 수 있다. 출력 제어부(270)는 압력 센서(150)의 압력 데이터를 실시간으로 받아 들여 이를 PID(Proportional-plus-Integrate-plus-Derivative) 제어 기법에 의하여 흡입 팬(210)의 출력을 제어할 수 있다.
한편, 제어부(200)의 출력 제어부(270)는 PID 제어 모드 및 고정 출력 모드로 분리될 수 있다. 고정 출력 모드는 각 팬 유닛(210)의 흡입 팬의 출력을 일정하게 유지하는 것을 말하며, PID 제어 모드는 각 팬 유닛(210)의 흡입 팬의 출력을 공정 챔버 내의 하향 기류의 압력이 일정 범위 내로 되도록 유지하는 것을 말한다.
본 발명의 일 실시예에서는 온도 제어부(260)에 의하여 복수의 팬 유닛(210)에 대하여 각각의 동작을 제어할 수 있다. 온도 제어부(260)는 복수의 팬 유닛(210) 중 일부의 온도가 임계 온도 이상으로 증가하는 경우에 해당 팬 유닛에 전원을 오프(Off) 시켜 동작을 중지시킬 수 있다.
이와 함께, 출력 제어부(270)는 소정의 팬 유닛(210)이 동작을 중지하는 경우에, 나머지 팬 유닛(220, 230)에 대하여 출력을 조정할 수 있다. 압력 센서(150)로부터 공정 챔버(100) 내의 압력을 감지하여, 이를 보상하는 방향으로 팬 유닛(220, 230)의 흡입 팬(217)의 출력을 조정하여 공정 챔버(100) 내의 하향 기류에 의한 압력을 일정 범위 내로 유지시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치가 작동하는 환경 하에서의 시간에 따른 온도와 압력의 패턴을 보여준다. 도 4를 참조하면, 시간에 따라 팬 유닛(210)이 정상적으로 작동하면서 온도 센서에 의하여 감지되는 온도가 일정 범위를 유지한다. 하지만, 팬 유닛(210)의 이상 동작에 의하여 흡입 팬(217)에서 과도한 마찰력이 발생하는 경우에는 온도 센서에 의하여 감지되는 온도가 증가될 수 있다(440). 따라서, 감지되는 온도 데이터를 획득하여, 온도 데이터가 임계 온도(Tc) 이상이 되는 경우에는 온도 제어부(260)는 해당 팬 유닛(210)에 인가되는 전원을 차단할 수 있고, 따라서 해당 팬 유닛(210)은 동작을 멈춘다.
이와 대응되게, 공정 챔버(100) 내의 압력은 소정의 범위에서 일정하게 유지된다. 때때로, 공정 챔버(100)의 출입구가 개폐되어 기판이 이송되는 경우에도 소정의 범위에서 압력이 변동될 수 있다. 이러한 경우 출력 제어부(270)에 의하여 팬 유닛(210)의 출력을 제어할 수도 있고, 임계 범위 내라고 판단되는 경우 제어 동작을 하지 않을 수 있다.
하지만, 임계 온도(Tc) 이상이 되어 해당 팬 유닛(210)의 동작이 정지된 경우에 공정 챔버(100) 내의 압력은 임계 범위(?Pc) 이상으로 변동되어 낮아질 수 있다(430). 따라서, 출력 제어부(270)는 동작이 정지된 팬 유닛(210)을 제외한 나머지 팬 유닛(220, 230)의 흡입 팬의 출력을 제어하여 공정 챔버(100) 내의 압력을 보상하여 정상적인 압력의 범위로 유지시킬 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면 팬 필터 유닛부(250)의 비정상적인 상황을 미리 감지하여, 더 이상의 팬 유닛의 손상을 방지하고 공정 챔버(100) 내의 하향 기류에 의한 압력을 정상 범위로 되돌릴 수 있다. 따라서, 파티클에 의한 미세 오염을 미연에 방지하고, 반도체 제조 공정 또는 평판 디스플레이 제조 공정 중에 발생될 수 있는 기판의 불량을 줄일 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치에서 팬 필터 유닛부 및 제어부의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치가 작동하는 환경 하에서의 시간에 따른 온도와 압력의 패턴을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 공정 챔버 150: 압력 센서
160: 온도 센서 200: 제어부
210, 220, 230: 팬 유닛 217: 흡입 팬
215: 파티클 필터 250: 팬 필터 유닛부
260: 온도 제어부 270: 출력 제어부
300: 데이터 수집부

Claims (6)

  1. 공정이 수행되는 공간을 제공하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 압력을 측정하는 압력 센서;
    상기 공정 챔버 내부로 기체를 주입하여 하향기류를 형성하는 복수의 팬을 구비한 팬 필터 유닛부; 및
    상기 팬 필터 유닛부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 복수의 팬의 각 회전축에는 상기 각 회전축에서 발생하는 열에 의해 변형되어 상기 팬 필터 유닛부로 제공되는 전원을 차단하는 바이메탈 및 상기 각 회전축의 온도 변화를 감지하는 온도 센서가 구비되고,
    상기 제어부는 상기 온도 센서를 이용하여 상기 복수의 팬을 각각 제어하는 온도 제어부를 포함하는, 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 온도 제어부는
    소정의 팬의 온도가 임계 온도 이상인 경우에, 해당 팬에 전달되는 전원을 자동적으로 차단시키는 차단부를 포함하는, 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 복수의 팬 중 소정 팬의 온도가 임계 온도 이상이 되어 동작이 정지하는 경우, 상기 공정 챔버 내의 압력이 임계 범위 내로 유지되도록, 상기 동작이 정지된 팬을 제외한 나머지 팬의 출력을 제어하는 출력 제어부를 포함하는, 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 출력 제어부는
    상기 압력 센서의 압력 데이터를 실시간으로 받아들여 PID(Proportional-plus-Integrate-plus-Derivative) 제어기법에 의하여 상기 복수의 팬의 출력을 제어하는, 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 내부의 압력 데이터 및 상기 팬 필터 유닛부의 온도 데이터를 수집하는 데이터 수집부를 더 포함하는, 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 데이터 수집부는 상기 수집된 데이터를 상기 제어부에 전달하며,
    상기 제어부는 상기 수집된 데이터를 바탕으로 상기 각각의 팬의 출력을 제어하는, 기판 처리 장치에서의 팬 필터 유닛의 제어 장치.
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