KR102276821B1 - 풉 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

풉 관리 시스템이 개시된다. 풉 관리 시스템은 풉(FOUP) 내부의 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정하는 온습도 센서; 측정된 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 정보를 저장하는 메모리; 및 상기 측정된 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 정보를 송신하는 NFC(Near Field Communication) 태그를 포함한다.

Description

풉 관리 시스템{FOUP MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 설계된 마스크를 웨이퍼에 입히는 팹(FAB) 공정에 사용되는 풉(FOUP)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풉 내부의 온도, 습도를 실시간으로 확인할 수 있고, 풉을 관리할 수 있는 풉 관리 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자의 막질 특성에 영향을 주는 공기 중 분자성 오염물질에 의한 오염방지의 및 감시(Monitoring) 중요성이 크게 증가하고 있다. 알 수 없는 오염의 발생 및 원인 규명되지 않는 불량으로 생산량 저하가 되고 있으나, 생산설비 및 벌크 클린룸(Bulk Cleanroom)의 오염 감시(Monitoring) 외에 웨이퍼(Wafer)의 이동(Moving)간 오염 발생에 대한 오염 감시(monitoring)의 경우 현재 풉(FOUP; Front Opening Unified Pod) 구조의 한계로 불가능하다.
풉(FOUP)은 일반적으로 설계된 마스크를 웨이퍼에 입히는 과정인 FAB 공정에서 사용되는 웨이퍼 캐리어로 30㎚ 이상의 모든 웨이퍼 라인에 사용되고 있다. 풉은 웨이퍼의 밀폐, 반송, 보관, 기밀성, 오염방지 등을 위해 사용된다.
웨이퍼 생산 수율을 위해, 풉 내부에 질소(N2) 가스를 주입하는 N2 퍼지를 진행하고 있고 이는 풉 내부의 습도를 5% 이하로 만들어 흄(Fume) 배출 등을 가능하도록 하기 위함이다.
N2 퍼지는 웨이퍼 표면의 산화 방지, 반도체 공정 과정 중 후 공정 대기 보관 시간 연장, 풉 내의 흄 배출의 효과를 갖고 있다.
일반적으로 풉 내부의 습도를 5% 이하로 만들기 위해 약 12 내지 20LPM(Liter per Minutes)으로, 약 15분간 N2 퍼지를 수행하고 있지만, 현재로서는 풉 내부의 습도 관리 체계가 전혀 없기 때문에 N2 가스 주입 시간으로 풉 내부의 습도를 예상하고 있는 실정이다.
풉은 전량 수입에 의존하고 있는 고가의 제품으로, 보통 라이프 사이클이 3 내지 4년 정도이며 라이프 사이클을 고려하여 전량 교체되고 있고 있다는 문제점이 있다.
이에 따라 풉 내부의 습도를 실시간으로 확인할 수 있고, 풉의 라이프 사이클을 관리할 수 있는 제품 개발이 필요하다.
한국등록특허 제10-1565091호(등록일 2015.10.27.)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 풉 내부의 온도, 습도를 실시간으로 확인할 수 있고, 풉 내부의 온도, 습도에 대한 패턴 분석이 가능하며, 풉의 라이프 사이클을 파악하고 관리할 수 있는 풉 관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 풉 관리 시스템은 풉(FOUP) 내부의 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정하는 온습도 센서; 측정된 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 정보를 저장하는 메모리; 및 상기 측정된 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 정보를 송신하는 NFC(Near Field Communication) 태그를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 풉 관리 시스템은 상기 측정된 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 정보에 기초하여 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 패턴을 분석하는 마이크로 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 메모리는 상기 패턴에 대한 정보를 추가로 저장하며, 상기 NFC 태그는 상기 패턴에 대한 정보를 추가로 송신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 풉 관리 시스템은 상기 NFC 태그로부터 정보를 수신하는 NFC 리더; 및 상기 NFC 리더가 수신한 정보를 모니터링 장치로 송신하는 인터페이스(Interface)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 풉 관리 시스템은 무선충전 방식으로 에너지 하베스팅을 하는 충전모듈을 더 포함할 수 있다.
하나의 실시예로 상기 충전모듈은, 전류에 의한 자기장을 생성하는 제1 코일; 상기 자기장에 의한 유도 기전력에 따른 유도 전류가 생성되는 제2 코일; 상기 제2 코일에서 생성된 유도 전류를 직류로 변환하는 정류기; 및 상기 정류기를 통해 변환된 직류 전류를 직류 전류로 변환하는 DC/DC 컨버터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 풉 관리 시스템은 상기 마이크로 컨트롤러가 상기 저장부에 미리 저장된 기준데이터와 상기 풉 내부의 측정된 온도 및 습도에 대한 정보를 비교하여 상기 풉의 라이프 사이클을 추가로 파악하고, 상기 메모리는 상기 라이프 사이클에 대한 정보를 추가로 저장하며, 상기 NFC 태그는 상기 라이프 사이클에 대한 정보를 추가로 송신할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 풉 내부의 온도, 습도를 실시간으로 확인할 수 있다.
본 발명은 풉 내부의 온도, 습도를 확인할 수 있기 때문에 온도, 습도에 따라 적절한 타이밍에 적절한 양의 N2 퍼지가 가능하다.
본 발명은 가변적 N2 퍼지(Purge)가 가능하기 때문에 N2 퍼지 시간을 절약할 수 있고, N2 퍼지 시 풉 내부에 공급되는 N2의 양을 절약할 수 있다.
본 발명은 풉 내부의 온도, 습도를 측정하여 이를 기준데이터와 비교함으로써 풉의 라이프 사이클 파악이 가능하기 때문에 풉의 라이프 사이클 관리가 가능하다.
본 발명은 별도의 전원을 공급하지 않고 에너지 하베스팅을 통한 구동이 가능하다.
본 발명은 풉 내부의 온도, 습도 측정 데이터에 기초하여 풉의 상태(컨디션)을 확인할 수 있고, 풉 내부의 온도, 습도가 적절하게 유지될 수 있도록 N2 퍼지가 가능하므로 풉 내부에 수용되는 웨이퍼의 오염, 손상 등을 예방할 수 있어 반도체 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풉관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 리더, 인터페이스 및 충전모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충전모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풉관리 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 NFC 리더, 인터페이스 및 충전모듈을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충전모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풉 관리 시스템(1000)은 온습도 센서(100), 메모리(200), NFC(Near Field Communication) 태그(300), 마이크로 컨트롤러(MCU, 400), NFC 리더(500), 인터페이스(Interface, 600) 및 충전모듈(700)을 포함할 수 있다.
온습도 센서(100)는 풉(FOUP) 내부의 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정할 수 있다. 일 예로 온습도 센서(100)는 초단위로 풉 내부의 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정할 수 있다.
온습도 센서(100)의 온도 측정 범위는 -40 내지 125℃이고, 측정 정확도 ±0.5℃(-20 내지 60℃)이며, 습도 측정 범위는 20 내지 80% (Non-Condensing)이고, 측정 정확도 ±5%RH(20 ~ 80%RH, 25℃ 기준)일 수 있다.
온습도 센서(100)는 풉 내부의 온도와 습도를 가장 정확하게 측정할 수 있는 영역에 설치되는 것이 바람직하며, 일 예로 풉 내부의 바닥면 중앙 부분 또는 풉 내부의 상부면 중앙 부분에 설치될 수 있다.
풉은 설비에 의하여 그립(grip)되어 이동하고, 기존의 풉 내에 온습도 센서를 설치하는 경우 공간 상의 제약 등이 있으므로 바닥면 중앙 부분에 설치되는 것이 효과적이다.
온습도 센서(100)를 통하여 측정된 풉 내부의 온도 및 습도 중 하나 이상은 메모리(200)에 저장될 수 있다. 일 예로 메모리(200)로는 EEPROM이 사용될 수 있다.
NFC 태그(300)는 메모리(200)에 측정된 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 정보를 송신할 수 있다.
마이크로 컨트롤러(400)는 측정된 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 정보에 기초하여 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 패턴을 분석할 수 있다. 일 예로 측정된 온도 및 습도의 변화 추이에 대한 패턴을 분석할 수 있다.
추가로, 마이크로 컨트롤러(400)는 풉의 라이프 사이클을 분석할 수 있다. 일 예로 풉 내부에 N2 퍼지가 정상적으로 수행된 경우의 온도 및 습도에 대한 기준 데이터에 기초한 라이프 사이클 분석이 가능하다.
일 예로 정상 풉에 대한 N2 퍼지가 완료된 경우 정상 풉 내부의 온도 및 습도에 대한 데이터와 시간이 경과하면서 정상 풉 내부의 온도 및 습도의 변화 데이터를 측정하여 기준 데이터로 한다. 기준 데이터는 메모리(200)에 저장될 수 있다.
기준 데이터에 기초하여 특정 풉에 대한 N2 퍼지가 완료된 경우 특정 풉의 내부의 온도 및 습도에 대한 데이터와 시간이 경과하면서 특정 풉 내부의 온도 및 습도의 변화 데이터(정보)를 서로 비교한다.
기준데이터와 일정 범위 차이가 있는 경우에는 정상 풉의 라이프 사이클 대비 특정 풉의 라이프 사이클이 줄어드는 것으로 파악할 수 있다. 또한, 다수의 특정 풉에 대한 데이터가 누적되면 라이프 사이클이 정상 풉 대비 정확히 어느 정도(예를 들면, 일 또는 월 단위 등)까지 줄어드는지도 파악이 가능하다.
기준데이터는 메모리(200)에 미리 저장될 수 있다.
위와 같은 풉 내부의 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 패턴과 라이프 사이클에 대한 분석은 AI 기술인 패턴 인식 기법 등을 통해 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
마이크로 컨트롤러(400)를 통해 분석된 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 패턴과 풉의 라이프 사이클에 대한 정보는 메모리(200)에 저장될 수 있다.
메모리(200)에 저장된 정보는 NFC 태그(300)를 통해 송신될 수 있다.
일 예로 온습도 센서(100), 메모리(200), NFC(Near Field Communication) 태그(300), 마이크로 컨트롤러(MCU, 400)와 아래의 충전모듈(700) 중 일부 구성은 풉 내부의 바닥면에 배치될 수 있다.
NFC 리더(500)는 NFC 태그(300)로부터 정보를 수신할 수 있다. 일 예로 NFC 리더(500)는 N2 퍼지 설비에 배치될 수 있다.
인터페이스(600)는 NFC 리더(500)가 수신한 정보를 모니터링 장치로 송신할 수 있다. 일 예로 모니터링 장치는 PC, 스마트폰 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 화면을 통해 시각적으로 정보를 확인할 수 있는 장치를 의미한다.
사용자는 모니터링 장치를 통하여 풉 내부의 온도, 습도, 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 패턴, 풉의 라이프 사이클에 대한 정보를 실시간으로 확인할 수 있다.
일 예로 인터페이스(600)로는 모니터링 장치와 통신이 가능하도록 연결할 수 있는 USB 단자 등이 사용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 통신방식은 저전력 광역 기술인 LPWA 기술이 사용될 수 있고, 예를 들면, NB-IoT, 로라, 시그폭스, 와이선, Ieee802.14.4e tsch 등이 사용될 수 있다.
충전모듈(700)은 무선충전 방식으로 에너지 하베스팅을 할 수 있다.
충전모듈(700)은 코일에서 발생되는 유도 기전력에 따른 유도전류를 이용하여 에너지 하베스팅을 수 있다. 이를 위해 충전모듈(700)은 제1 코일(710), 제2 코일(720), 정류기(730) 및 DC/DC 컨버터(740)을 포함할 수 있다.
제1 코일(710)은 전류에 의한 자기장을 생성할 수 있다. 일 예로 제1 코일은 N2 퍼지 설비에 배치될 수 있다.
제2 코일(720)에서는 자기장에 의한 유도 기전력에 따른 유도 전류 생성되고, 정류기(730)는 제2 코일(720)에서 생성된 유도 전류를 직류로 변환할 수 있다.
DC/DC 컨버터(740)는 정류기(730)를 통해 변환된 직류 전류를 직류 전류로 변환할 수 있다. DC/DC 컨버터(740)를 통해 변환된 직류 전류는 온습도 센서(100), 메모리(200), NFC(Near Field Communication) 태그(300) 및 마이크로 컨트롤러(MCU, 400)를 구동하는 전원으로 사용될 수 있다.
삭제
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1000: 풉 관리 시스템 100: 온습도 센서
200: 메모리 300: NFC 태그
400: 마이크로 컨트롤러(MCU) 500: NFC 리더
600: 인터페이스(Interface) 700: 충전모듈
710: 제1 코일 720: 제2 코일
730: 정류기 740: DC/DC 컨버터

Claims (6)

  1. 풉(FOUP) 내부의 온도 및 습도 중 하나 이상을 측정하는 온습도 센서;
    상기 측정된 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 정보에 기초하여 온도 및 습도 중 하나 이상에 대한 패턴을 분석하는 마이크로 컨트롤러;
    상기 측정된 온도와 습도 및 상기 패턴에 대한 정보를 저장하는 메모리;
    상기 측정된 온도와 습도 및 상기 패턴에 대한 정보 중 하나 이상에 대한 정보를 송신하는 NFC(Near Field Communication) 태그;
    상기 NFC 태그로부터 정보를 수신하는 NFC 리더;
    상기 NFC 리더가 수신한 정보를 모니터링 장치로 송신하는 인터페이스(Interface); 및
    무선충전 방식으로 에너지 하베스팅을 하는 충전모듈을 포함하고,
    상기 충전모듈은,
    전류에 의한 자기장을 생성하는 제1 코일;
    상기 자기장에 의한 유도 기전력에 따른 유도 전류가 생성되는 제2 코일;
    상기 제2 코일에서 생성된 유도 전류를 직류로 변환하는 정류기; 및
    상기 정류기를 통해 변환된 직류 전류를 직류 전류로 변환하는 DC/DC 컨버터를 포함하며,
    상기 마이크로 컨트롤러는 상기 메모리에 미리 저장된 기준데이터(정상 풉에 대한 N2 퍼지가 완료된 경우 상기 정상 풉 내부의 온도 및 습도에 대한 데이터와 시간이 경과하면서 상기 정상 풉 내부의 온도 및 습도의 변화 데이터)와 상기 풉에 대한 N2퍼지가 완료된 경우 상기 풉 내부의 온도 및 습도에 대한 데이터와 시간이 경과하면서 상기 풉 내부의 온도 및 습도의 변화 데이터를 서로 비교하여 상기 풉의 라이프 사이클을 추가로 파악하고,
    상기 메모리는 상기 라이프 사이클에 대한 정보를 추가로 저장하며,
    상기 NFC 태그는 상기 라이프 사이클에 대한 정보를 추가로 송신하고,
    상기 충전모듈을 통해 별도의 배터리를 구비하지 않으면서도 상기 온습도 센서, 마이크로 컨트롤러, 메모리, NFC(Near Field Communication) 태그를 구동시킬 수 있는, 풉 관리 시스템.
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