KR100870565B1 - 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치 - Google Patents

반도체 제조 장비의 온도 제어 장치 Download PDF

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권장순
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Abstract

본 발명은 목표치의 주변 설정온도까지는 제로 크로싱 제어를 행하여 온도를 목표치에 근접시킨 다음 목표치의 주변 설정온도 범위 내에서는 PWM에 의한 위상 제어를 행하여 목표치의 온도에 보다 빠르고, 안정적이며, 정밀한 온도 제어가 가능하도록 한 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼의 가열을 위한 가열판 또는 냉각을 행할 냉각판의 온도를 설정하기 위한 컴퓨터와, 가열판의 히터부 또는 냉각판의 냉각부 온도를 감지하는 센서부와, 상기 컴퓨터에 의하여 설정된 온도 및 센서부로부터 감지된 온도값을 입력받아 가열판의 히터부 또는 냉각판의 냉각부 온도를 제어하는 제어부로 구성된 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치에 있어서,
상기 제어부는, 컴퓨터와의 통신을 통해 온도 설정값을 인가받는 통신부; 상기 센서부에 의해 감지된 온도 및 상기 통신부에 의하여 입력된 온도 설정값을 인가받아 제로 크로싱 제어 또는 위상 제어를 통한 온도 제어 방법을 결정한 다음 그 온도 제어 신호를 출력하고 신호에 의하여 제로 크로싱 온도 제어 또는 위상 온도 제어를 위한 전원 제어 신호를 출력하는 기능을 하는 컨트롤러부; 상기 제어부의 제어에 의하여 상기 히터부 또는 냉각부에 전원을 공급하는 전원 공급부;로 구성된다

Description

반도체 제조 장비의 온도 제어 장치{Temperature control apparatus for wafer manufacturing eguipment}
도 1은 일반적인 반도체 제조 장비의 온도 제어 과정을 보인 도.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치를 보인 도.
도 3은 본 발명에 의하여 온도 제어되는 과정을 보인 도.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 온도 제어 방법을 보인 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100 : 컴퓨터 200 : 제어부
210 : 통신부 220 : A/D 변환부
230 : 컨트롤러부 240 : 전원 공급부
300 : 센서부 400 : 히터부
본 발명은 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치에 관한 것으로, 웨이퍼의 가열 또는 냉각 공정 중에 온도의 제어를 위하여 목표치의 주변 설정온도까지는 제로 크로싱 제어를 행하여 온도를 근접시킨 다음 목표치의 주변 설정온도 범위 내에서는 위상 제어를 행하여 정밀한 온도 제어가 가능하도록 한 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치에 관한 것이다.
웨이퍼의 생산 공정 중에 가열판(Hot Plate) 내에서 설정온도(약 110℃의 온도)로 가열(Baking) 공정을 수행하고, 또한 냉각판(Cool Plate)에서 냉각(Cooling) 공정을 행하게 되는데, 종래에는 도 1에 도시한 바와같이 제로 크로싱(Zero-Crossing) 제어를 통하여 가열 또는 냉각 공정을 수행하게 된다.
즉, 도 1의 (a)와 같이 정현파 형태의 제로 포인트 위치(A)에서 히터 또는 냉각 장치의 온/오프 제어에 의하여 설정 온도를 유지하도록 하며, 설정 온도 범위를 넘어서는 경우 (b)와 같이 히터 또는 냉각 장치의 동작을 1주기(B) 삭제함으로써 온도 제어를 행하게 된다.
그런데, 이러한 종래의 온도 제어 과정은 외부로부터의 노이즈에 대하여 강하나, 반면에 정밀한 온도 제어가 이루어지지 못한다.
즉, 제로 크로싱 제어의 경우 제로 포인트에서 히터 또는 냉각 장치의 온/오프를 제어함으로써 설정 온도 범위가 넘어서는 경우 즉각적인 대처가 어려워 정밀한 제어가 이루어지지 못함으로 인하여 웨이퍼의 불량률이 증대되어 수율이 떨어지는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 목표치의 주변 설정온도까지는 제로 크로싱 제어를 행하여 온도를 근접시킨 다음 목표치의 주변 설정온도 범위 내에서는 PWM에 의한 위상 제어를 행하여 정밀한 온도 제어가 가능하도록 한 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치는,
웨이퍼의 가열을 위한 가열판 또는 냉각을 행할 냉각판의 온도를 설정하기 위한 컴퓨터와, 가열판의 히터부 또는 냉각판의 냉각부의 온도를 감지하는 센서부와, 상기 컴퓨터에 의하여 설정된 온도 및 센서부로부터 감지된 온도값을 입력받아 가열판의 히터부 또는 냉각판의 냉각부 온도를 제어하는 제어부로 구성된 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치에 있어서,
상기 제어부는,
컴퓨터와의 통신을 통해 온도 설정값을 인가받는 통신부;
상기 센서부에 의해 감지된 온도 및 상기 통신부에 의하여 입력된 온도 설정값을 인가받아 제로 크로싱 제어 또는 위상 제어를 통한 온도 제어 방법을 결정한 다음 그 온도 제어 신호를 출력하고 제어 신호에 의하여 제로 크로싱 온도 제어 또는 위상 온도 제어를 위한 전원 제어 신호를 출력하는 컨트롤러부;
상기 컨트롤러부의 제어에 의하여 상기 히터부 또는 냉각부에 전원을 공급하는 전원 공급부;로 구성된 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 본 발명의 반도체 제조 장비의 온도 제어 방법은,
가열판 또는 냉각판의 센서로부터 온도를 검출하여 디지털 신호로 변환한 다음, 디지털 신호로 변환된 온도값을 메인 컨트롤러에서 인가받아 목표치 주변 설정온도 범위의 밖이면 도 1의 (b)와 같이 제로 크로싱 온도 제어를 행하고, 목표치 주변 설정온도 범위 이내이면 도 1의 (c)와 같이 위상 제어를 행하여 온도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치를 보인 도이고, 도 3은 본 발명에 의하여 온도 제어되는 과정을 보인 도이며, 도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장비의 온도 제어 방법을 보인 흐름도이다.
컴퓨터(100)는 사용자로부터 가열판 또는 냉각판의 제어 온도값을 입력받은 다음 제어부(200)의 통신부(210)와 연결하여 그 설정된 제어 온도값을 전송하게 되고, 또한 상기 통신부(210)는 컴퓨터(100)로부터 전송되어진 제어 온도값을 컨트롤러(230)로 인가하게 된다.
상기 컨트롤러(230)는 통신부(210)를 통하여 입력되는 제어 온도값을 자체 메모리에 저장하게 된다.
센서부(300)는 가열판 또는 냉각판의 각 구획된 영역에 복수개 설치되는데, 이는 가열판 또는 냉각판의 영역마다 온도의 편차가 있으므로 이 온도 편차를 최소화하기 위해 여러개의 영역으로 구획한 다음 각 영역에 센서를 설치하게 된다.
통상적으로 각 영역간의 온도 편차는 0.01℃내에서 정밀하게 유지되어야 한다.
상기 센서부(300)로부터 감지된 온도값은 제어부(200)의 A/D 변환부(220)에서 디지털 신호로 변환한 다음 이 신호를 메인 컨트롤러(230)로 입력시키게 되고, 이에 따라 컨트롤러(230)는 통신부(210)를 통하여 입력된 제어 온도값과의 비교를 행하게 된다.
현재 센서부(300)로부터 감지되어 입력되는 온도값이 제어 온도값의 범위 즉 도 3에 도시한 바와 같이 제어 온도 범위(여기서는 가열판의 제어 온도 범위인 목표치 주변 설정온도 하한(℃)에서 목표치 주변 설정온도 상한(℃)의 범위로 예를 들며, 냉각판도 제어 온도 범위만 다를 뿐 제어 방식은 동일하다)내에 존재하지 않으면 제로 크로싱 제어를 위한 온도 제어 신호를 출력하게 되고, 상기 컨트롤러(230)는 도 1에서와 같이 제로 포인트에서 전원이 온상태가 이루어질 수 있도록 전원 공급부(240)로 전원 제어 신호를 출력하게 된다.
반면에. 제어 온도값의 범위내에 존재하는 경우 컨트롤러(230)는 위상 제어를 위한 온도 제어 신호를 출력하게 된다.
따라서, 컨트롤러(230)는 PWM에 의하여 펄스 형태의 전원 제어 신호를 출력 하게 되고, 이에 따라 전원 공급부(240)는 내부에 구성된 TRIAC 또는 SSR 소자에 의하여 도 1의 (c)에서와 같이 전원의 위상 제어가 행해진다.
그러므로, 가열판의 히터부(400)는 도 3에 도시한 바와 같이 제어 온도 범위인 목표치 주변 설정온도 하한(℃)에서 목표치 주변 설정온도 상한(℃)의 범위내에서 목표치 온도를 근접하여 추종하면서 정밀한 온도 제어가 행해진다.
물론, 냉각판의 냉각부(500)도 이와 동일한 방식으로 목표치 온도를 추종하면서 정밀한 온도 제어가 이루어지는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치는, 목표치의 주변 설정온도까지는 제로 크로싱 제어를 행하여 온도를 근접시킨 다음 목표치의 주변 설정온도 범위 내에서는 PWM에 의한 위상 제어를 행하여 정밀한 온도 제어가 가능하도록 함으로써 웨이퍼의 불량률을 최소화하여 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 웨이퍼의 가열을 위한 가열판 또는 냉각을 행할 냉각판의 온도를 설정하기 위한 컴퓨터와, 가열판의 히터부 또는 냉각판의 냉각부의 온도를 감지하는 센서부와, 상기 컴퓨터에 의하여 설정된 온도 및 센서부로부터 감지된 온도값을 입력받아 가열판의 히터부 또는 냉각판의 냉각부 온도를 제어하는 제어부로 구성된 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치에 있어서,
    상기 제어부는,
    컴퓨터와의 통신을 통해 온도 설정값을 인가받는 통신부;
    상기 센서부에 의해 감지된 온도 및 상기 통신부에 의하여 입력된 온도 설정값을 인가받아 센서부에 의해 감지된 온도가 컴퓨터에 의해 설정된 제어 온도의 범위 밖이면 제로 크로싱 제어를 위한 전원 제어 신호를 출력하고, 감지된 온도가 설정된 제어 온도 범위 이내이면 PWM 제어 신호에 의하여 위상 온도 제어를 위한 펄스 형태의 전원 제어 신호를 출력하는 컨트롤러;
    상기 컨트롤러의 제어에 의하여 상기 히터부 또는 냉각부에 전원을 공급하는 전원 공급부;로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장비의 온도 제어 장치.
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