KR20050050824A - 베이크 장치에서의 웨이퍼 안착 상태를 감지하여 인터락을제어하기 위한 시스템 및 그의 제어 방법 - Google Patents

베이크 장치에서의 웨이퍼 안착 상태를 감지하여 인터락을제어하기 위한 시스템 및 그의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이크 장치에서의 웨이퍼 안착 상태를 감지하여 인터락을 제어하기 위한 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 인터락 제어 시스템은 베이크 장치와 제어 장치 및 알람 장치를 포함한다. 베이크 장치는 베이크 플래이트 중심으로부터 일정 거리에 구비되는 적어도 하나의 온도 센서를 구비하고, 제어 장치는 웨이퍼가 베이크 플래이트에 안착되면, 온도 센서로부터 베이크 플래이트의 온도를 실시간으로 모니터링하여 베이크 플래이트의 온도 변화량을 분석한다. 따라서 본 발명에 의하면, 웨이퍼가 베이크 플래이트에 비정상적으로 안착되면, 온도 변화량을 이용하여 이를 판별하고 외부로 알람을 발생함으로써, 비정상적인 웨이퍼 안착에 의한 베이크 장치의 인터락을 제어하여 베이크 공정의 진행을 차단하고, 베이크 공정에서의 불량 처리를 방지할 수 있다.

Description

베이크 장치에서의 웨이퍼 안착 상태를 감지하여 인터락을 제어하기 위한 시스템 및 그의 제어 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING INTERLOCK IN BAKE APPARATUS}
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 베이크 장치에서의 웨이퍼 안착 상태를 감지하여 인터락을 제어하기 위한 시스템 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서의 베이크 장치는 웨이퍼 상에 도포되는 코팅막이 안정적인 상태를 이루도록 가열하여 경화시키는 공정을 처리하는 장치이다. 예를 들어, 베이크 공정은 웨이퍼 표면에 포토레지스트(PhotoResist : PR)를 도포한 후, 베이크 장치를 이용하여 적정 온도로 가열하여 웨이퍼 표면에 도포된 포토레지스트(PR)를 경화시켜서 균일도를 유지한다.
이러한 베이크 장치는 이송 로봇에 의해 이송된 웨이퍼가 안착되는 베이크 플래이트(bake plate)와, 베이크 플래이트의 가장자리에 형성되어 이송된 웨이퍼가 베이크 플래이트의 작업 영역 내에서 이탈되지 않도록 하는 다수의 웨이퍼 가이드(wafer guide)를 구비한다.
그러므로 베이크 장치는 베이크 공정을 수행하기 위해 이송 로봇이 웨이퍼를 베이크 플래이트 내로 이송하고, 웨이퍼 가이드를 이용하여 웨이퍼를 베이크 플래이트에 안착시켜서 베이크 공정을 처리한다.
그러나 종래 기술의 베이크 장치는 웨이퍼가 베이크 플래이트에 안착될 때, 이송 로봇이 로봇 티칭(robot teaching) 불량 등의 원인으로 웨이퍼를 정확히 베이크 작업 영역 내로 이송시키기 못하는 경우가 발생하게 된다. 이 경우, 웨이퍼 가이드 위에 웨이퍼가 비스듬히 안착되어 웨이퍼가 비정상적인 위치에서 베이크 공정이 진행됨에 따라 웨이퍼가 균일하게 베이크 되지 못하여 웨이퍼의 불량률이 증가된다.
즉, 일반적인 베이크 장치는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 베이크 플래이트(4) 가장자리에 구비되는 웨이퍼 가이드(6)에 의해 베이크 플래이트(4)에 웨이퍼(2)가 정상적으로 안착된다. 그러나 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 이송 로봇의 티칭 불량 등의 오동작으로 인해 웨이퍼(2)가 베이크 플래이트(4) 상에 안착될 때, 웨이퍼 가이드(6)에 비스듬히 얹혀져 비정상적인 상태로 안착되는 경우가 발생되는데, 이러한 상태는 웨이퍼(2)가 웨이퍼 가이드(6)에 지지되어 베이크 플래이트(4)로부터의 열이 불균일하게 전달되므로 웨이퍼(2) 상에 많은 부위의 패턴 불량을 유발하게 된다.
그러나 상기 베이크 장치는 베이크 플래이트 상부를 덮개로 덮은 상태에서 베이크 공정을 수행하므로 오퍼레이터는 웨이퍼가 정상 안착 상태 또는 비정상적인 안착 상태인지를 직접 확인할 수 있는 방법이 없다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼를 이송하는 이송 로봇의 동작 불량 등의 원인으로 비정상 안착 시, 웨이퍼가 베이크 플래이트에 정상 안착이 되지 않기 때문에 정상적인 베이크 공정이 이루어지지 않게 되어 공정 사고로 이어진다. 그리고 비정상적인 안착 상태에서 베이크 공정이 수행되면, 웨이퍼 상에 형성된 코팅막의 균일도가 불량하게 된다. 이는 후속 공정의 불량 요인으로 작용하며, 반도체 디바이스의 생산성을 저하시키는 원인이 된다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 베이크 장치에서의 웨이퍼 안착 상태를 감지하기 위한 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 베이크 장치에서의 웨이퍼 안착 상태를 감지하기 위한 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 베이크 장치에서의 웨이퍼 안착 상태를 감지하고, 베이크 장치의 인터락을 제어하기 위한 시스템 및 그의 제어 방법을 구현하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 베이크 장치의 인터락을 제어하기 위한 시스템은, 상기 베이크 장치에 구비되고, 웨이퍼가 안착되는 베이크 플래이트와; 상기 베이크 플래이트 하부에 구비되고, 상기 베이크 플래이트에 안착되는 웨이퍼의 안착 상태에 대응하여 상기 베이크 플래이트의 온도 데이터를 감지하는 적어도 하나의 온도 센서 및; 상기 온도 센서로부터 상기 온도 데이터를 실시간으로 받아서 상기 온도 데이터를 분석하여 온도 변화량을 검출하고, 상기 검출된 온도 변화량에 의해 상기 웨이퍼가 상기 베이크 플래이트에 비정상적인 안착 상태이면, 상기 베이크 장치의 인터락을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 온도 센서는 상기 베이크 플래이트의 중심으로부터 일정 거리 상에 구비되는 것이 바람직하며, 상기 제어부는 상기 플래이트 온도를 제어하는 히터 컨트롤러 또는 컴퓨터 네트워크를 통하여 상기 히터 컨트롤러와 연결되고, 상기 히터 컨트롤러로부터 상기 온도 데이터를 받아들이고, 상기 온도 변화량을 비교, 분석하는 컴퓨터 시스템으로 구비된다. 그리고 상기 제어부는 상기 온도 변화량을 최대/최소 비교법, 적분 비교법 및 미분 비교법 중에 어느 하나를 이용하여 상기 베이크 플래이트에 비정상적인 안착 상태를 판별한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 베이크 장치의 인터락을 제어하기 위한 시스템의 제어 방법은, 베이크 플래이트에 웨이퍼가 안착되면, 온도 센서로부터 감지된 플래이트 온도를 실시간으로 모니터링하는 단계와; 상기 감지된 베이크 플래이트의 온도 데이터에 대한 온도 변화량을 분석하는 단계와; 상기 분석된 온도 변화량과 기설정된 허용 범위의 온도 변화량을 비교하는 단계 및; 비교 결과 허용 범위 이상이면, 상기 웨이퍼가 상기 베이크 플래이트에 비정상적으로 안착되었음을 판단하여, 인터락을 제어하도록 하는 단계를 포함한다.
상기 온도 변화량을 분석하는 단계는 상기 온도 데이터의 변화에 따른 최대/최소 비교법, 적분 비교법 및 미분 비교법 중 적어도 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면, 웨이퍼가 베이크 플래이트에 비정상적으로 안착되면, 온도 변화량을 이용하여 이를 판별하고 외부로 알람을 발생함으로써, 비정상적인 웨이퍼 안착에 의한 베이크 장치의 인터락을 제어한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 베이크 장치의 웨이퍼 안착 상태를 감지하고 인터락을 제어하기 위한 제어 시스템의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도면을 참조하면, 상기 제어 시스템은 신규한 제어 장치(100)와 베이크 장치(200) 및 알람 장치(140)를 포함한다. 상기 제어 시스템은 베이크 플래이트(210)에 웨이퍼(2)가 안착되는 경우, 웨이퍼 가이드(214) 내에 정상적으로 안착이 되어야만 정상적인 가열 및 냉각 공정이 처리되도록 제어한다. 여기서 정상 안착 상태는 웨이퍼(2)가 베이크 플래이트(210)에 완전히 접촉된 상태이고, 비정상 안착 상태는 웨이퍼(2)가 웨이퍼 가이드(214)에 얻혀 베이크 플래이트(210)에 완전히 접촉하지 않은 상태를 의미한다.
상기 베이크 장치(200)는 베이크 공정을 위해 웨이퍼(2)가 안착되는 베이크 플래이트(210)와, 베이크 플래이트(210) 가장자리에 구비되는 다수의 웨이퍼 가이드(214) 및 상기 베이크 플래이트(210)를 가열하도록 제어하는 히터 컨트롤러(220)를 포함한다. 그리고 상기 베이크 플래이트(210)의 중심으로부터 일정 거리가 떨어진 위치에 적어도 하나의 온도 센서(212)가 구비된다. 따라서 상기 히터 컨트롤러(220)는 웨이퍼(2)가 베이크 플래이크(210)에 안착되면 상기 온도 센서(212)로부터 베이크 플래이트(210)의 온도 데이터를 받아서 상기 제어 장치(100)로 전송한다.
상기 제어 장치(100)는 예컨대, PMC(PC based Machine Control) 제어기, PLC(Programable Logic Controller) 등으로 구비되며, 디스플레이부(110)와, 입력부(120) 및 저장부(130)를 포함한다. 상기 제어 장치(100)는 상기 베이크 장치(200)와 반도체 표준 프로토콜을 위한 컴퓨터 네트워크(예컨대, RS-232C, SECS-1 등)를 통해 연결되며, 상기 베이크 장치(200)의 제반 공정 처리 동작을 제어하고, 상기 히터 컨트롤러(220)로부터 제공되는 온도 데이터를 받아서 실시간으로 모니터링한다. 상기 디스플레이부(110)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 모니터링된 온도 데이터들을 받아서 분석된 온도 변화량에 대한 정보를 출력한다. 상기 입력부(120)는 온도 변화량에 대한 설정 정보를 입력한다. 이는 웨이퍼의 종류 및 그 특성, 이전 공정의 특성 및 베이크 플래이크의 특성 등에 따라 경험치를 이용하여 설정한다. 그리고 상기 저장부(130)는 상기 베이크 장치(130)의 제반 동작을 제어하는 프로그램이 저장된다. 이 프로그램에 대한 구체적인 설명은 도 4에서 상세히 한다.
그리고 상기 알람 장치(140)는 상기 제어 장치(100)의 제어를 받아서 베이크 장치(200)에 인터락이 발생되면, 외부로 경보음을 출력한다.
따라서 상기 제어 장치(100)는 상기 베이크 장치(200)로부터 플래이트 온도를 실시간으로 모니터링하여 온도 데이터를 분석하고, 기설정된 적정 온도 변화량의 범위 밖의 플래이트 온도가 검출되면, 웨이퍼(2)가 베이크 플래이트(210)에 비정상적으로 안착되어 베이크 장치(200)에 인터락이 발생되었음을 외부로 알리도록 상기 알람 장치(140)를 제어한다. 그 결과, 베이크 플래이트(210)에 비정상적인 웨이퍼 안착 상태를 감지할 수 있으며, 인터락 발생시, 베이크 장치(200)의 동작을 중지하여 후속 공정의 진행을 차단함으로써, 베이크 공정에서의 불량 처리를 방지할 수 있다.
여기서, 본 발명의 베이크 플래이트(210)의 온도 데이터를 실시간으로 감지하고, 이를 이용하여 온도 변화량을 분석하기 위한 온도 데이터 비교 분석 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
우선, 웨이퍼 안착 상태에 따른 온도 센서 각도와 비안착 방향 각도를 설명하면, 다음과 같다.
본 발명의 온도 센서(212)는 베이크 플래이트의 중심으로부터 일정 거리가 떨어진 위치에 구비되므로, 상기 온도 센서 각도는 기준선(예컨대, 웨이퍼가 투입되는 방향)과, 베이크 플래이트(210)의 중심으로부터 일정 거리에 위치하는 온도 센서(212)의 위치와 베이크 플래이트 중심을 연결한 직선이 갖는 각도를 의미한다.
그리고 비안착 방향 각도는 상기 기준선과, 웨이퍼(2)가 베이크 플래이트(210)에 비정상적인 안착 상태인 경우, 웨이퍼(2)의 중심과 베이크 플래이트(210)의 중심을 연결한 직선이 갖는 각도를 의미한다.
물론, 웨이퍼(2)가 정상적으로 안착되는 경우에는 웨이퍼(2)의 중심과 베이크 플래이트(210)의 중심은 일치한다. 이 때, 웨이퍼(2)가 베이크 플래이트(210) 중심으로부터 얼마만큼 비정상적인 상태로 안착되었는지를 나타내는 비정상 안착 상태 데이터(A : abnormal)는 아래의 수학식 1과 같이 나타낸다.
A = N - α * cos θ / (r - d)
여기서 N(Normal)은 정상 상태 데이터를 나타내며, α는 베이크 플래이트(210)의 특성이나 베이크 플래이트(210)의 목표 온도에 대응하여 결정되는 상수이고, θ는 두 각도의 차이를 나타내며, r은 베이크 플래이트(210)의 반지름 그리고 d는 베이크 플래이트(210)의 중심으로 부터 온도 센서(212)까지의 거리를 나타낸다.
위의 수학식 1에 의해서 비정상 안착 상태 데이터를 이용하여 온도 센서 방향으로부터 얼마의 각도(θ)로 웨이퍼가 비정상 안착되었는지를 판단할 수 있다.
이는 웨이퍼를 베이크 플래이트 내에 임의로 안착시키고, 기준 방향을 베이크 플래이트 내에 웨이퍼가 투입되는 방향이 0 도로 기준으로 하여 90 도, 135 도, 270 도, 315 도 등으로 웨이퍼를 비안착시켜서 테스트해 본 결과, 만약 온도 센서가 베이크 플래이트 중심에 위치하면, 어떤 방향으로 웨이퍼가 비정상 안착된다고 해도 측정 데이터가 같겠지만, 온도 센서가 베이크 플래이트 중심에서 일정 거리만큼 떨어져 있기 때문에 비안착 방향에 따라 데이터가 틀리게 나오는 것을 알 수 있었다.
그러므로 온도 센서 방향과 같은 방향으로 웨이퍼가 틀어질 때 웨이퍼로 인한 온도 강하가 최소로 나타나고, 온도 센서 방향과 반대 방향일 경우 온도 강하 현상이 최대로 나타난다. 따라서 이 데이터의 방향성으로 베이크 내에 웨이퍼가 비정상적인 안착 방향을 판별할 수 있다.
또한, 온도 센서가 다수인 경우, 즉, 멀티 존 히터(multi zone heater)의 경우, 각각의 온도 센서들로부터 데이터를 계산하고, 계산된 이들 데이터의 평균을 계산하면 하나의 온도 센서로 비정상 상태의 데이터를 구하는 것보다 더욱 정밀한 비정상 안착 상태의 방향을 얻을 수 있다.
그리고 베이크 내 웨이퍼의 안착 상태를 파악하기 위하여 베이크 내의 다음과 같은 데이터를 이용한다. 웨이퍼 안착 시, 웨이퍼로 인한 베이크 플래이트 온도 변화에 대한 최대/최소 데이터와, 웨이퍼로 인한 베이크 플래이트 온도 변화의 적분 데이터 및 웨이퍼로 인한 베이크 플래이트 온도 변화의 미분 데이터들이 이에 속한다.
여기서 최대/최소 데이터는 베이크 플래이트(210) 내에 웨이퍼 안착 상태에 따라 베이크 플래이트(210) 내의 온도 변화량을 의미하므로 웨이퍼 안착 상태를 파악하기 위한 데이터로 사용 가능하다. 적분 데이터는 온도 변화 그래프의 면적을 의미하므로, 웨이퍼로 인한 열전도량을 나타내는 데이터로 웨이퍼의 안착 상태를 파악하기 위한 데이터로 사용 가능하다. 적분 데이터의 산출 방법은 이산 적분(Discret Integral) 방식을 사용하여 웨이퍼가 베이크 플래이트에 안착되는 시점에서부터 공정이 종료되는 시점까지 정해진 샘플링 시간(Sampling Time)마다 베이크 플래이트(210)의 온도 데이터를 수집한다. 따라서 수집된 데이터로부터 X 축이 시간(t)이고 Y 축이 온도인 그래프의 면적을 구한다. 그리고 미분 데이터는 베이크 내에 온도 데이터의 그래프 기울기가 0 일 때의 t 값을 산출하여 웨이퍼의 안착 상태를 파악하는 데이터로 사용한다. 미분값이 0이라는 의미는 온도 데이터의 최대/ 최소를 의미하며, 최대/최소 시간 t는 베이크 내의 열전도 속도를 나타낸다. 이 때, 시간 t는 d(온도 데이터) / dt = 0 인 지점의 시간이 된다.
구체적으로, 도 4는 본 발명에 따른 베이크 장치에서의 웨이퍼 안착 상태를 감지하여 인터락을 제어하기 위한 동작 수순을 나타내는 흐름도이다. 이 수순은 상기 제어 장치(100)(또는 히터 컨트롤러 : 220)가 처리하는 프로그램으로서, 상기 프로그램은 상기 저장부(130)(또는 히터 컨트롤러 : 220)에 저장된다.
도면을 참조하면, 상기 제어 장치(100)는 단계 S150에서 베이크 플래이트(210)에 웨이퍼(2)가 안착되면, 단계 S152에서 온도 센서(212)로부터 감지된 플래이트 온도를 실시간으로 모니터링한다. 단계 S154에서 웨이퍼(2)의 안착 상태를 판단하기 위하여 감지된 베이크 플래이트(210)의 온도 데이터에 대한 온도 변화량을 분석한다. 이 때, 온도 변화량은 온도 변화에 따른 상술한 최대/최소 비교법, 적분 비교법 또는 미분 비교법 등을 이용하여 분석된다.
이어서 단계 S156에서 분석된 온도 변화량과 기설정된 허용 범위의 온도 변화량을 비교한다. 비교 결과 허용 범위 이내이면, 이 수순은 단계 S158으로 진행하여 베이크 공정을 진행한다. 그리고 비교 결과 허용 범위 이상이면, 이 수순은 단계 S160으로 진행하여 웨이퍼(2)가 베이크 플래이트(210)에 비정상적으로 안착되었음을 판단해서 알람 장치(140)로 알람을 발생하도록 하여 인터락을 제어한다.
따라서 베이크 플래이트(210)에 웨이퍼(2)가 안착 시, 베이크 플래이트(210)의 온도 변화를 모니터링하여 정상적인 웨이퍼 안착 상태와 비정상적인 웨이퍼 안착 상태의 온도 변화 특성을 감지, 비교 및 분석하여 비정상 웨이퍼 안착 시 베이크 장치(200)의 인터락을 제어한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 인터락 구현 방법은 웨이퍼 안착과 동시에 베이크 플래이트(210) 내의 온도를 정해진 베이크 공정 시간까지 샘플링(sampling)한 후, 샘플링된 데이터를 이용하여 최대, 최소 데이터 및 적분 데이터를 산출한다. 이러한 산출된 온도 변화량에 대한 데이터는 베이크 플래이트(210)의 설정 온도, 웨이퍼(2)의 종류 및 특성, 또는 베이크 이전 공정의 특성 등에 따라 산출된 정상 데이터와 비교하여 알람 발생 조건을 판단한다.
구체적으로 인터락에 사용할 온도 데이터는 웨이퍼(2)가 베이크 플래이트(210)에 안착되는 구간(Process Start ~ Process End, Pin Down ~ Pin Up)의 온도 데이터이고 일정 시간 간격(예를 들어, 1 초 간격)의 측정 데이터를 수집하여 분석한다.
예컨대, 웨이퍼(2)가 베이크 플래이트(210)에 안착되어 베이크 공정이 진행되면, 온도 약 23 도의 웨이퍼(2)가 가열된 베이크 플래이트(210)에 안착되어 낮은 온도의 웨이퍼(2)의 영향으로 일시적으로 베이크 플래이트(210)의 온도가 강하 후 다시 기존 설정 온도로 복귀되는 현상을 보인다. 이 현상은 매 웨이퍼 마다 약 0.1 ~ 0.2 도 이하의 범위에서 같은 현상을 갖는다. 비정상 웨이퍼 안착 시, 낮은 온도 웨이퍼(2)의 영향이 정상 안착 시의 웨이퍼 안착 상태보다 낮아서 베이크 플래이트(210)의 온도 강하 현상에 변화가 발생된다. 따라서 제어 장치(100)는 이러한 온도 변화를 감지, 분석 및 비교하여 베이크 장치(200)의 인터락을 제어한다.
여기서 본 발명에 따른 인터락 구현 방법은 정상 안착 상태와 비정상 온도 데이터의 패턴을 비교하기 위해서 다음과 같은 3 가지의 데이터를 비교하고, 3 가지 조건 중 어느 하나라도 정상 안착 상태의 데이터를 벗어나면 알람을 발생하게 된다.
그 첫 번째가, 최대 온도 강하 데이터이다. 이는 낮은 온도의 웨이퍼(2)에 의해 베이크 플래이트(210)의 온도가 웨이퍼 안착 전의 온도에서 최대 발생하는 온도 강하 데이터(즉, 웨이퍼 안착 전 온도 : 최소 온도 데이터)를 사용하여 정상 상태 시 웨이퍼(2)가 갖은 데이터 범위 보다 낮은 데이터가 산출되면 알람을 발생한다.
두 번째는, 온도 그래프 적분 데이터이다. 즉, 공정 시작(Process Start)부터 공정 종료(Process End)까지의 온도 데이터가 설정 온도를 기준으로 갖은 그래프 형태의 적분 데이터(그래프 면적)을 구하여, 정상 안착 상태 시 데이터 범위를 벗어 나는 경우에 알람을 발생한다.
끝으로, 최대 온도 강하 현상이 발생하는 시간 데이터이다. 공정 시작(Process Start) 후 최대 온도 강하 현상이 발생하는 시간 데이터를 가지고 정상 안착 상태 시 갖은 데이터 범위를 벗어 나는 경우 알람을 발생한다.
상술한 방법을 적용하여 테스트한 결과, 온도별 인터락 작동률은 아래의 표 1과 같다. 이는 온도 센서 각도가 60 도인 경우를 기준으로 하여 측정한 온도 데이터를 근거로 한 것이다.
비안착 방향 90 도 110 도 150 도
45 도 100 % 100 % 100 %
90 도 100 % 100 % 100 %
135 도 100 % 100 % 100 %
225 도 100 % 100 % 100 %
270 도 0 % 10 % 100 %
315 도 100 % 100 % 100 %
그리고 웨이퍼의 안착 상태를 파악하기 위한 기준 데이터는 다음과 같은 수학식 2에 의해서 결정된다.
정상 상태 데이터 * 오차율 = 기준 데이터
여기서 오차율이 높은 경우, 정상 상태를 비정상 상태로 판단할 비율이 높아지고, 오차율이 낮은 경우 비정상 상태를 정상으로 판단할 확률이 높아진다. 그리고 오차율은 베이크 플래이트의 특성에 따라 결정되며, 테스트한 결과, 평균 약 0.9(90%)의 오차율에서 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 현재 데이터와 저장된 데이터의 비교는 최대 온도 강하 데이터, 온도 그래프 적분 데이터 및 최대 온도 강하 현상이 발생하는 시간 데이터 중 한 가지 항목이라도 오차 범위를 벗어나면 알람을 발생시킨다.
테스트 결과, 알람 범위는 다음과 같다. 즉, 최대 온도 강하 데이터는 ± 0.15°, 온도 그래프 적분 데이터는 ± 7 ~ 10 그리고 최대 온도 강하 현상이 발생하는 시간 데이터는 ± 10 초의 범위를 갖는다.
계속해서 도 5a 및 도 5b는 웨이퍼 안착 상태에 따른 플래이트 온도 데이터를 나타내는 파형도들이다. 여기서 도 5a는 정상 안착시의 온도 데이터를 나타내고, 도 5b는 90 도 방향의 비안착 상태에서의 온도 데이터를 나타내고 있다.
도 5a를 참조하면, 웨이퍼(2)가 베이크 플래이트(210)에 정상적으로 안착되면, 베이크 플래이트(210)와 웨이퍼(2)의 열전도에 의해 베이크 플래이트(210)의 온도 데이터가 T1(예를 들어, 약 1.4 도) 만큼 내려가는 현상이 발생된다. 그리고 온도 강하 후, 베이크 플래이트(210)의 온도는 히터 컨트롤러(220)에 의해 정상 온도로 제어된다.
도 5b를 참조하면, 비정상 안착시 베이크 플래이트(210)의 온도 데이터는 베이크 플래이트(210)와 웨이퍼(2)의 열전도 현상이 도 5a의 것보다 적게 나타내며, 이로 인해 온도 데이터는 T2(약 0.4 도) 만큼의 온도 강하 현상이 일어난다.
상술한 바와 같이, 종래 기술의 베이크 장치에는 로봇 티칭 불량을 감시하는 기능이 없으므로, 베이크 내의 플래이트 온도는 웨이퍼가 정상 안착 시, 가열 공정인 경우 차가운 웨이퍼로 인하여 온도 강하 현상이 발생하고, 냉각 공정인 경우 뜨거운 웨이퍼로 인하여 온도 상승 효과가 발생된다. 따라서 본 발명은 베이크 플래이트 내의 온도를 웨이퍼 투입 시점부터 공정이 끝나는 시점까지 감시하여 베이크 내의 플래이트 온도가 설정 범위 만큼의 온도 변화 데이터가 발생하지 않는 경우 알람을 발생한다. 물론 온도 설정 범위는 플래이트 온도에 따라 온도 변화량에 차이가 발생된다. 예컨대, 로봇 티칭 불량이나 웨이퍼 흐름, 팽창 등의 원인으로 인해 웨이퍼 비정상 안착인 경우, 정상적인 플래이트 온도 변화량이 발생하지 않는다.
따라서 베이크 유닛 내의 로봇 웨이퍼 티칭 불량으로 인한 공정 사고는 실제 반도체 양산 라인에 비번히 발생하는 현상으로 본 기술을 적용 할 경우, 베이크 내의 웨이퍼 진행 상태를 항상 감시하여 공정 사고를 예방할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에서는 도 4에 도시된 제어 프로그램이 제어 장치(100)에 구비되는 것으로 하여 상세히 설명하였으나, 상기 프로그램은 상기 히터 컨트롤러(220) 내부에 구비되어 동일한 동작을 제어할 수 있음은 자명하다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 베이크 플래이트의 온도 변화량을 실시간으로 모니터링하여 베이크 플래이트의 웨이퍼 안착 불량 상태를 감지할 수 있다.
그리고 베이크 플래이트에 로딩된 웨이퍼가 비정상적인 안착 상태로 검출되면, 베이크 장치의 인터락을 제어함으로써, 웨이퍼 불량 발생을 미연에 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 베이크 장치에서의 웨이퍼 정상 안착 상태를 나타내는 도면;
도 2a 및 도 2b는 베이크 장치에서의 웨이퍼 비정상 안착 상태를 나타내는 도면;
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼의 안착 상태를 감지하기 위한 시스템의 구성을 도시한 블럭도;
도 4는 도 3에 도시된 시스템의 웨이퍼 안착 상태를 감지하여 인터락을 제어하기 위한 동작 수순을 도시한 흐름도; 그리고
도 5a 및 도 5b는 웨이퍼 안착 상태에 따른 플래이트 온도 데이터를 나타내는 파형도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
2 : 웨이퍼 100 : 제어 장치
110 : 디스플레이부 120 : 입력부
130 : 알람 장치 200 : 베이크 장치
210 : 베이크 플래이트 212 : 온도 센서
214 : 웨이퍼 가이드 220 : 히터 컨트롤러

Claims (8)

  1. 베이크 장치의 인터락을 제어하기 위한 시스템에 있어서:
    상기 베이크 장치에 구비되고, 웨이퍼가 안착되는 베이크 플래이트와;
    상기 베이크 플래이트 하부에 구비되고, 상기 베이크 플래이트에 안착되는 웨이퍼의 안착 상태에 대응하여 상기 베이크 플래이트의 온도 데이터를 감지하는 적어도 하나의 온도 센서 및;
    상기 온도 센서로부터 상기 온도 데이터를 실시간으로 받아서 상기 온도 데이터를 분석하여 온도 변화량을 검출하고, 상기 검출된 온도 변화량에 의해 상기 웨이퍼가 상기 베이크 플래이트에 비정상적인 안착 상태이면, 상기 베이크 장치의 인터락을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터락 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서는 상기 베이크 플래이트의 중심으로부터 일정 거리 상에 구비되는 것을 특징으로 하는 인터락 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 플래이트 온도를 제어하는 히터 컨트롤러인 것을 특징으로 하는 인터락 제어 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 컴퓨터 네트워크를 통하여 상기 히터 컨트롤러와 연결되고, 상기 히터 컨트롤러로부터 상기 온도 데이터를 받아들이고, 상기 온도 변화량을 비교, 분석하는 컴퓨터 시스템으로 구비되는 것을 특징으로 하는 인터락 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은 PMC(PC based machine controller) 또는 PLC(Programable Logic Controller)인 것을 특징으로 하는 인터락 제어 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도 변화량을 최대/최소 비교법, 적분 비교법 및 미분 비교법 중에 어느 하나를 이용하여 상기 베이크 플래이트에 비정상적인 안착 상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 인터락 제어 시스템.
  7. 베이크 장치의 인터락을 제어하기 위한 시스템의 제어 방법에 있어서:
    베이크 플래이트에 웨이퍼가 안착되면, 온도 센서로부터 감지된 플래이트 온도를 실시간으로 모니터링하는 단계와;
    상기 감지된 베이크 플래이트의 온도 데이터에 대한 온도 변화량을 분석하는 단계와;
    상기 분석된 온도 변화량과 기설정된 허용 범위의 온도 변화량을 비교하는 단계 및;
    비교 결과 허용 범위 이상이면, 상기 웨이퍼가 상기 베이크 플래이트에 비정상적으로 안착되었음을 판단하여, 인터락을 제어하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 온도 변화량을 분석하는 단계는 상기 온도 데이터의 변화에 따른 최대/최소 비교법, 적분 비교법 및 미분 비교법 중 적어도 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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