KR102477005B1 - 웨이퍼 위치 감지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 에어락 챔버의 내부로 반송되는 웨이퍼가 에어락 챔버 내부의 웨이퍼 안착부에 정확히 안착되는 것을 감지하기 위한 웨이퍼 위치 감지 시스템에 있어서, 각기 상기 에어락 챔버의 챔버 커버 내에 마련되어, 상기 웨이퍼 안착부의 외주에 인접하게 분산된 적어도 2개의 감지 위치에서 상기 웨이퍼의 이탈을 감지하는 적어도 2개의 웨이퍼 이탈 감지 센서와, 상기 에어락 챔버의 상기 챔버 커버 내에 마련되어, 상기 웨이퍼 안착부 내부에서 상기 웨이퍼의 안착 여부를 검출하는 웨이퍼 안착 감지 센서와, 상기 웨이퍼 안착 감지 센서에서 상기 웨이퍼의 감지 신호가 발생되고, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 중 어느 하나에서 웨이퍼 이탈 신호가 감지되면, 상기 에어락 챔버 내에서의 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 안착부를 벗어난 것으로 판정하여, 상기 웨이퍼 이송 동작을 정지하고 에어락 챔버의 도어를 개방 상태로 유지하도록 상기 에어락 챔버를 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 웨이퍼 위치 감지 시스템을 제공함으로써, 에어락 챔버 내의 웨이퍼 안착부에 웨이퍼가 정확히 안착되는 것을 판정하여 제어하기 때문에, 웨이퍼의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

웨이퍼 위치 감지 시스템{WAFER POSITION DETECTION SYSTEM}
본 발명은 웨이퍼 위치 감지 시스템에 관한 것으로, 특히 에어락 챔버 내에서 웨이퍼가 정 위치를 벗어났을 때 도어가 닫히지 않도록 하여 웨이퍼의 손상을 방지하는 웨이퍼 위치 감지 시스템에 관한 것이다.
주지하고 있는 바와 같이, 도 1에서 도시된 바와 같은 반도체 가공 설비에서 반도체 가공 설비의 에어락 챔버(airlock chamber)(13-1, 13-2)의 내부는 항상 진공 상태를 유지하여야 하므로, 풉(FOUP)(170)과 챔버(340-1, 340-2, 340-3, 340-4) 간의 웨이퍼 이동 경로 상에는 에어락 챔버(13-1, 13-2)와 같이 대기압과 진공을 반복하여 웨이퍼(W)가 이동하려는 장소의 환경과 일치시키기 위한 공간이 필요하다.
이때, 풉에서 나온 웨이퍼가 에어락 챔버(13-1, 13-2)에 들어가기 전에 공정 챔버(340) 내 정전척(ESC) 위에 정확히 놓이기 위해, 얼라이너(aligner)(160)에서 웨이퍼의 센터를 정확히 맞추어 에어락 챔버(13-1, 13-2)를 통해 공정 챔버(340)로 반송된다. 이후, 웨이퍼는 공정 챔버(340)에서 프로세스를 완료한 후 다시 에어락 챔버(13-1, 13-2)를 통해 풉으로 들어오게 된다.
그러나, 위와 같은 웨이퍼는 풉(17)에서 로봇(150)에 의해 픽업되어 얼라이너(160)를 거쳐 에어락 챔버로 이송되는 과정에서 웨이퍼 슬라이딩이 발생할 수 있으며, 또한, 각 공정 챔버에서 프로세스 진행 후 웨이퍼가 공정 챔버에서 에어락 챔버로 이송하는 과정에서 웨이퍼 슬라이딩이 발생할 수 있다.
위와 같이, 웨이퍼가 슬라이딩될 경우 에어락 챔버의 도어가 닫힐 때 웨이퍼가 깨지거나 틀어진 상태에서 로봇이 운송하여 웨이퍼상 스크래치 등의 손상이 발생할 수 있다.
따라서, 웨이퍼가 깨지거나 웨이퍼에 스크래치(scratch)가 발생하는 것을 방지하기 위해, 종래에는 에어락 챔버 내에서 웨이퍼가 정위치를 벗어났을 때 에어락 챔버의 도어(11, 12)가 닫히지 않도록 인터록 신호를 발생시켜 웨이퍼의 제조 공정이 더 이상 진행되지 않고 정지 상태를 유지하도록 하는 웨이퍼 위치 감지 시스템이 제안되고 있다.
즉, 종래 웨이퍼 위치 감지 시스템에서는 도 2에서 보여지는 바와 같이, 단순히 웨이퍼 안착부의 테두리에 4개의 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a, 120b, 120c, 120d)를 구비하여 4개의 센서 중 어느 하나의 센서에서라도 웨이퍼가 존재하는 것으로 검출되는 경우, 웨이퍼가 이동 중 충격 등에 의해 웨이퍼 안착부에서 이탈한 것으로 감지하고 있다.
그러나, 위와 같은 종래 웨이퍼 위치 감지 시스템에서는 4개의 센서에서 웨이퍼가 검출되지 않는 경우, 웨이퍼가 안착부에 실제로 안착되어 있는 것과, 웨이퍼가 존재하지 않는 것을 구별할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 반도체 제조 공정의 특정 주기마다 에어락 챔버 내에 웨이퍼보다 지름이 큰 에지링이 별도로 투입될 수 있는데, 종래 웨이퍼 위치 감지 시스템의 4개의 센서를 이용하여서는 에지링과 웨이퍼를 구분할 수 없어 에지링의 정상적인 이송 동작에서도 웨이퍼 이탈로 인지하게 되는 문제점이 있었다.
한편, 위와 같은 에지링은 식각 공정 챔버로 웨이퍼가 투입되어 웨이퍼에 대한 식각 공정이 이루어질 때, 웨이퍼의 하부에서 웨이퍼를 고정시키는 역할을 수행하는 것으로, 예전에는 에지링의 사용 주기가 다되면 웨지링의 교체를 위해 챔버를 개방해서 작업자가 직접 수작업으로 교체하여야 하였지만, 현재는 에지링의 교체 주기가 되면, 에지링에 대해서도 웨이퍼와 마찬가지로 로봇이 챔버에서 교체 대상 에지링을 가져 가고, 새로운 에지링을 에어락 챔버를 통해 식각 공정 챔버로 이송하고 있다.
즉, 위와 같이 에지링이 교체를 위해 에어락 챔버로 이송되는 경우, 종래의 웨이퍼 위치 감지 시스템에 구현된 4개의 센서로는 에지링이 감지된 것인지 웨이퍼의 이탈이 감지된 것인지를 판단할 수 없었기 때문에, 에지링에 대해 웨이퍼 이탈로 감지하여 공정을 정지시켜 생산 효율을 저하시키는 문제가 있었다.
등록특허 제10-2126390호(등록일자 2020년06월18일)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 4개의 센서에서 웨이퍼가 검출되지 않는 경우, 웨이퍼가 정확하게 안착되어서 그런것인지, 웨이퍼가 존재하지 않아서 그런 것인지를 정확히 구별할 수 있도록 하여, 에지링의 감지를 웨이퍼의 이탈로 판단하여 공정 챔버가 오작동을 수행하는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 위치 감지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 목적을 달성하기 위한 일환으로서, 에어락 챔버의 내부로 반송되는 웨이퍼가 에어락 챔버 내부의 웨이퍼 안착부에 정확히 안착되는 것을 감지하기 위한 웨이퍼 위치 감지 시스템에 있어서, 각기 상기 에어락 챔버의 챔버 커버 내에 마련되어, 상기 웨이퍼 안착부의 외주에 인접하게 분산된 적어도 2개의 감지 위치에서 상기 웨이퍼의 이탈을 감지하는 적어도 2개의 웨이퍼 이탈 감지 센서와, 상기 에어락 챔버의 상기 챔버 커버 내에 마련되어, 상기 웨이퍼 안착부 내부에서 상기 웨이퍼의 안착 여부를 검출하는 웨이퍼 안착 감지 센서와, 상기 웨이퍼 안착 감지 센서에서 상기 웨이퍼의 감지 신호가 발생되고, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 중 어느 하나에서 웨이퍼 이탈 신호가 감지되면, 상기 에어락 챔버 내에서의 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 안착부를 벗어난 것으로 판정하여, 상기 웨이퍼 이송 동작을 정지하고 에어락 챔버의 도어를 개방 상태로 유지하도록 상기 에어락 챔버를 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 웨이퍼 위치 감지 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 목적을 달성하기 위한 일환으로서, 상술한 실시예에 있어서, 웨이퍼 위치 감지 시스템의 동작 상태에 대한 정보를 표시하는 화면 표시부를 더 포함하되, 상기 시스템 제어부는, 상기 웨이퍼 안착 감지 센서에서 상기 웨이퍼의 감지 신호가 발생되고, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 중 어느 하나에서 웨이퍼 이탈 신호가 감지되면, 상기 에어락 챔버 내에서의 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 안착부를 벗어난 것으로 판정하여, 상기 화면 표시부에 웨이퍼 이탈 경고를 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 감지 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 목적을 달성하기 위한 일환으로 제고서, 상술한 실시예에 있어서, 웨이퍼 위치 감지 시스템의 동작 상태에 대한 정보를 소리로 출력하는 음성 출력부를 더 포함하되, 상기 웨이퍼 안착 감지 센서에서 상기 웨이퍼의 감지 신호가 발생되고, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 중 어느 하나에서 웨이퍼 이탈 신호가 감지되면, 상기 에어락 챔버 내에서의 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 안착부를 벗어난 것으로 판정하여, 상기 음성 출력부에 웨이퍼 이탈 경고 음성 또는 비상 경고음을 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 감지 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 목적을 달성하기 위한 일환으로서, 상술한 실시예에 있어서, 상기 시스템 제어부는, 상기 웨이퍼 안착 감지 센서에서 상기 웨이퍼의 감지 신호가 발생되고, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 모두에서 웨이퍼 이탈 신호가 감지되지 않으면, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 안착부의 정위치에 안착된 것으로 판단하여, 상기 에어락 챔버의 도어를 폐쇄후 이송 모드를 유지하도록 상기 에어락 챔버를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 감지 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 목적을 달성하기 위한 일환으로서, 상술한 실시예에 있어서, 상기 시스템 제어부는, 상기 웨이퍼 안착 감지 센서에서 상기 웨이퍼의 비감지 신호가 발생되면, 상기 센서의 구동을 정지하고, 상기 에어락 챔버의 도어를 폐쇄후 이송 모드를 유지하도록 상기 에어락 챔버를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 감지 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 목적을 달성하기 위한 일환으로서, 상술한 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서는, 상기 웨이퍼 안착부의 외주에 인접하게 분산배치된 적어도 2개의 웨이퍼 이탈 감지용 수광 소자와, 상기 웨이퍼 이탈 감지용 수광 소자에 각기 대응하여 상기 챔버 커버에 분산 배치된 적어도 2개의 웨이퍼 이탈 감지용 발광 소자를 포함하여 이루어지고, 상기 시스템 제어부는, 상기 적어도 2개의 웨이퍼 이탈 감지용 수광 소자에서 각기 검출된 광량의 차이가 기설정된 범위 이상이면, 웨이퍼 이탈 신호로 판정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 감지 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 목적을 달성하기 위한 일환으로서, 상술한 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서는, 상기 웨이퍼 안착부의 외주에 인접하게 분산된 적어도 2개의 감지 위치에 각기 광을 조사하고 그 반사되는 광을 검출하는 광 센서로 이루어지고, 상기 시스템 제어부는, 이전 반사광 검출량과 현재 반사광 검출량의 차이가 기설정된 범위 이상이면, 웨이퍼 이탈 신호로 판정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 감지 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 목적을 달성하기 위한 일환으로서, 상술한 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼 안착 감지 센서는, 상기 웨이퍼 안착부 내부의 소정 위치에 표면이 노출되게 매립된 웨이퍼 안착 감지용 수광 소자와, 상기 웨이퍼 안착 감지용 수광 소자에 대응하여 상기 챔버 커버에 배치된 웨이퍼 안착 감지용 발광 소자를 포함하여 이루어지며, 상기 시스템 제어부는, 상기 웨이퍼 안착 감지용 수광 소자에서 이전에 수광된 양과 현재 수광된 양의 차이가 기설정된 범위 이상이면, 웨이퍼 감지 신호로 판정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 감지 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는, 상술한 목적을 달성하기 위한 일환으로서, 상술한 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼 안착 감지 센서는, 상기 웨이퍼 안착부의 내부에 광을 조사하고 그 반사되는 광을 검출하는 광 센서로 이루어지고, 상기 시스템 제어부는, 이전 반사광 검출량과 현재 반사광 검출량의 차이가 기설정된 범위 내이면 웨이퍼 감지 신호로 판정하고, 기설정된 범위 이상이면 웨이퍼 비감지 신호로 판정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 감지 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템에 의하면, 4개의 센서에서 웨이퍼가 검출되지 않는 경우, 웨이퍼가 정확하게 안착되어서 그런것인지, 웨이퍼가 존재하지 않아서 그런 것인지를 정확히 구별할 수 있도록 하여, 에지링의 감지를 웨이퍼의 이탈로 판단하여 공정 챔버가 오작동을 수행하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 생산 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도면을 사용하여 본 실시예를 더 상세하게 설명하기 전에, 도면 및 상세한 설명에서 동일한 요소, 그리고 동일한 기능 및/또는 동일한 기술적 또는 물리적 효과를 갖는 요소는, 동일한 참조 번호를 부여하거나 동일한 명칭으로 식별하며, 다른 실시예에서 도시 또는 설명된 요소 및 그 기능의 설명은 서로 교환 가능하거나 다른 실시예에서 서로 적용될 수 있다. 또한, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였다.
도 1은 본 발명이 적용되는 에어락 챔버와 공정 챔버가 포함되는 반도체 장비의 전체 구성을 예시한 시스템 구성도이다.
도 2는 웨이퍼가 웨이퍼 안착부를 이탈한 상태를 도시한 예시도이다.
도 3은 웨이퍼 이탈 감지 센서에서 에지링이 검출되는 것을 도시한 예시도이다.
웨이퍼 이탈 감지 센서에서 에지링이 검출되는 예를 도시한 예시도이다.
도 4는 웨이퍼가 웨이퍼 안착부의 정위치에 안착된 상태를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에어락 챔버의 구조를 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템의 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템의 동작 과정을 설명하기 위해 예시적으로 도시한 상세 흐름도이다.
아래에서는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하지만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
먼저, 명세서 전체에서, "실시예"라는 용어는 예시, 사례 또는 도해의 역할을 하는 것을 의미한다.
어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 "다른 소자를 사이에 두고 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
또한, 명세서에서 사용되는 '부(部)'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA나 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부'들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명이 적용되는 에어락 챔버와 공정 챔버가 포함되는 반도체 장비의 전체 구성을 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명이 적용되는 에어락 챔버와 공정 챔버가 포함되는 반도체 장비의 전체 구성을 예시한 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 중앙에 다각형 구조, 예컨대 6각형 구조의 VTM(Vaccum Transfer Module, 300)이 설치되고, VTM(300)의 각 면에는 복수의 공정 챔버(340-1~340-4)와 에어락 챔버(13-1, 13-2)가 설치될 수 있다. 에어락 챔버(13-1, 13-2)는 EFEM(Environment Front End Module, 320)과 연계하여 웨이퍼 반송 공정을 진행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 6각형 구조의 VTM(300)이 설치된 경우를 예시한 바, VTM(300)의 4개 면에는 각각 4개의 공정 챔버(340-1~340-4)가 설치되고, 2개 면에는 각각 2개의 에어락 챔버(13-1, 13-2)가 설치될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에어락 챔버의 구조를 설명하면 다음과 같다. 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에어락 챔버의 구조를 도시한 예시도이다. 도 5에서는 웨이퍼 배치 및 웨이퍼 이탈 감지 센서의 구성을 명확하게 하기 위해 에어락 챔버의 좌우에 배치된 도어는 도시 생략하였다.
에어락 챔버(13)는 내부 바닥에 웨이퍼 안착부(10)가 형성되어 있고, 좌우측에는 웨이퍼나 에지링이 운반되기 위한 도어(11, 12)가 마련되어 있으며, 상부에는 에어락 챔버(13)를 개방하는 챔버 커버(13c)가 마련되어 있다. 이때, 챔버 커버(13c)의 안쪽 면에는 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d) 및 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)가 형성되어 있다. 이러한 에어락 챔버(13)의 측면에 웨이퍼가 출입하도록 형성된 챔버 도어는 도어가 닫히면 에어락 챔버(13)의 내부에서 공정이 진행되며, 도어가 열리면 에어락 챔버(13)의 내부에서 공정이 중지된다. 본 발명에서의 웨이퍼 유지부(10)와 웨이퍼(W), 그리고 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d) 및 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)의 구조를 보다 명확히 하기 위해서, 챔버 도어는 도시 생략하였다.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서의 에어락 챔버는 다각형 구조의 반도체 장비, 예컨대 도 1에 도시된 VTM(Vaccum Transfer Module)에 용이하게 연결될 수 있도록 사다리꼴 형상으로 제작될 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템의 블록 구성도이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템은, 도 1에 도시된 반도체 제조 장치, 예컨대 VTM(Vaccum Transfer Module)에서 웨이퍼(W)가 각 공정 챔버(340)로 이송되기 전에 진공 상태 환경을 만드는 전처리 챔버인 에어락 챔버(13)로 진입하였을 때, 이송 로봇에 의해 이송된 웨이퍼(W)가 웨이퍼 안착부(10)에 정확하게 안착되었는지를 검사하는 것이다.
이러한 웨이퍼 감지 시스템은, 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a), 제 2 웨이퍼 이탈 감지 센서(120b), 제 3 웨이퍼 이탈 감지 센서(120c), 제 1 웨이퍼 이탈 감지 센서(120d)의 4개의 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d), 1개의 웨이퍼 안착 감지 센서(120e), 시스템 제어부(200), 도어 개폐부(250), 화면 표시부(400), 음성 출력부(500), 웨이퍼 위치 교정부(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시예에서는, 4개의 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)를 예로 들었지만, 이탈 감지 센서는 필요에 따라, 예컨대 요구되는 이탈 감지 정확도에 따라 2개 내지 8개 이상의 다수 개로 형성될 수도 있다.
또한, 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)는 웨이퍼 안착부(10)의 외주에 인접하게 분산배치된 적어도 4개의 웨이퍼 이탈 감지용 수광 소자(미도시)와, 웨이퍼 이탈 감지용 수광 소자에 각기 대응하여 챔버 커버(12c)에 분산 배치된 4개의 웨이퍼 이탈 감지용 발광 소자를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)는 웨이퍼 안착부(10)의 외주에 인접하게 분산된 적어도 2개의 감지 위치에 각기 광을 조사하고 그 반사되는 광을 검출하는 광 센서로 이루어질 수도 있다.
마찬가지로, 웨이퍼 안착 감지 센서(120e) 역시 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)와 마찬가지로, 웨이퍼 안착부(10) 내부의 소정 위치에 표면이 노출되게 매립된 웨이퍼 안착 감지용 수광 소자와, 웨이퍼 안착 감지용 수광 소자에 대응하여 챔버 커버(13c)에 배치된 웨이퍼 안착 감지용 발광 소자로 구성될 수도 있으며, 웨이퍼 안착부(10) 내부에 광을 조사하고 그 반사되는 광을 검출하는 광 센서로 이루어질 수도 있다. 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)는 웨이퍼(W)가 웨이퍼 안착부(10)에 감지되는 지를 전방향에서 고르게 감지하기 위해서 웨이퍼 안착부(10)의 중앙에 위치하는 것이 바람직하지만, 설계 및 구조에 따라 웨이퍼 안착부(10)의 내부라면 웨이퍼 안착부(10)의 테두리에 치우치지만 않는다면 어느 위치나 배치가능하다.
시스템 제어부(200)는, 먼저 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)로부터의 감지 신호에 근거하여, 웨이퍼 이탈 신호인지 여부를 판정할 수 있다. 즉, 4개의 웨이퍼 이탈 감지용 수광 소자에서 각기 검출된 광량, 또는 반사된 광을 검출한 광량의 차이가 기설정된 범위 이상이면, 웨이퍼 이탈 신호로 판정할 수 있다. 예컨대, 제 4 웨이퍼 이탈 감지 센서(120d)에서 수광된 광량이 제 1 ～ 제 3 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120c)에서 수광된 광량보다 10% 이상 적을 경우, 시스템 제어부(200)는 제 4 웨이퍼 이탈 감지 센서(120d) 방향으로 웨이퍼가 이탈된 것으로 판정할 수 있다. 이때, 제 4 웨이퍼 이탈 감지 센서(120d)에서 수광된 광량과 제 1 ～ 제 3 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120c)에서 수광된 광량의 차이는, 웨이퍼(W)가 제 4 웨이퍼 이탈 감지 센서(120d)에 의해 감지되는 부분과 겹치는 범위에 따라 그 차이가 더 커지게 되어, 이탈 정도도 판정될 수 있다.
또한, 시스템 제어부(200)는, 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)에 근거하여, 웨이퍼 안착부(10)에 웨이퍼(W)가 안착되는지 에지링(30)이 안착되는지 판정할 수 있다. 즉, 웨이퍼 안착 감지용 수광 소자에서 이전에 수광된 양과 현재 수광된 양의 차이가 기설정된 범위 이상이면, 웨이퍼 감지 신호로 판정하거나, 이전 반사광 검출량과 현재 반사광 검출량의 차이가 기설정된 범위 내이면 웨이퍼 감지 신호로 판정하고, 기설정된 범위 이상이면 웨이퍼 비감지 신호로 판정할 수 있다. 이때, 비감지 신호가 검출되는 데도 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)에서 웨이퍼 이탈 감지 신호가 발생되면, 에지링(30)이라고 판정할 수 있다. 여기에서, 비감지 신호가 검출되면, 시스템 제어부(200)는 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d) 및 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)의 구동을 정지하고, 에어락 챔버(13)의 도어를 폐쇄후 이송 모드를 유지하도록 에어락 챔버(13)를 제어한다. 즉, 에지링(30)이므로 웨이퍼의 안착 여부를 판정할 필요가 없기 때문에, 각 센서의 구동을 중지하여, 전력 저감을 도모하고, 불필요한 오류나 이탈 감지에 의한 작업 중지로 작업 효율을 저하시키는 것을 방지할 수 있다.
한편, 시스템 제어부(200)는 상술한 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)와 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)의 감지 결과에 근거하여, 에어락 챔버(13)의 도어를 개폐할지와 이송을 유지할지 여부를 결정할 수 있다. 이해를 돕기 위해 하기의 표 1을 참조하면, 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)와 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)의 감지 결과에 근거한 시스템 제어부(200)의 제어에 대해 보다 명확히 이해할 수 있을 것이다.
위치 안착 센서 위치 이탈 센서 이송 모드 도어락 챔버 도어 비고
감지 감지 중지 개방 경보
감지 비감지 유지 폐쇄
비감지 감지 유지 폐쇄 센서 구동 중지
비감지 비감지 유지 폐쇄 센서 구동 중지
도어 개폐부(250)는 시스템 제어부(200)의 제어에 따라 에어락 챔버(airlock chamber)(13)의 출입구를 단속하는 도어를 구동하여, 개방 또는 폐쇄시킨다. 챔버 도어(미도시)가 개방된 상태에서 풉(FOUP)에서 나온 웨이퍼(wafer)가 웨이퍼 반송 로봇에 의해 에어락 챔버의 내부로 반송된다.
화면 디스플레이부(400)는 LCD, LED, 또는 ULED와 같은 디스플레이 화면으로 구성되어, 시스템 제어부(200)의 제어에 따른 반도체 장비의 구동 관련 정보를 표시할 수 있으며 특히 웨이퍼의 이탈 발생시 즉, 웨이퍼(W)를 에어락 챔버(13) 내로 반송시, 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)와 웨이퍼 안착 감지 센서(120e) 모두 신호가 감지될 때, 시스템 제어부(200)의 제어에 의해, 웨이퍼 이탈 경보 메시지를 표시할 수 있다. 이는 보다 간략하게, LED 등과 같은 비상등으로 구성되어 웨이퍼 이탈 발생시 점등되거나 점멸되어 시스템 운영자 또는 작업자에게 웨이퍼 이탈 상황을 알릴 수 있다.
음성 송출부(500)는 스피커, 부저, 싸이렌 등으로 구성되어, 웨이퍼 이탈 발생시 비상 음성 메시지 또는 경보음을 발생하여 시스템 운영자 또는 작업자에게 웨이퍼 이탈 상황을 알릴 수 있다.
웨이퍼 위치 교정부(600)는 시스템 제어부(200)의 제어에 따라 웨이퍼 안착부를 진동시켜 웨이퍼 안착부상 웨이퍼가 이탈된 상태인 경우, 안착부상 이탈된 웨이퍼가 안착부의 진동에 의해 위치가 교정되도록 한다. 이에 따라, 안착부상 웨이퍼가 심하게 이탈되지 않은 경우 웨이퍼가 안착부에 정위치되도록 할 수 있다.
시스템 제어부(200)는 웨이퍼 이탈 신호가 감지되면, 웨이퍼 위치 교정부를 제어하여 안착부를 진동시키는 것을 통해 이탈된 웨이퍼의 위치를 교정시킨 후, 다시 상기 웨이퍼 이탈 신호가 감지되는지 여부를 검사한다.
이때, 위와 같은 위치 교정을 통해 웨이퍼가 안착부에 정위치되어 웨이퍼 이탈 감지 센서 모두에서 웨이퍼 이탈 신호가 감지되지 않는 경우, 시스템 제어부(200)는 위치 교정을 통해 웨이퍼가 웨이퍼 안착부의 정위치에 안착된 것으로 판단하여, 에어락 챔버의 도어를 폐쇄후 이송 모드를 유지하도록 에어락 챔버를 제어할 수 있다.
본 발명에서는 상술한 웨이퍼 위치 감지 시스템에 의해, 에어락 챔버(13)의 상부 커버(13c)에 마련되는 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)와 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)에 의해, 각종 반도체 공정(예: 식각공정 등) 챔버로 이동되기 전에 에어락 챔버(13)로 이송된 웨이퍼(W)가 웨이퍼 안착부(10)에 정확히 안착되었는지를 검사해서, 정확하게 안착되지 않은 경우 에어락 챔버(13)의 도어가 닫히지 않도록함으로써, 웨이퍼 안착부(10)에 정확히 안착되지 못한 웨이퍼(W)가 각종 공정 챔버(340)로 이동되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 웨이퍼의 파손 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서는, 시스템 제어부(200)가 필요에 따라 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d)와 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)를 구동하거나 구동 정지할 수 있다. 그 결과 불필요한 오류 신호나 감지 신호의 발생을 억제하여, 불필요한 공정 중지로 인한 작업 효율 저하를 방지할 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 중심으로 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 도 2는 웨이퍼가 웨이퍼 안착부를 이탈한 상태를 도시한 예시도이고, 도 3은 웨이퍼 이탈 감지 센서에서 에지링이 검출되는 예를 도시한 예시도이고, 도 4는 웨이퍼가 웨이퍼 안착부의 정위치에 안착된 상태를 도시한 예시도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에어락 챔버의 구조를 도시한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템의 블록 구성도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템의 동작 과정을 설명하기 위해 예시적으로 도시한 상세 흐름도이다.
먼저, 시스템 제어부(200)는 도어 개폐부(250)를 제어하여 에어락 챔버의 도어를 개방한다(S110).
S110 단계의 도어가 개방된 상태에서, 시스템 제어부(200)의 제어에 의해 풉(FOUP)에서 나온 웨이퍼(W)가 에어락 챔버 내로 이송된다(S120).
S120 단계에서 에어락 챔버 내로 이송된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 안착부(10)의 정위치에 안착된다(S130).
S130 단계에서, 시스템 제어부(200)는 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)에서 웨이퍼 감지 신호가 발생하는지를 판정한다(S140). 예컨대, 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)에서 웨이퍼 안착부(10)를 향해 빛을 조사한 후, 반사되는 반사광을 수광하여, 그 수광된 광량이 이전에 수광된 광량과 기설정된 범위 이상 차이가 나는지를 판정하여, 현재 수광된 광량이 이전에 수광된 광량보다 기설정된 범위 이상 차이가 발생하면 웨이퍼 감지 신호로서 판단하고, 현재 수광된 광량이 이전에 수광된 광량과 같거나 기설정된 범위 이내의 차이가 발생하면 웨이퍼 비감지 신호로서 판단한다.
S140 단계에서, 웨이퍼 감지 신호가 발생하면, 시스템 제어부(200)는 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d) 중 어느 하나에서 웨이퍼 이탈 감지 신호가 발생되는지, 예를 들어, 4개의 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d) 중 어느 하나에서 나머지 세개의 센서와 다른 값이 감지되는지를 판정한다(S150).
S150 단계의 판단 결과, 웨이퍼 이탈 감지 신호가 발생되면, 즉, 4개의 웨이퍼 이탈 감지 센서(120a～120d) 중 어느 하나에서 나머지 세개의 센서와 다른 값이 감지되면, 시스템 제어부(200)는 웨이퍼(W)가 도 2에 도시된 바와 같이 정위치에서 이탈한 것으로 판정하여(S160A), 도어 개폐부(250)를 제어하여 에어락 챔버(13)의 도어를 개방하고, 이송을 중지한 채 후속 조치를 대기한다(S160B).
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 S160A 단계에서 웨이퍼가 정위치에서 이탈한 것으로 판정되면, 시스템 제어부(200)는 화면 표시부(400)를 제어하여 웨이퍼 이탈이 발생했다는 것을 화면 표시부(400)에 표시할 수 있다. 또한, 화면 표시부(400) 대신에 경보등과 같은 램프를 켜거나, 점멸시켜 웨이퍼 이탈 발생을 시스템 운용자나 작업자에게 알릴 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서는 S160A 단계에서 웨이퍼가 정위치에서 이탈한 것으로 판정되면, 시스템 제어부(200)는 음성 출력부(500)를 제어하여 웨이퍼 이탈 경보 메시지를 음성으로 출력할 수 있다. 또한, 음성 출력부(500) 대신에 부저나 싸이렌 등으로 경보음을 송출하여 시스템 운용자나 작업자에게 알릴 수 있다.
한편, S150 단계에서, 웨이퍼 이탈 감지 신호가 발생되지 않으면, 시스템 제어부(200)는 웨이퍼(W)가 도 4에 도시된 바와 같이 웨이퍼 안착부(10)의 정위치에 안착된 것으로 판정하고(S170A), 도어 개폐부(250)를 제어하여 에어락 챔버(13)의 도어를 폐쇄하고, 이송 모드를 유지한다(S170B).
다른 한편, S140 단계에서, 웨이퍼 비감지 신호가 발생되면, 시스템 제어부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼(W)가 아니라 에지링(30)이 감지된 것으로 판정하여, 센서 구동을 중지(S180)을 중지하고 후속 작업을 이행한다(S180). S180 단계에서와 같이 웨이퍼 안착 감지 센서(120e)에서 웨이퍼 비감지 신호가 발생되며, 시스템 제어부는 에지링(30)이라고 판정하여 센서 구동을 중지하므로, 불필요한 신호 감지에 의해 공정이 중단되어 작업 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상술한 과정은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 위치 감지 시스템에 대한 이해를 돕기 위해, 그 동작의 일 예를 예시적으로 설명한 것으로서, 그 순서가 변환되거나, 특정 단계가 배제되거나, 다른 단계들이 추가로 더 포함되어, 다양하게 변형 실시될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
W : 웨이퍼
10 : 웨이퍼 안착부
11, 12 : 도어
13(13-1, 13-2) : 에어락 챔버
13c : 챔버 커버
30 : 에지링
100 : 센서부
120a～120d : 웨이퍼 이탈 감지 센서
120e : 웨이퍼 안착 감지 센서
340(340-1～340-4) : 공정 챔버
200 : 시스템 제어부
250 : 도어 개폐부
400 : 화면 표시부
500 : 음성 출력부

Claims (10)

  1. 에어락 챔버의 내부로 반송되는 웨이퍼가 에어락 챔버 내부의 웨이퍼 안착부에 정확히 안착되는 것을 감지하기 위한 웨이퍼 위치 감지 시스템에 있어서,
    각기 상기 에어락 챔버의 챔버 커버 내에 마련되어, 상기 웨이퍼 안착부의 외주에 인접하게 분산된 적어도 2개의 감지 위치에서 상기 웨이퍼의 이탈을 감지하는 적어도 2개의 웨이퍼 이탈 감지 센서와,
    상기 에어락 챔버의 상기 챔버 커버 내에 마련되어, 상기 웨이퍼 안착부 내부에서 상기 웨이퍼의 안착 여부를 검출하는 웨이퍼 안착 감지 센서와,
    상기 웨이퍼 안착부를 진동시켜 이탈된 웨이퍼의 상기 안착부상 위치를 교정시키는 웨이퍼 위치 교정부와,
    상기 웨이퍼 위치 감지 시스템의 동작 상태에 대한 정보를 표시하는 화면 표시부와,
    상기 웨이퍼 위치 감지 시스템의 동작 상태에 대한 정보를 소리로 출력하는 음성 출력부와,
    시스템 제어부를 포함하며,
    상기 시스템 제어부는,
    ⅰ) 상기 웨이퍼 안착 감지 센서에서 상기 웨이퍼의 감지 신호가 발생되고, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 모두에서 웨이퍼 이탈 신호가 감지되지 않으면, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 안착부의 정위치에 안착된 것으로 판단하여, 상기 에어락 챔버의 도어를 폐쇄후 이송 모드를 유지하도록 상기 에어락 챔버를 제어하고,
    ⅱ) 상기 웨이퍼 안착 감지 센서에서 상기 웨이퍼의 감지 신호가 발생되고, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 중 어느 하나에서 웨이퍼 이탈 신호가 감지되면, 상기 에어락 챔버 내에서의 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 안착부를 벗어난 것으로 판정하여, 상기 웨이퍼 위치 교정부를 제어하여 이탈된 웨이퍼의 위치를 교정시킨 후, 다시 상기 웨이퍼 이탈 신호가 감지되는지 여부를 검사하고, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 모두에서 웨이퍼 이탈 신호가 감지되지 않으면, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼 안착부의 정위치에 안착된 것으로 판단하여, 상기 에어락 챔버의 도어를 폐쇄 후 이송 모드를 유지하도록 상기 에어락 챔버를 제어하며, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 중 어느 하나라도 웨이퍼 이탈 신호가 감지되면, 상기 화면 표시부에 웨이퍼 이탈 경고를 표시하고, 상기 음성 출력부에 웨이퍼 이탈 경고 음성 또는 비상 경고음을 표시함과 아울러 상기 웨이퍼 이송 동작을 정지하고 상기 에어락 챔버의 도어를 개방 상태로 유지하도록 상기 에어락 챔버를 제어하며,
    ⅲ) 상기 웨이퍼 안착 감지 센서에서 상기 웨이퍼의 감지 신호가 검출되지 않는 데도 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 모두에서 웨이퍼 이탈 감지 신호가 발생되면, 에지링이라고 판정하고, 상기 에지링 신호가 검출되면, 상기 웨이퍼 이탈 감지 센서 및 웨이퍼 안착 감지 센서의 구동을 정지하고, 상기 에어락 챔버의 도어를 폐쇄후 이송 모드를 유지하도록 상기 에어락 챔버를 제어함으로써 전력 저감을 도모하고, 불필요한 오류나 이탈 감지에 의한 작업 중지로 작업 효율이 저하되는 것을 방지하며,
    상기 웨이퍼 이탈 감지 센서는,
    상기 웨이퍼 안착부의 외주에 인접하게 분산배치된 적어도 2개의 웨이퍼 이탈 감지용 수광 소자와,
    상기 웨이퍼 이탈 감지용 수광 소자에 각기 대응하여 상기 챔버 커버에 분산 배치된 적어도 2개의 웨이퍼 이탈 감지용 발광 소자를 포함하여 이루어지고,
    상기 시스템 제어부는, 상기 적어도 2개의 웨이퍼 이탈 감지용 수광 소자에서 각기 검출된 광량의 차이가 기설정된 범위 이상이면, 웨이퍼 이탈 신호로 판정하며,
    상기 웨이퍼 이탈 감지 센서는,
    상기 웨이퍼 안착부의 외주에 인접하게 분산된 적어도 2개의 감지 위치에 각기 광을 조사하고 그 반사되는 광을 검출하는 광 센서로 이루어지고,
    상기 시스템 제어부는, 이전 반사광 검출량과 현재 반사광 검출량의 차이가 기설정된 범위 이상이면, 웨이퍼 이탈 신호로 판정하며,
    상기 웨이퍼 안착 감지 센서는,
    상기 웨이퍼 안착부 내부의 소정 위치에 표면이 노출되게 매립된 웨이퍼 안착 감지용 수광 소자와,
    상기 웨이퍼 안착 감지용 수광 소자에 대응하여 상기 챔버 커버에 배치된 웨이퍼 안착 감지용 발광 소자를 포함하여 이루어지며,
    상기 시스템 제어부는, 상기 웨이퍼 안착 감지용 수광 소자에서 이전에 수광된 양과 현재 수광된 양의 차이가 기설정된 범위 이상이면, 웨이퍼 감지 신호로 판정하며,
    상기 웨이퍼 안착 감지 센서는,
    상기 웨이퍼 안착부의 내부에 광을 조사하고 그 반사되는 광을 검출하는 광 센서로 이루어지고,
    상기 시스템 제어부는, 이전 반사광 검출량과 현재 반사광 검출량의 차이가 기설정된 범위 내이면 웨이퍼 감지 신호로 판정하고, 기설정된 범위 이상이면 웨이퍼 비감지 신호로 판정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 감지 시스템.
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