KR100516782B1 - 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확산공정을 수행하는 챔버 내에 이송된 웨이퍼의 위치를 감시하는 한편, 에러 발생시 에러신호를 출력할 수 있도록 하는 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시방법 및 그 장치에 관한 것으로, 이는 스텝핑 모터와 볼 스크루가 타이밍 벨트로 체결되고, 이 볼 스크루에 나사 결합된 연장축에 파워 플랜지가 직각되게 결합되고, 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 홀더가 지지축에 의해 파워 플랜지의 상부에 설치된 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시장치에 있어서, 이 볼 스크루의 단부에 설치되어 웨이퍼의 위치를 수치화하는 엔코더와, 이 웨이퍼의 위치와 확산공정을 수행하기 위해 지정된 지정위치를 대비하여 에러상태를 결정하고, 이에 대응하는 에러신호를 출력하는 제어수단과, 이 제어수단의 에러신호를 입력받아 웨이퍼 위치의 에러상태를 표시하는 표시수단을 구성함으로써, 확산공정을 수행하기 전에 웨이퍼가 정확한 위치로 이송되었는지를 알 수 있는 것이다.

Description

반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시방법 및 그 장치

본 발명은 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔코더(encoder)를 이용하여 확산공정을 수행하는 챔버(chamber) 내에 이송된 웨이퍼(wafer)의 위치를 감시하는 한편, 에러 발생시 에러신호를 출력할 수 있도록 하는 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시방법 및 이를 달성하기 위한 장치에 관한 것이다.

반도체 제조공정 중 가공공정에서 주로 웨이퍼에 막질(oxide, poly, ...)을 형성시켜 주는 확산설비에 있어서 가장 중요한 것은 웨이퍼의 주변온도이다. 이에 따라 막질을 형성하는 확산로(furnace)의 온도 조절도 매우 중요하지만, 웨이퍼를 가장 적절한 위치에 놓이게 하는 것이 매우 중요하다.

이렇게 확산공정을 수행하는 설비는 다수개의 웨이퍼를 한 개의 확산로에 의해 처리하는 방식(batch식 확산로)과 여러 개의 작은 챔버를 이용하여 한 번에 한 매의 웨이퍼를 처리하는 방식(single type)으로 나눌 수 있다.

도1을 참조하면, 한 번에 한 매의 웨이퍼를 처리하는 방식의 확산로는 웨이퍼 홀더(101)에 웨이퍼(107)를 장착한 상태에서 스텝핑 모터(105 :stepping motor)는 미도시된 제어부에서 출력되는 지정된 위치에 해당하는 펄스를 입력받아 회전된다.

이 스텝핑 모터(105)의 회전운동은 볼 스크루(106:ball screw)를 거쳐 파워 플랜지(103:power flange)의 상하운동으로 변환되어 웨이퍼 홀더(101)에 안착된 웨이퍼(107)를 석영돔(104:quartz doom)과 벨자 히터(108:belljar heater)로 구성된 챔버 내로 이송한다. 여기서, 벨로우즈(102:bellows)는 챔버 내로 파티클이 유입되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

그러나, 이는 웨이퍼가 제어부에서 출력되는 펄스(pulse)에 해당하는 위치까지 이송되었는지를 확인할 수가 없어 웨이퍼에 가해지는 온도를 일정하게 유지할 수 없다. 즉, 벨자 히터로부터는 일정한 열량의 열이 발생되는데 반하여 온도변화에 민감하게 반응하는 웨이퍼의 위치가 불규칙하게 조정되면서 벨자 히터와 웨이퍼 간의 거리가 일정치 않아 결국 웨이퍼에 가해지는 열량의 불균형으로 인해 웨이퍼의 막질이 균일한 두께로 형성되지 못하는 결점이 있다.

본 발명의 목적은 엔코더를 이용하여 웨이퍼 이송 완료후의 웨이퍼 위치를 감시하여 웨이퍼가 지정된 위치로부터 벗어났을 때 이를 알리는 에러신호를 출력하는 한편, 웨이퍼의 위치를 제어부에서 출력되는 펄스에 해당하는 지정된 위치로 보정하여 웨이퍼에 균일한 막질이 형성되도록 하는 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시방법과 이를 달성하기 위한 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조용 확산 설비의 웨이퍼 위치 감시방법은 스텝핑 모터를 구동시켜 웨이퍼 홀더에 안착된 웨이퍼를 이송하는 단계와, 이송 완료시 엔코더에 의해 웨이퍼의 현재위치를 수치화하는 단계와, 웨이퍼의 현재위치와 확산공정을 수행하기 위해 지정된 지정위치를 대비하는 단계와, 웨이퍼의 현재위치와 확산공정을 수행하기 위해 지정된 지정위치와의 차이 발생시 에러신호를 출력하는 단계를 수행함을 특징으로 한다.

이에 웨이퍼의 현재위치와 확산공정을 수행하기 위해 지정된 지정위치와의 차이값에 의해 웨이퍼의 위치를 보정하기 위한 보정신호를 구하고, 이를 근거로 스텝핑 모터를 다시 구동시켜 웨이퍼의 위치를 보정하는 단계를 더 포함하여 에러상태의 웨이퍼 위치를 보정할 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 이를 달성하기 위한 장치는 스텝핑 모터와 볼 스크루가 타이밍 벨트로 체결되고, 이 볼 스크루에 나사 결합된 연장축에 파워 플랜지가 직각되게 결합되고, 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 홀더가 지지축에 의해 파워 플랜지의 상부에 설치된 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시장치에 있어서, 이 볼 스크루의 단부에 설치되어 웨이퍼의 위치를 수치화하는 엔코더와, 이 웨이퍼의 위치와 확산공정을 수행하기 위해 지정된 지정위치를 대비하여 에러상태를 결정하고, 이에 대응하는 에러신호를 출력하는 제어수단과, 이 제어수단의 에러신호를 입력받아 웨이퍼 위치의 에러상태를 표시하는 표시수단으로 구성되어짐을 특징으로 한다.

이 때 표시수단은 점등소자나 벨, 스피커 중 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하며, 에러 발생시 이에 대응하는 보정신호를 생성하도록 제어수단이 구성되고, 이 보정신호를 입력받아 스텝핑 모터를 구동시켜 웨이퍼의 위치를 조절하는 모터 구동수단을 더 구성하여 에러된 웨이퍼의 위치를 보정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2를 참조하면, 스텝핑 모터(5)의 회전력이 볼 스크루(6)에 정확하게 전달되도록 이들이 타이밍 벨트(15)에 의해 체결되어 있고, 이 볼 스크루(6)를 감싸고 있는 연장축(13)의 단부에는 파워 플랜지(3)가 형성되어 있으며, 이 파워 플랜지(3)의 상부에는 지지축(14)에 의해 웨이퍼(7)를 벨자 히터(8)와 석영돔(4)을 구비한 챔버 내로 이송하는 웨이퍼 홀더(1)가 장착되어 있다.

여기서, 벨로우즈(2)는 챔버 내부를 파워 플랜지(3)를 포함하는 외부와 격리시켜 외부에서 발생되는 파티클이 챔버 내부로 유입되는 것을 차단하는 역할을 수행한다.

이 볼 스크루(6)의 단부에는 볼 스크루(6)의 회전, 즉 웨이퍼 홀더(1)에 안착된 웨이퍼(7)의 위치를 수치화하여 제어부(10)에 전송하는 엔코더(9)가 장착되어 있고, 이 엔코더(9)의 출력에 의해 웨이퍼(7)의 위치를 판정하고, 웨이퍼(7)의 현재위치와 확산공정을 수행하기 위해 지정된 지정위치를 대비하여 웨이퍼(7)의 에러상태를 판정하는 한편, 에러에 대응하는 보정신호를 생성하는 제어부(10)에는 에러상태를 표시하는 표시부(12)와 보정신호를 입력받아 스텝핑 모터(5)를 구동시키는 모터 구동부(11)가 접속되어 있다. 여기서, 표시부(12)는 경보음을 출력할 수 있는 벨 혹은 스피커나 시각적으로 에러상태를 표시할 수 있는 점등소자 등으로 구성되어 있다.

이의 동작을 도3에 의해 살펴보면, 웨이퍼 홀더(1)에 웨이퍼(7)를 장착한 상태에서 스텝핑 모터(5)는 제어부(10)에서 출력되는 지정된 위치에 해당하는 펄스를 입력받은 모터 구동부(11)에 의해 회전(S31)된다.

이 스텝핑 모터(5)의 회전운동은 볼 스크루(6)를 거쳐 파워 플랜지(3)의 상하운동으로 변환되어 웨이퍼 홀더(1)에 안착된 웨이퍼(7)를 석영돔(4)과 벨자 히터(8)로 구성된 챔버 내로 이송한다.

이 때 제어부(10)는 모터 구동부(11)에 출력되던 펄스에 의해 웨이퍼(7)의 이송동작이 종료되었는지를 판단하게 된다(S32). 그리고, 웨이퍼(7)의 이송동작이 완료되면, 제어부(10)는 엔코더(9)로부터 전송되는 수치화된 데이터를 분석하여 웨이퍼(7)의 현재위치를 감지한다(S33).

이어서, 제어부(10)는 위 단계(S33)에서 얻어진 웨이퍼의 위치값과 최초 확산공정을 수행하기 위해 지정된 웨이퍼의 위치값을 대비하여 차이값이 있는지, 즉 웨이퍼(7)가 챔버 내의 정확한 위치로 이송되었는지를 확인하게 된다(S34)(S35).

웨이퍼(7)가 정확한 위치로 이송된 경우 제어부(10)는 이후의 확산공정을 수행할 수 있도록 설비의 동작을 제어하지만, 웨이퍼(7)가 정확한 위치로 이송되지 못한 경우에는 표시부(12)를 구동시켜 웨이퍼(7)가 정확한 위치로 이송되지 않았음을 알린다(S36).

또한, 위 단계(S33)에서 얻어진 웨이퍼의 위치값과 최초 확산공정을 수행하기 위해 지정된 웨이퍼의 위치값과의 차이를 없앨 수 있는 보정신호를 생성(S37)하고, 이를 모터 구동부(11)에 출력한다.

이에 따라, 보정신호를 공급받은 모터 구동부(11)에 의해 스텝핑 모터(5)가 다시 구동(S38)되어 챔버 내로 이송된 웨이퍼(7)의 위치를 최초 확산공정을 수행하기 위해 지정된 웨이퍼의 위치로 보정한다. 즉, 확산로를 이용한 확산공정에 의해 웨이퍼에 형성되는 막질의 두께가 균일하게 유지되는 것이다.

따라서, 본 발명에 의하면 엔코더를 이용하여 웨이퍼 이송 완료 후의 웨이퍼 위치를 감시하여 웨이퍼가 지정된 위치로부터 벗어났을 때 이를 알리는 에러신호를 출력하는 한편, 웨이퍼의 위치를 제어부에서 출력되는 펄스에 해당하는 지정된 위치로 보정하여 웨이퍼에 균일한 막질을 형성할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도1은 종래의 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 이송장치를 나타내는 개략도이다.

도2는 본 발명에 따른 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시장치를 나타내는 개략도이다.

도3은 본 발명에 따른 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시장치의 동작상태를 나타내는 흐름도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 웨이퍼 홀더 2 : 벨로우즈

3 : 파워 플랜지 4 : 석영돔

5 : 스텝핑 모터 6 : 볼 스크루

7 : 웨이퍼 8 : 벨자 히터

9 : 엔코더 10 : 제어부

11 : 모터 구동부 12 : 표시부

13 : 연장축 14 : 지지축

15 : 타이밍 벨트

Claims (3)

1. 스탭핑 모터를 구동시켜 웨이퍼 홀더에 안착된 웨이퍼를 이송하는 단계;

   이송 완료시 엔코더에 의해 웨이퍼의 현재위치를 수치화하는 단계;

   웨이퍼의 현재위치와 확산공정을 수행하기 위해 지정된 지정위치를 대비하는 단계;

   웨이퍼의 현재위치와 지정위치와의 차이 발생시 에러신호를 출력하는 단계; 및

   에러신호 출력시 웨이퍼의 현재위치와 지정위치와의 차이값에 의해 웨이퍼의 위치를 보정하는 보정신호를 구하고, 이를 근거로 스탭핑 모터를 구동시켜 웨이퍼의 위치를 보정하는 단계를 수행함을 특징으로 하는 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시방법.
2. 스탭핑 모터와 볼 스크루가 타이밍 벨트로 체결되고, 이 볼 스크루에 나사 결합된 연장축에 파워 플랜지가 직각되게 결합되고, 웨이퍼를 이송하기 위한 웨이퍼 홀더가 지지축에 의해 파워 플랜지의 상부에 설치된 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시장치에 있어서,

   이 볼 스크루의 단부에 설치되어 웨이퍼의 위치를 수차화하는 엔코더;

   이 웨이퍼의 위치와 확산공정을 수행하기 위해 지정된 지정위치를 대비하여 에러상태를 결정하고, 이에 대응하는 에러신호 및 보정 신호를 생성하여 출력하는 제어수단;

   이 제어수단의 에러신호를 입력받아 웨이퍼 위치의 에러상태를 표시하는 표시수단; 및

   이 제어수단의 보정신호를 입력받아 스텝핑 모터를 구동시켜 웨이퍼의 위치를 조절하는 모터 구동수단으로 구성되어짐을 특징으로 하는 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시장치.
3. 제2항에 있어서, 이 표시수단이 점등소자나 벨, 스피커 중 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 제조용 확산설비의 웨이퍼 위치 감시장치.