KR101899784B1 - 공정 챔버 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents

공정 챔버 모니터링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

공정 챔버 모니터링 장치가 개시된다. 공정 챔버 모니터링 장치는 기판을 처리하는 복수개의 공정 챔버들; 상기 공정 챔버의 내부 환경을 계측하는 센서가 장착된 계측 유닛; 및 각각의 상기 공정 챔버 내부로 상기 계측 유닛을 이송하는 이송 유닛을 포함한다.

Description

공정 챔버 모니터링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING PROCESS CHAMBER}
본 발명은 공정 챔버 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 처리하는 공정 챔버 내부를 모니터링 할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 소자나 반도체 소자는 감광액 도포 공정(photoresist coating process), 현상 공정(developing process), 식각 공정(etching process), 화학기상증착 공정 (chemical vapor deposition process), 그리고 애싱 공정(ashing process) 등 다양한 공정에 의해 생산된다.
한국 공개특허공보 제10-2011-0016703호에는 상기 반도체 제조 공정 중 어느 하나의 공정을 수행하기 위한 장치가 개시된다. 반도체 제조 장치는 공정 모듈내에 복수개의 기판 처리 장치가 제공되고, 각각의 기판 처리 장치에서 동일한 공정을 수행한다. 각각의 기판 처리 장치에서 공정 처리가 균일하게 수행되기 위해서는 기판 처리 장치의 내부환경이 균일하게 유지될 것이 요구된다.
기판 처리 장치들의 내부 환경을 측정하기 위하여 기판 처리 장치들 내부에는 측정 장치를 각각 설치된다. 작업자는 도어를 개방하여 기판 처리 장치 내에 측정 장치를 설치하므로, 기판 처리 장치의 내부 환경이 외부 환경과 연통된다. 이로 인하여, 기판 처리 공정이 수행되는 환경과 상이한 조건에서 기판 처리 장치의 내부 환경을 측정하게 되므로, 기판 처리 환경을 정확하게 측정할 수 없다.
본 발명의 실시예들은 공정 챔버 내부 환경을 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 기판 처리 환경과 동일한 조건에서 공정 챔버 내부 환경을 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 모니터링 장치는 기판을 처리하는 복수개의 공정 챔버들; 상기 공정 챔버의 내부 환경을 계측하는 센서가 장착된 계측 유닛; 및 각각의 상기 공정 챔버 내부로 상기 계측 유닛을 이송하는 이송 유닛을 포함한다.
또한, 상기 계측 유닛은 상기 센서에서 측정된 데이터를 송신하는 송신부를 포함하고, 상기 장치는 상기 송신부에서 송신된 데이터를 수신하는 수신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 송신부와 상기 수신부는 무선 통신으로 상기 데이터를 송수신할 수 있다.
또한, 상기 계측 유닛은 베이스; 및 상기 베이스에 설치되며, 상기 센서가 장착된 계측부를 포함하되, 상기 베이스는 상기 기판에 상응하는 반경을 가질 수 있다.
또한, 상기 센서는 상기 공정 챔버의 내측벽으로 신호를 송신하고, 상기 공정 챔버의 내측벽으로부터 반사된 상기 신호를 수신하여 상기 공정 챔버의 내측벽과의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 상기 센서는 상기 공정 챔버 내부의 온도 또는 습도를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 모니터링 방법은 기판 처리를 수행하는 공정 챔버들 내부에 계측 유닛을 순차적으로 위치시키고, 상기 계측 유닛에 장착된 센서가 상기 공정 챔버 내부 환경을 계측하고, 계측된 데이터를 수신부에 송신하되, 상기 계측 유닛은 이송 유닛의 핸드에 안착되어 상기 공정 챔버들 각각으로 제공된다.
또한, 상기 계측 유닛은, 상기 공정 챔버 내부에 위치된 기판 지지부에 놓여 상기 공정 챔버 내부 환경을 계측할 수 있다.
또한, 상기 센서는 상기 공정 챔버 내부의 온도 또는 습도를 계측할 수 있다.
또한, 상기 공정 챔버의 측벽에는 상기 핸드가 출입하는 개구가 형성되며, 상기 센서는 상기 핸드가 상기 개구를 통과하는 동안, 상기 개구의 내측벽 과 상기 센서 간의 거리를 측정하되, 상기 센서에서 측정된 거리를 통하여 상기 개구에 대한 상기 핸드의 상대적 위치를 얼라인할 수 있다.
또한, 상기 센서는 상기 개구의 내측벽으로 신호를 발사하고, 상기 개구의 내측벽에서 반사된 신호를 수신하여 상기 개구의 내측벽과 상기 센서 간의 거리를 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 계측 유닛이 공정 챔버들 각각으로 제공되므로, 공정 챔버들의 내부 환경을 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 계측 유닛은 기판 공정 처리 환경과 동일한 조건에서 공정 챔버 내부 환경을 계측하므로, 기판 처리 공정이 수행되는 환경을 모니터링 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 공정 챔버 모니터링 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 계측 유닛을 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 1의 계측 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 4는 핸드가 공정 챔버의 개구를 통과하는 과정을 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 공정 챔버 모니터링 장치 및 방법을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 공정 챔버 모니터링 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 공정 챔버 모니터링 장치(1)는 인덱스 모듈(10), 공정 처리 모듈(20), 계측 유닛(100), 그리고 수신부(200)를 가진다. 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(11) 및 이송 모듈(12)을 가진다. 로드 포트(11), 이송 모듈(12), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배치된다. 이하, 로드 포트(11), 이송 모듈(12), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제 1 방향(X)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제 1 방향(X)과 수직한 방향을 제 2 방향(Y)이라 하며, 제 1 방향(X)과 제 2 방향(Y)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제 3 방향(X)이라 칭한다.
로드 포트(11)는 복수 개가 제공되며 이들은 제 2 방향(Y)을 따라 일렬로 배치된다. 로드 포트(11)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 로드 포트(11) 각각에는 캐리어(18)가 안착된다. 적어도 어느 하나의 캐리어(C)에는 계측 유닛(100)이 수납된다. 캐리어(C)의 내부에는 지면에 대해 수평하게 계측 유닛(10)을 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(C)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
이송 모듈(12)은 로드 포트(11)에 놓인 캐리어(18)와 버퍼부(30)간에 계측 유닛(100)을 이송한다. 이송 모듈(12)은 인덱스 로봇(13)과 가이드 레일(14)를 가진다. 가이드 레일(14)은 그 길이 방향이 제2방향을 따라 배치된다. 인덱스 로봇(13)은 가이드 레일(14)를 따라 직선 이동가능하도록 베이스(13C)가 가이드 레일(14)에 결합한다. 인덱스 로봇(13)은 계측 유닛(100)이 놓이는 핸드(13a)를 포함한다. 핸드 구동부(13b)는 핸드(13a)를 제1방향(X), 제2방향(Y), 그리고 제3방향(Z)으로 직선 이동시킬 수 있으며, 제3방향(Z)에 나란한 축을 중심으로 핸드(13a)를 회전시킬 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(30), 공정 챔버(40), 이송 챔버(50), 그리고 이송 유닛(52)을 가진다.
버퍼 유닛(30)은 계측 유닛(100)이 공정 챔버(40)들에 제공되기 전에, 또는 공정 챔버(40)들에 제공된 계측 유닛(100)이 캐리어(C)로 이송되기 전에 일시적으로 대기하는 장소를 제공한다. 버퍼 유닛(30)은 제1방향(X)으로 이송 모듈(12)의 전방에 위치한다.
이송 챔버(50)는 제1방향(X)을 따라 버퍼 유닛(30)의 전방에 위치한다. 이송 챔버(50)는 그 길이방향이 제1방향(X)과 나란하게 배치된다. 이송 챔버(50)는 이송 유닛(52)이 이동하는 통로로 제공된다. 이송 챔버(50) 내에는 이송 레일(51)이 제1방향(X)을 따라 배치된다. 이송 유닛(52)은 이송 레일(51)을 따라 제1방향(X)으로 직선 이동된다.
이송 유닛(52)은 버퍼 유닛(30)과 공정 챔버(40)들 간에 계측 유닛(100)을 이송한다. 또한, 이송 유닛(52)은 공정 챔버(40)들 각각으로 계측 유닛(100)을 순차적으로 이송한다. 이송 유닛(52)은 핸드(52a), 핸드 구동부(52b), 그리고 베이스(52c)를 포함한다. 핸드(52a)는 계측 유닛(100)을 지지한다. 핸드 구동부(52b)는 제1방향(X), 제2방향(Y), 그리고 제3방향(Z)으로 핸드(52a)를 직선 이동시키고, 제3방향(Z)에 나란한 축을 중심으로 핸드(13a)를 회전시킬 수 있다. 베이스(52c)는 이송 레일(51)에 설치되며, 이송 레일(51)을 따라 이동한다.
이송 챔버(50)의 양측에는 공정 챔버(40)들이 제1방향(X)으로 배치된다. 공정 챔버(40)들은 서로 마주하여 배치된다. 공정 챔버(40)들은 각각 기판 처리가 수행되는 공간을 제공한다. 기판은 반도체 소자 제조공정에 사용되는 웨이퍼 또는 평판 표시 패널을 포함한다. 공정 챔버(40) 내부에는 기판 처리 장치(60)가 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(60)는 기판 처리를 수행한다. 기판 처리 장치(60)는 반도체 소자 또는 평판 표시 패널을 제조하기 위한 다양한 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(60)는 기판 지지부(61)를 포함한다. 기판 지지부(61)는 공정 처리에 제공되는 기판을 지지할 수 있다. 공정 챔버(40)의 일 측벽에는 개구(41)가 형성된다. 개구(41)는 공정 챔버(40)의 내부와 이송 챔버(50)의 내부를 연결하며, 이송 유닛(52)의 핸드(52a)가 공정 챔버(40) 내부로 출입하는 통로를 제공한다. 공정 챔버(40)의 측벽에는(41) 개구(41)를 개폐하는 셔터(미도시)가 설치될 수 있다. 개구(41)가 형성된 측벽과 마주하는 공정 챔버(40)의 타측벽에는 도어(42)가 제공된다. 도어(42)는 작업자가 기판 처리 장치(60)를 점검하는 통로로 제공된다.
계측 유닛(100)은 이송 유닛(52)의 핸드(52a)에 안착되어 공정 챔버(40)들 각각으로 제공된다. 핸드(52a)는 개구(41)를 통해 공정 챔버(40) 내부로 진입하여 계측 유닛(100)을 공정 챔버(40) 내부에 위치시킨다. 계측 유닛(100)은 핸드(52a) 또는 기판 지지부(61)에 설치된 리프트 핀(미도시)들에 의해 기판 지지부(61)에 놓인다.
도 2는 도 1의 계측 유닛을 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 1의 계측 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 계측 유닛(100)은 베이스(110) 및 계측부(120)를 포함한다. 베이스(110)는 기판에 상응하는 형상을 가진다. 기판 처리 장치(60)에서 웨이퍼에 대한 공정 처리를 수행하는 경우, 베이스(110)는 웨이퍼에 상응하는 형상을 가질 수 있다. 베이스(110)은 두께가 얇은 원판으로 제공될 수 있다. 베이스는 웨이퍼에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 베이스(110)는 경량성 재질로 제공될 수 있다. 베이스(110)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 베이스(110)에는 개구(111)가 형성될 수 있다. 개구(111)는 베이스(110)의 전체 무게를 감소시키기 위해 형성된다. 개구(111)는 계측부(120)의 둘레를 따라 복수개 형성될 수 있다.
계측부(120)는 베이스(110)의 상면 중심영역에 설치된다. 계측부(120)는 바디(121), 윈도우(122), 센서(125), 그리고 송신부(126)를 포함한다. 바디(121)는 베이스(110)의 상면에 고정 설치된다. 바디(121)는 원형 판으로 제공될 수 있다. 윈도우(122)는 바디(121)의 일측 영역에 제공된다. 윈도우(122)는 투명 재질로 제공될 수 있다. 윈도우(122)의 내부에는 센서(125)가 장착된다. 센서(125)는 공정 챔버(40)의 내부 환경을 계측한다. 센서(125)는 공정 챔버(40) 내부의 온도 또는 습도를 계측할 수 있다. 또한, 센서(124)는 공정 챔버 내측벽으로 신호를 송신하고, 공정 챔버 내측벽으로부터 반사된 신호를 수신하여, 공정 챔버 내측벽과의 거리를 측정할 수 있다. 센서(125)는 송신부(126)와 연결된다. 센서(125)에서 측정된 데이터는 송신부(126)로 전송되며, 송신부(126)는 전송된 데이터를 수신부(200)에 송신한다. 송신부(126)와 수신부(200)는 무선 통신으로 데이터를 송수신할 수 있다. 송신부(126)는 센서(125)에서 계측된 데이터를 실시간으로 수신부(200)에 전송한다. 송신부(126)에서 전송된 데이터는 수신부(200)의 모니터(210)에 표시된다. 작업자는 모니터(210)에 표시된 데이터를 통하여 공정 챔버(40) 내부 환경을 파악할 수 있다.
이하, 상술한 공정 챔버 모니터링 장치를 이용하여 공정 챔버의 내부 환경을 모니터랑하는 과정을 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 계측 유닛(100)은 카세트(C)에 수납되어 제공된다. 인덱스 로봇(13)은 카세트(C)로부터 계측 유닛(100)을 꺼내어 버퍼 유닛(30)으로 이송한다. 계측 유닛(100)은 이송 유닛(52)에 의해 공정 챔버들로 이송되기 전, 버퍼 유닛(30)에서 잠시 대기한다. 센서(125)는 카세트(C)로부터 버퍼 유닛(30)으로 이송되는 과정에서, 이송 모듈(12) 내부의 온도 및 습도를 측정한다. 또한, 센서(123)는 버퍼 유닛(30)에서 대기하는 동안, 버퍼 유닛(30) 내부의 온도 및 습도를 측정한다. 센서(123)에서 측정된 데이터는 송신부(126)에 전달되고, 무선 통신을 통해 수신부(200)에 수신된다.
버퍼 유닛(30)에 놓인 계측 유닛(100)은 이송 유닛(52)에 의해 어느 하나의 공정 챔버(40)로 이송된다. 계측 유닛(100)은 핸드(52a)가 개구(41)를 통과함으로써 공정 챔버(40) 내부로 제공된다.
도 4는 핸드가 공정 챔버의 개구를 통과하는 과정을 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 핸드(52c)가 개구(41)를 통과하는 동안 센서(125)는 개구(41)의 내측벽을 향하여 신호(S)를 송신한다. 송신된 신호(S)는 개구(41)의 내측벽으로부터 반사되어 다시 센서(125)에 수신된다. 센서(125)는 상술한 신호(S)의 송수신을 통하여 개구(41)의 내측벽과의 거리를 측정한다.
측정된 데이터는 송신부(126)에 전달되고, 무선 통신을 통해 수신부(200)에 수신된다. 수신된 데이터는 모니터(210)에 표시된다. 작업자는 모니터(210)에 표시된 데이터를 통하여 개구(41)에 대한 핸드(52c)의 얼라인 상태를 판단한다. 측정된 데이터가 기설정된 범위에 해당하지 않는 경우, 개구(41)에 대한 핸드(52c)의 위치가 잘못된 것으로 판단한다. 상술한 개구(41)와 핸드(52c)의 거리 측정을 통하여, 핸드(52c)가 개구(41)로 진입하는 과정에서, 핸드(52c)에 놓인 계측 유닛(100)이 개구(41)의 내측벽과 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 공정 챔버(40) 내부에서 기판 처리 공정이 수행되는 경우, 핸드(52c)가 기판을 공정 챔버(400) 내부로 이송하는 과정에서 핸드(52c)에 놓인 기판과 개구(41)의 내측벽과의 충돌을 방지할 수 있다.
핸드(52c)에 의해 공정 챔버(40) 내부에 위치된 계측 유닛(100)은 핸드(52c) 또는 리프팅 핀에 의해 기판 지지부(60)에 놓인다. 개구(41)는 셔터(미도시)에 의해 차단되어 공정 챔버(40) 내부는 밀폐된다. 센서(125)는 계측 유닛(100)이 기판 지지부(61)에 놓이는 동안, 공정 챔버(40) 내부의 온도 및 습도를 측정한다. 측정된 데이터는 송신부(126)에 전달된 후, 무선 통신으로 수신부(200)에 실시간으로 전송된다. 센서(125)는 공정 챔버(40) 내에서 기판 처리 공정이 수행되는 환경과 동일한 환경에서 공정 챔버(40) 내부의 온도 및 습도를 측정하므로, 작업자는 기판 처리 공정이 수행되는 환경을 간접적으로 모니터링 할 수 있다.
공정 챔버(40)의 내부 환경 측정이 완료되면, 계측 유닛(100)은 핸드(52c)에 안착되어, 다른 하나의 공정 챔버(40)로 이송된다. 계측 유닛(100)은 다른 공정 챔버(40)에 제공된 기판 지지부(61)에 놓이며, 센서(125)는 공정 챔버(40)의 내부 환경을 측정한다. 이와 같이, 이송 유닛(52)에 의해 계측 유닛(100)은 공정 챔버(40)들 각각으로 순차적으로 이송되며, 공정 챔버(40)들의 내부 환경을 측정할 수 있다. 그리고, 측정된 데이터는 실시간으로 모니터(210)에 표시되므로, 작업자는 공정 챔버(40)들의 내부환경을 모니터링 할 수 있다.
상술한 공정 챔버(40)의 내부 환경 계측은 상기 공정 챔버(40)들 내에 기판 처리 장치(60)들이 설치된 후 이루어질 수 있다. 또한, 상기 계측 과정은 공정 챔버(40) 내에서 기판 처리 공정이 수행되기 이전에 이루어질 수 있다. 기판 처리 공정 전에 공정 챔버(40)들의 내부 환경을 측정하고, 측정된 데이터를 토대로 공정 챔버(40)들의 내부 환경이 균일하도록 조절함으로써, 공정 챔버(40)들 각각에서 기판 처리가 균일하게 이루어질 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
40: 공정 챔버 52: 이송 유닛
100: 계측 유닛 110: 베이스
120: 계측부 122: 윈도우
125: 센서 126: 송신부
200: 수신부 210: 모니터

Claims (11)

  1. 기판을 처리하는 복수개의 공정 챔버들;
    상기 공정 챔버의 내부 환경을 계측하는 센서가 장착된 계측 유닛; 및
    각각의 상기 공정 챔버 내부로 상기 계측 유닛을 이송하는 이송 유닛을 포함하되,
    상기 센서는,
    상기 공정 챔버의 내측벽으로 신호를 송신하고, 상기 공정 챔버의 내측벽으로부터 반사된 상기 신호를 수신하여 상기 공정 챔버의 내측벽과의 거리를 측정하는 공정 챔버 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 유닛은
    상기 센서에서 측정된 데이터를 송신하는 송신부를 포함하고,
    상기 장치는
    상기 송신부에서 송신된 데이터를 수신하는 수신부를 더 포함하는 공정 챔버 모니터링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 송신부와 상기 수신부는 무선 통신으로 상기 데이터를 송수신하는 공정 챔버 모니터링 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 계측 유닛은
    베이스; 및
    상기 베이스에 설치되며, 상기 센서가 장착된 계측부를 포함하되,
    상기 베이스는 상기 기판에 상응하는 반경을 가지는 공정 챔버 모니터링 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 공정 챔버 내부의 온도 또는 습도를 더 측정하는 공정 챔버 모니터링 장치.
  7. 기판 처리를 수행하는 공정 챔버들 내부에 계측 유닛을 순차적으로 위치시키고,
    상기 계측 유닛에 장착된 센서가 상기 공정 챔버 내부 환경을 계측하고, 계측된 데이터를 수신부에 송신하되,
    상기 계측 유닛은 이송 유닛의 핸드에 안착되어 상기 공정 챔버들 각각으로 제공되며,
    상기 공정 챔버의 측벽에는 상기 핸드가 출입하는 개구가 형성되며,
    상기 센서는 상기 핸드가 상기 개구를 통과하는 동안, 상기 개구의 내측벽 과 상기 센서 간의 거리를 측정하되,
    상기 센서에서 측정된 거리를 통하여 상기 개구에 대한 상기 핸드의 상대적 위치를 얼라인하는 공정 챔버 모니터링 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 계측 유닛은,
    상기 공정 챔버 내부에 위치된 기판 지지부에 놓여 상기 공정 챔버 내부 환경을 계측하는 공정 챔버 모니터링 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 공정 챔버 내부의 온도 또는 습도를 더 계측하는 공정 챔버 모니터링 방법.
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 개구의 내측벽으로 신호를 발사하고, 상기 개구의 내측벽에서 반사된 신호를 수신하여 상기 개구의 내측벽과 상기 센서 간의 거리를 측정하는 공정 챔버 모니터링 방법.
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