KR101542231B1 - 진동감지센서를 포함하는 웨이퍼 가공장치 - Google Patents

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KR101542231B1
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홍순석
김동주
황명환
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(주)에스티글로벌
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Abstract

본 발명에 따른 진동감지센서를 포함하는 웨이퍼 가공장치는, 웨이퍼를 가공하는 웨이퍼 가공장치에 있어서, 상기 웨이퍼가 거치되는 컵유닛과, 상기 컵유닛이 안착되는 베이스와, 상기 컵유닛에 거치된 웨이퍼에 화학물질을 분사하는 분사유닛을 포함하는 하나 이상의 가공공간을 포함하는 코터부 및 기 설정된 위치에 구비되어 상기 컵유닛에 거치된 웨이퍼의 가공 과정에서 유발되는 진동을 감지하는 진동감지센서를 포함한다.

Description

진동감지센서를 포함하는 웨이퍼 가공장치{Wafer Processing Apparatus Having Vibration Sensor}
본 발명은 웨이퍼 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 가공 공정 중 발생하는 진동을 감지하여 웨이퍼의 가공 과정에서의 이상 여부를 판단할 수 있도록 진동감지센서를 포함하는 웨이퍼 가공장치에 관한 것이다.
반도체산업은 전자, 통신, 정보사업 부문과 함께 두드러진 발전과 성장을 기록하고 있는 산업으로, 정보화 사회 진입과 첨단산업 발전의 핵심요소일 뿐만 아니라 재래산업의 생산성 향상과 고부가가치화를 위한 필수적인 요소부품으로서 그 수요가 급속히 확대, 다양화되고 있다.
반면 막대한 설비투자가 요구되며, 기술자체의 개발에도 많은 연구개발 투자가 소요되어 매출액 대비 연구개발 투자가 타 산업보다 현저히 높은 특징을 가지는데 이것은 반도체 자체가 그 제조과정이 아주 민감한 제품이기 때문이다. 또한 기술혁신의 속도가 빠르며 제품의 수명 주기가 타 산업에 비해 매우 짧은 특성을 가지고 있다.
이와 같은 반도체는 최초 웨이퍼 제작에서부터 최종 완제품에 이르기까지 크게 웨이퍼 제조공정, 웨이퍼 가공공정, 패키지 조립공정 및 모듈 조립공정, 4가지 공정을 거치게 된다.
이중 웨이퍼 가공공정의 경우, 일반적으로 자동화가 적용된 웨이퍼 가공장치에 의해 이루어지게 된다. 상기 웨이퍼 가공장치는 웨이퍼 상에 감광액을 도포하거나, 또는 웨이퍼의 식각 등 다양한 웨이퍼의 가공을 수행하게 된다.
특히 이 과정에서는 웨이퍼를 컵(CUP)에 안착시켜 베이스 상에 위치시킨 뒤 웨이퍼를 회전시키며 가공하게 되는데, 이때 상기 컵을 오장착하는 등 컵의 장착 포지션이 변화된 경우, 웨이퍼의 회전에 따라 웨이퍼 백 스크래치(Wafer Back Scratch) 현상이 발생하게 된다.
이와 같이 웨이퍼에 스크래치가 발생하게 될 경우 해당 웨이퍼를 폐기해야 하므로 비용을 낭비하게 되는 문제가 있다.
이를 방지하기 위해 웨이퍼 가공 시 컵의 오장착 여부를 판단할 필요가 있으나, 현재까지는 이를 검출할 수 있는 방법이 전무한 상황이다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 웨이퍼 가공 시 발생하는 웨이퍼 백 스크래치 현상을 미연에 검출하여 공정 사고를 방지하고자 하는 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 진동감지센서를 포함하는 웨이퍼 가공장치는, 웨이퍼를 가공하는 웨이퍼 가공장치에 있어서, 상기 웨이퍼가 거치되는 컵유닛과, 상기 컵유닛이 안착되는 베이스와, 상기 컵유닛에 거치된 웨이퍼에 화학물질을 분사하는 분사유닛을 포함하는 하나 이상의 가공공간을 포함하는 코터부 및 기 설정된 위치에 구비되어 상기 컵유닛에 거치된 웨이퍼의 가공 과정에서 유발되는 진동을 감지하는 진동감지센서를 포함한다.
그리고 상기 진동감지센서는 상기 베이스에 구비될 수 있다.
또한 상기 코터부는 상기 베이스와 연결되어 웨이퍼의 가공 과정에서 발생하는 잔여물을 흡입하는 드레인라인을 더 포함하고, 상기 진동감지센서는 상기 드레인라인에 구비될 수 있다.
그리고 상기 진동감지센서의 폭은 상기 드레인라인의 폭보다 길게 형성되어, 상기 진동감지센서의 양단부는 상기 드레인라인의 양측으로 돌출되고, 상기 드레인라인을 기준으로 상기 진동감지센서의 반대 측에 구비되며, 폭이 상기 드레인라인의 폭보다 길게 형성되어 양단부가 상기 드레인라인의 양측으로 돌출되는 고정부재 및 상기 진동감지센서와 상기 고정부재의 양단부를 서로 체결시키는 체결부재를 포함하는 체결모듈을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 진동감지센서에 의해 측정된 데이터를 모니터링하고, 상기 측정된 데이터를 서버에 전송하는 동적위치제어 시스템을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 동적위치제어 시스템은, 상기 진동감지센서에 의해 측정된 진동강도값이 기 설정된 제1기준범위를 이탈할 경우, 이상 상태로 판단할 수 있다.
또한 상기 동적위치제어 시스템은, 상기 진동감지센서에 의해 측정된 진동강도값을 RMS값으로 변환하고, 상기 RMS값이 기 설정된 제2기준범위를 이탈할 경우, 이상 상태로 판단할 수 있다.
그리고 상기 동적위치제어 시스템은, 상기 진동감지센서에 의해 측정된 진동강도값을 푸리에변환하고, 기준주파수대역 내의 수치값이 제3기준범위를 이탈할 경우, 이상 상태로 판단할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 진동감지센서를 포함하는 웨이퍼 가공장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 웨이퍼 가공 초기에 이상 여부를 판단할 수 있으므로 공정 사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 이에 따라 고가의 웨이퍼 폐기에 따른 비용 낭비를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 진동감지센서를 통해 수집된 데이터를 다양한 알고리즘에 의해 판단할 수 있어 이상 상황을 정밀하게 예측 가능하다는 장점이 있다.
넷째, 진동감지센서를 기 설치된 동적위치제어 시스템과 연계하여 모니터링된 데이터를 저장 및 관리할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치의 모습을 나타낸 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 코터부의 가공공간 내부 모습을 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 진동감지센서가 장착된 모습을 나타낸 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 데이터의 흐름을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 진동감지센서에 의해 수집된 데이터를 나타낸 그래프;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 진동감지센서에 의해 수집된 데이터를 RMS변환하여 나타낸 그래프; 및
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 진동감지센서에 의해 수집된 데이터를 푸리에변환하여 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치(100)의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 가공장치(100)는 코터부(110)를 포함한다. 그리고 본 실시예의 경우, 유체공급부(120)와, 감광액수용부(130)와, 솔벤트수용부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 코터부(110)는 내측에 하나 이상의 가공공간을 포함할 수 있다. 상기 가공공간은 웨이퍼 가공장치(100)의 측면에 형성된 코터도어(112)를 조작하여 개폐할 수 있다.
그리고 상기 유체공급부(120)는 코터부(110)의 하부에 구비되며, 상기 감광액수용부(130)와 솔벤트수용부로부터 감광액 및 솔벤트를 전달받아 상기 코터부(110) 측으로 유동시킨다. 이에 따라 상기 유체공급부(120)는 내측에 다양한 구조의 배관 어셈블리를 포함할 수 있다.
상기 감광액수용부(130)는 감광액이 구비되는 구성요소로서, 감광액이 수용된 감광액수용탱크를 포함할 수 있다. 상기 감광액수용탱크에 수용된 감광액은 전술한 유체공급부(120)를 통해 코터부(110)에 전달될 수 있다
상기 솔벤트수용부는 솔벤트가 구비되는 구성요소로서, 솔벤트가 수용되는 솔벤트수용탱크가 내측에 구비된 케미컬박스를 하나 이상 포함할 수 있다. 그리고 상기 솔벤트수용탱크에 수용된 솔벤트 역시 전술한 유체공급부를 통해 코터부(110)에 전달될 수 있다.
이하에서는, 코터부(110)에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 코터도어(112) 내측에 형성된 가공공간의 내부 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 가공공간은 컵유닛(118)과, 베이스(114)를 포함한다.
상기 컵유닛(118)은 상기 베이스(114) 상에 안착될 수 있도록 형성되며, 상기 베이스(114)로부터 탈착이 가능하다. 특히 상기 컵유닛(118) 상에는 가공하기 위한 웨이퍼가 거치될 수 있다.
즉 상기 컵유닛(118)을 상기 베이스(114)로부터 분리하고, 웨이퍼를 상기 컵유닛(118) 상에 안착시킨 뒤 다시 상기 컵유닛(118)을 상기 베이스(114)에 안착시키는 과정을 거쳐 웨이퍼 가공 공정을 위한 준비가 이루어질 수 있다. 이후 상기 베이스(114)에 구비된 척(Chcuk)이 상기 컵유닛(118) 상에 안착된 웨이퍼를 파지하고, 회전시키게 된다.
그리고 상기 가공공간의 일측에는 분사유닛이 더 구비되며, 상기 분사유닛은 전술한 유체공급부(120, 도 1 참조)로부터 전달된 감광액 및 솔벤트 등 웨이퍼 가공을 위한 화학물질을 상기 웨이퍼 상에 분사할 수 있다.
한편 이와 같은 과정에서, 상기 컵유닛(118)을 상기 베이스(114) 상에 오장착하거나, 기타 원인에 의해 컵유닛(118)의 장착 포지션이 변경된 경우, 웨이퍼의 회전 과정에서 웨이퍼의 일면이 상기 컵유닛(118) 등에 접촉되어 웨이퍼 백 스크래치(Wafer Back Scratch) 현상이 발생하게 된다.
이와 같이 웨이퍼에 스크래치가 발생하게 될 경우, 해당 웨이퍼를 폐기해야 하므로 비용을 낭비하게 되는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 경우, 이와 같은 이상 상태를 검출하기 위해 진동감지센서(10)가 상기 코터부 내에 더 구비될 수 있다. 상기 진동감지센서(10)는 상기 코터부 내의 기 설정된 위치에 구비되어 상기 컵유닛(118)에 거치된 웨이퍼의 가공 과정에서 유발되는 진동을 감지하는 구성요소이다.
즉 컵유닛(118)이 오장착된 경우, 상기 웨이퍼의 가공 과정에서 정상 상태에서 발생하는 진동보다 큰 진동이 발생하게 되므로, 이를 이용하여 이상 여부를 판단할 수 있다.
상기 진동감지센서(10)는 상기 웨이퍼의 가공 과정에서 발생하는 진동을 감지할 수 있는 다양한 위치에 구비될 수 있으며, 특별한 제한은 없다.
다만, 상기 컵유닛(118)의 경우 빈번하게 상기 베이스(114)로부터 분리 및 장착이 이루어지며, 교환 및 세정 작업도 자주 이루어지므로 진동감지센서(10)를 장착하기가 용이하지 않을 수 있다.
따라서 상기 진동감지센서(10)는 상기 컵유닛(118)과 직접 접촉되는 베이스(114)에 장착하거나, 또는 상기 베이스(114)와 연결되는 타 구성요소에 장착할 수 있을 것이다.
본 실시예의 경우, 상기 진동감지센서(10)는 상기 베이스(114)와 연결되어 웨이퍼의 가공 과정에서 발생하는 잔여물, 즉 물, 솔벤트, 감광액 잔여물 등을 흡입하는 드레인라인(116)에 구비되는 것으로 하였다. 상기 드레인라인(116)은 상기 베이스(114)와 직접적으로 연결되는 것은 물론이며, 일반적으로 단면이 사각형으로 형성되므로 장착이 매우 용이하기 때문이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 진동감지센서(10)가 장착된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 드레인라인(116)은 단면이 사각형으로 형성되어, 평탄한 상면(116a) 및 하면(116b)을 가진다. 그리고 상기 진동감지센서(10)는 상기 드레인라인(116)의 상면에 안정적으로 안착된 상태로 구비된다.
또한 본 실시예에서 상기 진동감지센서(10)의 폭(d1)은 상기 드레인라인(116)의 폭(d0)보다 길게 형성된다. 따라서 상기 진동감지센서(10)의 양단부는 상기 드레인라인(116)의 양측으로 돌출된다. 이때 상기 진동감지센서(10)의 고정을 위해 체결모듈이 더 구비될 수 있으며, 상기 체결모듈은 고정부재(12)와 체결부재(14)를 포함한다.
상기 고정부재(12)는 상기 드레인라인(116)을 기준으로 상기 진동감지센서(10)의 반대 측에 구비되며, 폭이 상기 드레인라인(116)의 폭(d0)보다 길게 형성되어 양단부가 상기 드레인라인(116)의 양측으로 돌출된다. 즉 상기 고정부재(12)는 상기 진동감지센서(10)와 대응되도록 상기 드레인라인(116)의 하면(116b)에 구비될 수 있다.
상기 체결부재(14)는 상기 진동감지센서(10)와 상기 고정부재(12)의 돌출된 양단부를 서로 체결시키는 구성요소이며, 이에 따라 상기 진동감지센서(10)는 안정적으로 상기 드레인라인(116)에 고정된 상태를 가진다. 뿐만 아니라 넓은 면적에 걸쳐 상기 드레인라인(116)의 상면(116a)에 접촉되므로, 웨이퍼 가공 과정에서 발생하는 진동을 보다 정밀하게 검출할 수 있다.
이하에서는, 상기 진동감지센서(10)에 의해 수집된 진동 데이터를 이용하여 장치의 이상 여부를 판단하기 위한 보다 세부적인 사항에 대해 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 데이터의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 진동감지센서(10)에 의해 발생된 데이터는 상기 진동감지센서(10)의 제어보드(12)를 통해 동적위치제어(20, Dynamic Positioning) 시스템에 전송된다.
즉 상기 동적위치제어 시스템(20)은 상기 진동감지센서(10)의 데이터를 실시간으로 모니터링하며, 또한 전송된 데이터를 서버(30)에 전송하여 데이터의 저장 및 관리가 이루어지도록 할 수 있다.
이때 상기 동적위치제어 시스템(20)과 서버(30) 간의 통신은 HSMS프로토콜 방식에 의해 이루어질 수 있다.
한편 상기 동적위치제어 시스템(20)은 상기 진동감지센서(10)에 의해 측정된 데이터를 다양한 방법으로 가공하여 이상 여부를 판단하도록 할 수 있다. 이하에서는 구체적인 판단 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 진동감지센서에 의해 수집된 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 5는 상기 진동감지센서(10)에 의해 검출된 진동데이터를 그래프화한 것이며, 시간(t)의 경과에 따른 진동강도값(dB)을 나타낸다.
상기 동적위치제어 시스템(20)은 상기 진동감지센서(10)에 의해 측정된 진동강도값이 기 설정된 제1기준범위를 이탈할 경우, 이상 상태로 판단할 수 있다. 상기 제1기준범위는 실험 등을 통해 최적값을 산출할 수 있으며, 상한값(ra)과 하한값(rb)을 가지게 된다.
즉 진동강도값이 상한값(ra)과 하한값(rb) 사이의 제1기준범위를 이탈하게 될 경우, 웨이퍼 백 스크래치 현상이 발생한다는 것을 즉시 인지할 수 있다. 또한 이와 같은 경우, 알람을 발생시키거나 웨이퍼 가공장치의 작동을 중지시키도록 제어하여 공정 사고를 예방할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 진동감지센서에 의해 수집된 데이터를 RMS변환하여 나타낸 그래프이다.
도 6은 상기 진동감지센서(10)에 의해 검출된 진동데이터를 그래프화한 것이며, 구체적으로 상기 진동감지센서(10)에 의해 측정된 진동강도값을 RMS(Root Mean Square)값으로 변환하였다. RMS값은 진동강도값을 보다 명확하게 나타낼 수 있어, 정밀하게 진동을 검출하여야 할 경우 이용할 수 있다.
즉 이와 같은 경우 역시 마찬가지로, 상기 동적위치제어 시스템(20)은 진동강도값의 RMS값이 제2기준범위(rc)를 이탈하게 될 경우, 이상 상태임을 판단할 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 가공장치에 있어서, 진동감지센서에 의해 수집된 데이터를 푸리에변환하여 나타낸 그래프이다.
도 7은 상기 진동감지센서(10)에 의해 검출된 진동데이터를 그래프화한 것이며, 구체적으로 상기 진동감지센서(10)에 의해 측정된 진동강도값을 푸리에변환(Fourier Transform)하여 나타내었다.
이는 진동강도값을 확장하여 주파수 영역에 대한 값으로 변환한 것으로, 소정 주파수대역 범위에 나타나는 수치값이 코터부 내의 특정 부분에서 나타나는 것으로 해석할 수 있다.
즉 본 실시예에서는 컵유닛 측에서 발생하는 진동에 대한 주파수대역을 산출하여 이를 기준주파수대역(S1~S2)으로 설정하고, 상기 기준주파수대역(S1~S2) 내의 수치값이 제3기준범위(rd)를 이탈할 경우, 이상 상태로 판단할 수 있다.
이와 같은 방법은 컵유닛이 원인인 이상 상태뿐 아니라, 코터부 내의 타 부분이 원인이 되는 이상 상태를 검출할 수 있어 보다 확장성이 뛰어다나는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 진동감지센서 12: 고정부재
14: 체결부재 100: 웨이퍼 가공장치
110: 코터부 112: 코터도어
114: 베이스 116: 드레인라인
118: 컵유닛 120: 유체공급부
130: 감광액수용부

Claims (8)

  1. 웨이퍼를 가공하는 웨이퍼 가공장치에 있어서,
    상기 웨이퍼가 거치되는 컵유닛과, 상기 컵유닛이 안착되는 베이스와, 상기 컵유닛에 거치된 웨이퍼에 화학물질을 분사하는 분사유닛을 포함하는 하나 이상의 가공공간을 포함하는 코터부; 및
    기 설정된 위치에 구비되어 상기 컵유닛에 거치된 웨이퍼의 가공 과정에서 유발되는 진동을 감지하는 진동감지센서;
    를 포함하며,
    상기 코터부는 상기 베이스와 연결되어 웨이퍼의 가공 과정에서 발생하는 잔여물을 흡입하고, 상기 진동감지센서가 구비되는 드레인라인을 더 포함하며,
    상기 진동감지센서의 폭은 상기 드레인라인의 폭보다 길게 형성되어, 상기 진동감지센서의 양단부는 상기 드레인라인의 양측으로 돌출되고,
    상기 드레인라인을 기준으로 상기 진동감지센서의 반대 측에 구비되며, 폭이 상기 드레인라인의 폭보다 길게 형성되어 양단부가 상기 드레인라인의 양측으로 돌출되는 고정부재; 및
    상기 진동감지센서와 상기 고정부재의 양단부를 서로 체결시키는 체결부재;
    를 포함하는 체결모듈을 더 포함하는 웨이퍼 가공장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동감지센서는 상기 베이스에 구비되는 웨이퍼 가공장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진동감지센서에 의해 측정된 데이터를 모니터링하고, 상기 측정된 데이터를 서버에 전송하는 동적위치제어 시스템을 더 포함하는 웨이퍼 가공장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동적위치제어 시스템은,
    상기 진동감지센서에 의해 측정된 진동강도값이 기 설정된 제1기준범위를 이탈할 경우, 이상 상태로 판단하는 웨이퍼 가공장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 동적위치제어 시스템은,
    상기 진동감지센서에 의해 측정된 진동강도값을 RMS값으로 변환하고, 상기 RMS값이 기 설정된 제2기준범위를 이탈할 경우, 이상 상태로 판단하는 웨이퍼 가공장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 동적위치제어 시스템은,
    상기 진동감지센서에 의해 측정된 진동강도값을 푸리에변환하고, 기준주파수대역 내의 수치값이 제3기준범위를 이탈할 경우, 이상 상태로 판단하는 웨이퍼 가공장치.
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