KR100863690B1

KR100863690B1 - 웨이퍼 디텍팅 시스템

Info

Publication number: KR100863690B1
Application number: KR1020080005750A
Authority: KR
Inventors: 임창선
Original assignee: 이프로링크텍(주)
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2008-10-15

Abstract

본 발명은 웨이퍼 디텍팅 시스템과 관한 것으로서, 구체적으로는 웨이퍼의 색상, 광택 및 기울기에 최소한의 영향을 받으면서 모든 경우의 비정상적인 상태에 놓인 웨이퍼를 보다 정확하게 감지할 수 있는 장치에 관한 것이다.

에어락 챔버 내에 출입하는 웨이퍼의 안착 상태를 감지하는 웨이퍼 디텍팅 시스템에 있어서 본 발명에 의한 웨이퍼 디텍팅 시스템은 최외곽 웨이퍼 안착 영역에 인접하여 구비되고, 웨이퍼가 상기 에어락 챔버 내로 출입하는 경우 상기 웨이퍼가 웨이퍼 안착 영역 이외의 부분에 놓이면 에러 신호를 발생하는 확산반사형 센서를 포함한다.

이러한 구성상의 특징으로 부터본 발명에 의한 웨이퍼 디텍팅 시스템은 웨이퍼의 색상, 광택 및 기울기에 최소한의 영향을 받으면서 모든 경우의 비정상적인 상태에 놓인 웨이퍼를 보다 정확하게 감지할 수 있다.

웨이퍼 디텍팅 시스템, 웨이퍼 위치 검출, 반사식, 확산반사형 센서

Description

웨이퍼 디텍팅 시스템{Wafer dectecting system}

본 발명은 웨이퍼 디텍팅 시스템과 관한 것으로서, 구체적으로는 웨이퍼의 색상, 광택 및 기울기가 센서의 감지 성능에 미치는 영향을 최소화하면서 모든 경우의 비정상적인 상태에 놓인 웨이퍼를 보다 정확하게 감지할 수 있는 장치에 관한 것이다.

반도체 가공 설비의 챔버(Process Chamber) 내부는 진공 상태를 항상 유지되어야 하므로 풉(FOUP)과 챔버 간 웨이퍼 이동 경로상에는 에어락 챔버(Airlock Chamber)와 같은 대기압과 진공을 반복하여 웨이퍼가 이동하려는 장소의 환경과 일치시키기 위한 공간이 필요하다. 이때 풉에서 나온 웨이퍼가 에어락 챔버에 들어가기 전 프로세스 챔버 내 정전척(ESC) 위에 정확히 놓이기 위해 얼라이너(Aligner)에서 웨이퍼의 센터를 정확히 맞추어 에어락 챔버를 통해 프로세스 챔버로 반송된다. 이후 웨이퍼는 프로세스 챔버에서 프로세스를 완료한 후 다시 에어락 챔버를 통해 풉으로 들어오게 된다.

그러나 이러한 작업과정 중에서 프로세스 진행시 정전척에 인가되었던 전압 이 충분히 디스차지(discharge)가 이루어지지 않았거나 필요 이상의 디척킹(dechucking)이 이루어졌을 경우 웨이퍼 슬라이딩(wafer sliding)이 발생한다. 이때 챔버에서 위치가 틀어진 웨이퍼는 일정 범위 이상 벗어났을 경우 일정한 센서로 이를 감지하여 알람(alarm)을 발생시켜 수동으로 웨이퍼 위치 보정하는 등 필요한 조치를 취하게 된다.

이 때 웨이퍼(Wafer)의 반송 도중 발생하는 슬라이딩(Sliding)에 의해 웨이퍼가 정상적인 위치에 놓이지 않는 경우 이를 감지하여 설비에서 "Unable Close Error"를 발생시켜 도어(Door)의 클로징(Close) 신호를 막는 센서 등을 웨이퍼 디텍트 시스템(WDS; Wafer Detect System)이라 한다. 이러한 WDS에는 에어락 챔버의 비정상적인 웨이퍼 배치위치의 상하부에 수광부와 발광부가 각각 형성되어 웨이퍼가 수광부와 발광부 사이에 끼어들어 수광부가 신호를 받지 못하는 경우 비정상적인 상태임을 알리는 방식이 있으며, 반대로 비정상적인 웨이퍼 배치위치의 상부 또는 하부에 수광부와 발광부를 함께 구비하여 발광부 하부에 웨이퍼가 위치하는 경우 웨이퍼로부터 반사되는 빛을 수광부가 감지하여 비정상 상태임을 알리는 반사식 방식이 있다.

이러한 반사식 센서는 경제적이고, 설비가 구조적으로 간편해지는 등 여러 가지 장점을 갖고 있어 많이 사용되고 있다. 그러나 이러한 반사식 센서로서 웨이퍼의 검출에 주로 사용되는 확산반사형 빔센서(10)는 [도 1]에 도시된 바와 같이 발광부(12)와 수광부(11)를 잇는 선이 검출대상(20)과 평행하게 설치하여 사용 하 는데, 이때 검출 제품의 색상, 광택, 물체의 기울기에 따라 센서(10)의 Dark on/Light on 설정을 하여야 한다. 더 나아가서는 수평의 물체에 대해서는 광택 및 색상에 따라 Dark on/Light on 설정을 조절하여 검출대상의 검출이 가능하였으나 동일 설정 상태에서 물체의 기울임이 생겼을 때는 센서가 오작동을 하는 경우가 발생하였다. 특히 웨이퍼는 특성상 다양한 색상과 막질을 갖는 경우가 많아 확산 반사형의 센서를 적용하는 경우 [도 2]에 도시된 웨이퍼의 정상상태에 비하여 [도 3a] 내지 [도 3d]에 도시된 같은 모든 비 정상위치에서의 감지가 원할 하지 않았다. 즉, 웨이퍼(3)가 에어락 챔버(1)내의 웨이퍼 거치 핀(4; [도 2]참조)에 안착되지 못하고 중심에서 벗어난 경우(도 3a), 중심에서 벗어나 기울어진 경우(도 3b 및 도 3c) 및 웨이퍼가 슬라이딩 하여 도어(2)에 놓인 경우 등 비정상적인 상태를 감지함에 있어서 정밀 감지능력을 보여주지 못했다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

본 발명의 과제는 웨이퍼의 비정상적인 위치를 감지하기 위하여 Light on 모드의 확산반사형 센서를 사용하는 경우 웨이퍼의 색상, 광택 및 물체의 기울기에 최소한의 영향을 받고 모든 경우의 비정상적인 상태에 놓인 웨이퍼를 보다 정확하게 감지할 수 있는 수단을 제공하는 데 있다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여,

또한 본 발명의 웨이퍼 디텍팅 시스템이 구비하는 상기 확산반사형 센서는 부착 평면에 대하여 수광부가 발광부 보다 높게 위치하고, 동시에 수광부, 발광부를 잇는 선분이 상기 부착 평면의 법선과 이루는 각도가 82도 내지 89도를 형성할 수 있다.

또한 본 발명의 웨이퍼 디텍팅 시스템이 구비하는 상기 확산반사형 센서는 상기 최외곽 웨이퍼 안착 영역에 인접하여 3개가 구비될 수 있다.

또한 본 발명의 웨이퍼 디텍팅 시스템이 구비하는 상기 확산반사형 센서, 상기 웨이퍼 안착 영역의 중심 및 인접하는 확산반사형 센서가 이루는 각은 120도로 형성될 수 있다.

한편, 에어락 챔버 내에 출입하는 웨이퍼의 안착 상태를 감지하는 웨이퍼 디텍팅 시스템에 있어서 본 발명에 의한 웨이퍼 디텍팅 시스템 전용 센서는 최외곽 웨이퍼 안착 영역에 인접하여 구비되고, 웨이퍼가 상기 에어락 챔버 내로 출입하는 경우 상기 웨이퍼가 웨이퍼 안착 영역 이외의 부분에 놓이면 에러 신호를 발생시키며, 수광부가 발광부 보다 높게 형성되고, 동시에 수광부, 발광부를 잇는 선분이 센서 바닥면의 법선과 이루는 각도가 82도 내지 89도를 형성한다.

상술한 본 발명의 구성상의 특징으로부터,

본 발명에 의한 웨이퍼 디텍팅 시스템은 웨이퍼의 색상, 광택 및 기울기에 대한 영향을 최소화 하면서 모든 경우의 비정상적인 상태에 놓인 웨이퍼를 보다 정확하게 감지할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

본 실시예에 있어서 웨이퍼 디텍팅 시스템은 확산반사형 센서(10)를 특정한 방식으로 이용함으로써 에어락 챔버 내로 반입되는 웨이퍼의 정상 위치 여부를 판별하게 된다. 이하 상세하게 설명한다.

[도 4]를 참조하여 본 실시예의 확산반사형 센서(10)의 설치 위치, 설치 개수 및 각 센서가 이루는 설치 각도에 대하여 설명한다.

확산반사형 센서(3)는 웨이퍼(3)가 에어락 챔버(1) 내로 출입하는 경우 웨이퍼(3)가 웨이퍼 안착 영역(30) 이외의 부분에 놓이게 되면 에러 신호를 발생시키기 위한 것이다.

위치면에서 확산반사형 센서(3)는 [도 4]에 도시된 바와 같이 평면도 상에서 보아 웨이퍼 안착 영역(30)의 최외곽 부분의 바깥쪽에 위치시키고 센서 하부에 웨이퍼(3)가 놓이는 경우 이를 감지할 수 있도록 발광부 및 수광부가 센서감지기준면(1b; [도 1] 및 [도 9]참조)을 향하도록 설치된다.

설치 개수면에서 살펴보면, 확산반사형 센서(3)는 웨이퍼 안착 영역(30)을 벗어나는 웨이퍼(3)를 빠짐없이 감지하기 위하여 최소 3개가 구비될 수 있다. 다만 센서의 설치에 따라 소요되는 비용등을 고려할 때 [도 8]에 도시된 바와 같이 총 3개의 센서(3)를 구비하는 것이 바람직하다.

이 때 각각의 확산반사형 센서(3)가 웨이퍼 안착 영역(30)의 중심점을 기준으로 하여 이루는 각은 센서의 감도를 고려할 때 각각 120도가 되도록 설치하는 것이 바람직하다. 특정 확산반사형 센서(3), 웨이퍼 안착 영역(30)의 중심점 및 인접하는 확산반사형 센서(3)가 이루는 각이 120도 이상이 되는 경우에는 웨이퍼 안착 영역(30)을 벗어나 두 확산반사형 센서(3) 사이에 놓인 웨이퍼(3)를 감지하는 감도가 작아지며, 상술한 각이 더 커지다가 180가 되는 경우에는 두 확산반사형 센서(3)의 거리가 웨이퍼(3)의 직경 이상이 되므로 더더욱 정확한 웨이퍼(3)의 감지가 힘들게 된다.

[도 5]를 참조하여 본 실시예에 있어서 확산반사형 센서(10)의 발광부(12)와 수광부(11)가 부착면에 대하여 이루는 부착각도를 설명한다.

본 실시예에 있어서 확산반사형 센서(3)는 부착 평면(1a; [도 8]참조)에 대하여 수광부(11)가 발광부(12) 보다 높게 위치하고, 동시에 측면도 상에서 보아 수광부(11), 발광부(12)를 잇는 선분과 부착 평면(1a)이 이루는 각도가 1도 내지 8도가 되도록, 즉 수광부(11), 발광부(12)를 잇는 선분과 부착 평면(1a)의 법선과 이루는 각도가 82도 내지 89도가 되도록 구비한다.

본 출원인의 반복적인 실험결과에 의하면 확산반사형 센서(3)를 사용하여 웨이퍼(3)를 감지할 때 A가 1도 이하일 경우, 즉 수광부(11), 발광부(12)를 잇는 선분이 상기 부착 평면(1a)의 법선과 이루는 각이 89도 이상인 경우에는 기존의 센서와 동일한 효과를 얻는 데 그쳐 웨이퍼의 부정확한 상태를 감지하는 데 어려움이 있었다. 한편 A가 8도 이상일 경우, 즉 수광부(11), 발광부(12)를 잇는 선분이 상기 부착 평면(1a)의 법선과 이루는 각이 82도 이하인 경우에는 센서의 출력 형태인 Dark-on 및 Light-on 모드 설정에 관련 없이 웨이퍼 자체의 검출을 기대하기 어려웠다. 반면 A가 1도 내지 8도 이내에서 형성되는 경우에는 웨이퍼의 색상, 광택 및 기울기에 대한 영향을 거의 받지 않으면서 웨이퍼의 에어락 챔버 내에서의 바르지 못한 위치를 검출할 수 있었다.

이하 [도 2] 및 [도 6]을 참조하여 본 실시예에 의한 작용을 설명한다.

앞서 설명한 바와 같이 웨이퍼(3) 가공의 한 단계로서 프로세스 챔버 내로 웨이퍼를 반입하기 위하여 프로세스 챔버 내의 환경과 동일한 환경을 제공하기 위하여 에어락 챔버 내로 웨이퍼가 반입된다.(S10) 구체적으로는 DC 24V 출력이 에어 솔레노이드(Air Solenoid)로 전달이 됨으로써 공기가 유입되어 도어가 개방된다. 이어 로봇에 의하여 웨이퍼가 에어락 챔버 내로 반입된다.

다음 단계로서 웨이퍼가 [도 4]에 도시된 바와 같이 웨이퍼 안착 영역(30)에 정확하게 위치하였는지 여부를 상술한 센서(10)가 감지하게 된다.(S20) 구체적으로는 웨이퍼가 에어락 챔버 내로 반입이 완료 되면 도어를 다시 닫기 위하여 DC 출력이 에어 솔레노이드로 보내지는데, 이 출력을 웨이퍼 디텍팅 시스템(WDS)이 최대 50ms 이내에서 홀드(Hold)하고 웨이퍼의 안착여부를 확인하게 된다.

이 때 웨이퍼(3)가 웨이퍼 안착 영역(30)에 정확하게 안착되어 있는 경우에는 확산 반사형 센서(10)가 웨이퍼를 감지하지 못하게 됨으로써, 웨이퍼 디텍팅 시스템이 홀드 하고 있던 DC 출력을 다시 에어 솔레노이드로 보내게 됨으로써 도어가 닫히고 웨이퍼(3)의 가공을 위한 다음 단계로 진행하게 된다.

한편 웨이퍼(3)가 일부분이라도 웨이퍼 안착 영역(30) 이외의 부분에 놓여 있는 경우에는 웨이퍼 디텍팅 시스템은 DC 출력을 에어솔레노이드로 보내지 않고 계속 홀드를 시키고 동시에 에러 발생을 알리는 알람을 발생시키게 된다. 이 후 각각의 시스템의 구성에 따라 자동화된 웨이퍼 위치 복구 시스템 등을 이용하거나 엔지니어가 직접 웨이퍼의 위치를 보정할 수 있도록 한다.

한편, 대부분의 에어락 챔버 등의 웨이퍼 안착 상태를 감지하기 위하여 상술 한 바와 같이 범용 센서를 채택하여 사용하는 경우가 대부분이나 본 발명에 구체화된 기술적 사상을 활용하여 [도 7]에 도시된 바와 같이 발광부와 수광부가 접촉면에 대하여 상술한 각도 A를 이루며 동시에 평면에 일정한 기울기를 가지고 부착하기 용이한 전용 확산반사형 센서를 제작할 수도 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 웨이퍼 디텍팅 시스템으로 구현될 수 있다.

도 1은 일반적인 확산반사형 센서를 나타내는 개략도이다.

도 2는 본 발명에 의한 에어락 챔버 내의 웨이퍼의 바른 안착상태를 나타내는 개략적인 측면도이다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 의한 에어락 챔버 내에서의 바르지 못한 웨이퍼의 안착상태의 예를 나타내는 개략도이다.

도 4는 본 발명에 의한 에어락 챔버 내의 웨이퍼의 바른 안착상태와 센서의 부착위치를 나타내는 개략적인 평면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 센서의 부착각도를 나타내기 위한 개략도이다.

도 6은 본 발명에 의한 웨이퍼 디텍팅 시스템의 작용을 나타내기 위한 순서도이다.

도 7은 본 발명에 의한 웨이퍼 디텍팅 시스템의 전용 센서를 나타내기 위한 개략도이다.

도 8은 본 발명에 의한 센서가 부착된 에어락 챔버의 일면을 구성하는 부착면을 나타내는 사진이다.

도 9는 본 발명에 의한 센서감지기준면을 나타내는 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 에어락 챔버 1a: 센서부착면

1b: 센서감지기준 2: 도어

3: 웨이퍼 4: 웨이퍼 거치 핀

10: 센서 11: 수광부

12: 발광부 20: 감지대상

30: 웨이퍼 안치영역

Claims

삭제
에어락 챔버 내에 출입하는 웨이퍼의 안착 상태를 감지하는 웨이퍼 디텍팅 시스템에 있어서,

최외곽 웨이퍼 안착 영역에 인접하여 구비되고, 웨이퍼가 상기 에어락 챔버 내로 출입하는 경우 상기 웨이퍼가 웨이퍼 안착 영역 이외의 부분에 놓이면 에러 신호를 발생하는 확산반사형 센서를 포함하되,

상기 확산반사형 센서는 부착 평면에 대하여 수광부가 발광부 보다 높게 위치하고, 동시에 수광부, 발광부를 잇는 선분이 상기 부착 평면의 법선과 이루는 각도가 82도 내지 89도를 형성하는 웨이퍼 디텍팅 시스템.
제2항에 있어서,

상기 확산반사형 센서는 상기 최외곽 웨이퍼 안착 영역에 인접하여 3개가 구비되는 웨이퍼 디텍팅 시스템.
제3항에 있어서,

상기 확산반사형 센서, 상기 웨이퍼 안착 영역의 중심 및 인접하는 확산반사형 센서가 이루는 각이 120도인 웨이퍼 디텍팅 시스템.
에어락 챔버 내에 출입하는 웨이퍼의 안착 상태를 감지하는 웨이퍼 디텍팅 시스템에 있어서,

최외곽 웨이퍼 안착 영역에 인접하여 구비되고, 웨이퍼가 상기 에어락 챔버 내로 출입하는 경우 상기 웨이퍼가 웨이퍼 안착 영역 이외의 부분에 놓이면 에러 신호를 발생시키며, 수광부가 발광부 보다 높게 형성되고, 동시에 수광부, 발광부를 잇는 선분이 센서 바닥면의 법선과 이루는 각도가 82도 내지 89도를 형성하는 웨이퍼 디텍팅 시스템 전용 센서.