KR20070031096A - 맵핑 센서 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치 - Google Patents

Abstract

맵핑 센서가 제공된다. 맵핑 센서는 웨이퍼의 적재 상태를 감지하는 센싱 소자, 및 센싱 소자를 커버링하고, 센싱 소자에서 조사되거나 센싱 소자로 수광되는 빛이 통과하는 영역에 설치된 쿼츠(quartz)를 구비하는 센서 커버를 포함한다.

맵핑 센서, 쿼츠(quartz), 폴리머, 다굴절

Description

맵핑 센서 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치{Mapping sensor and semiconductor fabrication device thereof}

도 1은 종래의 맵핑 센서를 설명하기 위한 도면이다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 설명하기 위한 사시도이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치에 사용되는 제1 및 제2 맵핑 센서를 설명하기 위한 도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

100 : 반도체 제조 장치 110 : 카세트

130 : 제1 맵핑 센서 132 : 발광 소자

136 : 제1 센서 커버 138, 148 : 쿼츠

140 : 제2 맵핑 센서 142 : 수광 소자

146 : 제2 센서 커버

본 발명은 맵핑 센서 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보 다 상세하게는 맵핑 에러가 감소된 맵핑 센서 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정에 있어서, 웨이퍼는 카세트에 탑재된 상태로 공정 설비간을 이동한다. 또한, 카세트에서 웨이퍼를 반출하여 공정 챔버에 투입하거나, 공정이 완료된 웨이퍼를 다시 카세트에 탑재하는 작업은 웨이퍼 반송 로봇이 수행한다.

그런데, 웨이퍼 반송 로봇이 카세트로부터 웨이퍼를 꺼내기 전에 반드시 웨이퍼 맵핑(wafer mapping) 작업이 선행되어야 한다. 웨이퍼 맵핑 작업은 카세트의 웨이퍼 정렬 상태를 검사하는 것으로, 구체적으로는 웨이퍼가 카세트의 슬롯의 정확한 위치에 삽입되어 있는지 여부를 검사하는 작업이다. 만약 웨이퍼 맵핑을 실시하지 않은 상태에서 웨이퍼 반송 작업을 시도하면, 잘못 삽입되어 있는 웨이퍼가 손상될 수 있다. 이러한 웨이퍼 맵핑은 대개 맵핑 센서(mapping sensor)를 이용하여 웨이퍼 삽입 상태를 감지하고, 감지 결과를 분석하여 웨이퍼의 삽입 상태가 정상인지를 판별한다. 웨이퍼 맵핑 장치는 반도체 제조 설비 예컨대, 공정 진행전 웨이퍼가 대기하고 있는 로드락(loadlock) 챔버 등에 장착될 수 있다.

도 1은 종래의 맵핑 센서를 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 제1 및 제2 맵핑 센서(10, 20)는 적어도 하나의 웨이퍼가 수납된 카세트(미도시)의 일측 및 타측에 설치된다. 구체적으로, 제1 맵핑 센서(10)는 카세트에 수납된 웨이퍼에 빛을 조사하는 발광 소자(12)와, 발광 소자(12)를 지지하는 제1 센서 커버(16), 발광 소자(12)를 제1 센서 커버(16)에 고정시 키기 위한 제1 고정 수단(14)을 포함한다. 제2 맵핑 센서(20)는 제1 맵핑 센서(10)에서 조사된 빛을 수광하는 수광 소자(22)와, 수광 소자(22)를 지지하는 제2 센서 커버(26), 수광 소자(22)를 제2 센서 커버(26)에 고정시키기 위한 제2 고정 수단(24)을 포함한다.

이러한 제1 및 제2 맵핑 센서(10, 20)의 동작을 설명하면, 제1 맵핑 센서(10)에서 조사된 빛이 웨이퍼의 밑면에 반사되어 제2 맵핑 센서(20)에 도달하지 않으면 정상적으로 웨이퍼가 위치한다고 판단된다. 한편, 제1 맵핑 센서(10)에서 조사된 빛이 제2 맵핑 센서(20)에 도달하면 웨이퍼가 수납되지 않았다고 판단된다. 여기서, 발광 소자(12)에서 조사된 빛은 제1 고정 수단(14), 제1 센서 커버(16), 제2 센서 커버(26) 및 제2 고정 수단(24)을 통해서 수광 소자(22)로 수광된다. 그런데, 제1 및/또는 제2 센서 커버(26)는 주로 아크릴과 같은 플라스틱 재질로 제작되므로, 제1 및/또는 제2 센서 커버(26)에는 반응 챔버 내에서 유입되는 폴리머(polymer, 30)가 잘 증착된다. 이와 같이 폴리머가 증착되면, 제1 맵핑 센서(10)에서 조사된 빛은 폴리머에 의해 다굴절되어 제2 맵핑 센서(20)에 도달될 수도 있으므로, 카세트 내에 웨이퍼가 수납되지 않음에도 불과하고 카세트 내에 웨이퍼가 수납되어 있다고 맵핑 에러가 발생될 수 있다. 이에 따라 설비 가동율이 떨어진다. 또한, 이러한 맵핑 에러를 줄이기 위해 제1 및 제2 센서 커버(16, 26) 일정한 사용 기간이 지나면 교체해주어야 하므로, 유지 보수 비용이 들어가게 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 맵핑 에러가 감소된 맵핑 센서를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 맵핑 에러가 감소된 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 맵핑 센서는 웨이퍼의 적재 상태를 감지하는 센싱 소자, 및 센싱 소자를 커버링하고, 센싱 소자에서 조사되거나 센싱 소자로 수광되는 빛이 통과하는 영역은 쿼츠(quartz)가 설치된 센서 커버를 포함한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치는 로드락 챔버, 로드락 챔버의 내측에 설치되어 적어도 하나의 웨이퍼가 수납된 카세트, 카세트의 일측에 설치된 제1 맵핑 센서로, 제1 맵핑 센서는 카세트에 수납된 웨이퍼에 빛을 조사하는 발광 소자와, 발광 소자를 커버링하고 발광 소자에서 조사된 빛이 통과하는 영역은 쿼츠가 설치된 제1 센서 커버를 구비하는 제1 맵핑 센서, 및 카세트의 타측에 설치된 제2 맵핑 센서로, 제2 맵핑 센서는 발광 소자에서 조사된 빛을 수광하는 수광 소자와, 수광 소자를 커버링하고 수광 소자로 수광되는 빛이 통과하는 영역은 쿼츠가 설치된 제2 센서 커버를 구비하는 제2 맵핑 센서를 포함한다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치를 설명하기 위한 사시도이다. 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치에 사용되는 제1 및 제2 맵핑 센서를 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치(100)는 카세트(110), 제1 및 제2 맵핑 센서(130, 140)를 포함한다.

카세트(110)는 로드락 챔버의 내측에 설치되고, 적어도 하나의 웨이퍼(W)가 수납되도록 다수의 슬롯(112)을 구비한다. 예를 들어, 카세트(110)에는 20 내지 25개의 슬롯을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 카세트(110)는 수평 지지대(120) 상에 장착되고, 엘리베이터 구동 장치(미도시)에 의해 수평 지지대(120)가 상하로 움직임에 따라 같이 상하로 움직이게 된다.

제1 맵핑 센서(130)는 카세트의 일측에 설치되고, 발광 소자(132)와 제1 센서 커버(136)를 포함한다. 구체적으로, 발광 소자(132)는 카세트(110)에 수납된 웨 이퍼(W)의 밑면에 빛을 조사한다. 발광 소자(132)로는 예를 들어 LED(Laser Emitting Diode), LD(Laser Diode)등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. LED는 저가이고 신뢰성이 우수하고, 자연 방출(spontaneous emission)에 의하므로 출력이 작다. 반면, LD는 유도 방출(stimulated emission)에 의하므로 고출력 발광이 가능하다.

또한, 제1 센서 커버(136)는 발광 소자(132)를 커버링 및 지지하는 역할을 하고, 발광 소자에서 조사된 빛이 통과하는 영역에는 쿼츠(138)가 설치된다. 구체적으로, 제1 센서 커버(136)는 발광 소자(132)가 장착되는 제1 삽입부(136a)와, 쿼츠(138)가 삽입되는 제2 삽입부(136b)를 포함한다. 제1 센서 커버(136)는 아크릴 수지와 같은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있고, 발광 소자(132)에서 조사된 빛이 통과될 수 있는 재질이어야 한다. 또한, 발광 소자(132)에서 조사된 빛이 통과하는 영역은 폴리머(polymer)등이 잘 증착되지 않는 쿼츠(138)가 삽입되어 있으므로, 폴리머에 의해 빛이 거의 다굴절되지 않는다. 소량의 폴리머가 증착되더라도, 제1 센서 커버(136) 자체를 바꾸지 않고 쿼츠(138) 부위의 폴리머만을 닦아냄으로써 제1 센서 커버(136)를 반영구적으로 사용할 수 있다.

제2 맵핑 센서(140)는 카세트의 타측에 설치되고, 수광 소자(142)와 제2 센서 커버(146)를 포함한다. 구체적으로, 수광 소자(142)는 발광 소자(132)에서 조사된 빛을 수광한다. 발광 소자(132)로는 예를 들어 PD(Photo Diode), APD(Avalanche Photo diode)등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. PD는 저가이고 소용량 및 저속의 시스템에 적합하며, 출력이 작고 S/N(Signal/Noise)비가 낮다. 반면, APD는 높은 바이어스 전압이 필요하지만 아발란치(avalanche) 증배에 의해 큰 출력을 얻을 수 있고, S/N비가 높다.

또한, 제2 센서 커버(146)는 수광 소자(142)를 커버링 및 지지하는 역할을 하고, 수광 소자로 수광되는 빛이 통과하는 영역은 쿼츠(148)가 설치된다. 구체적으로, 제2 센서 커버(146)는 수광 소자(142)가 장착되는 제3 삽입부(146a)와, 쿼츠(148)가 삽입되는 제4 삽입부(146b)를 포함한다. 제2 센서 커버(146)는 아크릴 수지와 같은 플라스틱 소재로 이루어질 수 있고, 수광 소자(142)로 수광되는 빛이 통과될 수 있는 재질이어야 한다. 또한, 수광 소자(142)로 수광되는 빛이 통과하는 영역은 폴리머(polymer)등이 잘 증착되지 않는 쿼츠(148)가 삽입되어 있으므로, 폴리머에 의해 빛이 거의 다굴절되지 않는다. 소량의 폴리머가 증착되더라도, 제2 센서 커버(146) 자체를 바꾸지 않고 쿼츠(148) 부위의 폴리머만을 닦아냄으로써 제2 센서 커버(146)를 반영구적으로 사용할 수 있다.

이하에서, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 동작을 설명한다.

우선, 로드락 챔버 내의 수평 지지대(120) 상에 장착된 카세트(110) 내의 슬롯(112)에 예를 들어 약 20 내지 25개의 웨이퍼가 수납된다. 그 후, 엘리베이터 구동 장치(미도시)에 의해 수평 지지대(120)가 동작되어, 카세트(110)의 최하위 슬롯이 제1 맵핑 센서(130)의 발광 소자(132)와 제2 맵핑 센서(140)의 수광 소자(142)의 광축(光軸)상에 위치하도록 한다. 구체적으로 수광 소자(142)는 발광 소자(132)보다 소정 거리 위에 놓여진다. 그 후, 로드락 챔버를 진공 상태로 만들고, 엘리베 이터 구동 장치는 카세트(110)를 한 슬롯(112)씩 하부로 이동시켜 약 20 내지 25개의 웨이퍼가 정확하게 수납되었는지 여부를 판단하게 된다. 예를 들어, 도 3에서와 같이 제1 맵핑 센서(130)에서 조사된 빛이 제2 맵핑 센서(140)에 도달하면 웨이퍼(W)가 수납되지 않았다고 판단된다. 한편, 도 4에서와 같이 제1 맵핑 센서(130)에서 조사된 빛이 웨이퍼(W)의 밑면에 반사되어 제2 맵핑 센서(140)에 도달하지 않으면 정상적으로 웨이퍼(W)가 위치한다고 판단된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기한 바와 같은 맵핑 센서 및 이를 포함하는 반도체 제조 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 센싱 소자를 커버링하는 센서 커버에 빛이 조사 또는 수광되는 경로에 폴리머가 잘 증착되지 않는 쿼츠를 설치함으로써, 빛이 다굴절되어 발생될 수 있는 맵핑 에러를 줄일 수 있다.

둘째, 맵핑 에러시 에러를 처리하기 위한 조치 시간이 감소될 수 있으므로, 수율이 향상된다.

셋째, 쿼츠에 증착된 폴리머를 일정 시간 지날 때마다 닦아줌으로써, 센서 커버를 반영구적으로 사용할 수 있으므로 기료비 차원의 로스(loss)를 줄일 수 있다.

Claims (7)

1. 웨이퍼의 적재 상태를 감지하는 센싱 소자; 및

   상기 센싱 소자를 커버링하고, 상기 센싱 소자에서 조사되거나 상기 센싱 소자로 수광되는 빛이 통과하는 영역에 설치된 쿼츠(quartz)를 구비하는 센서 커버를 포함하는 맵핑 센서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 맵핑 센서 커버는 상기 맵핑 센서가 장착되는 제1 삽입부를 포함하는 맵핑 센서.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 맵핑 센서 커버는 상기 쿼츠가 장착되는 제2 삽입부를 포함하는 맵핑 센서.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 센싱 소자는 빛을 조사하는 발광 소자 또는 빛을 수광하는 수광 소자인 맵핑 센서.
5. 로드락 챔버;

   상기 로드락 챔버의 내측에 설치되어 적어도 하나의 웨이퍼가 수납된 카세트;

   상기 카세트의 일측에 설치된 제1 맵핑 센서로, 상기 제1 맵핑 센서는 상기 카세트에 수납된 웨이퍼에 빛을 조사하는 발광 소자와, 상기 발광 소자를 커버링하고 상기 발광 소자에서 조사된 빛이 통과하는 영역에 설치된 쿼츠를 구비하는 제1 센서 커버를 구비하는 제1 맵핑 센서; 및

   상기 카세트의 타측에 설치된 제2 맵핑 센서로, 상기 제2 맵핑 센서는 상기 발광 소자에서 조사된 빛을 수광하는 수광 소자와, 상기 수광 소자를 커버링하고 상기 수광 소자로 수광되는 빛이 통과하는 영역에 설치된 쿼츠를 구비하는 제2 센서 커버를 구비하는 제2 맵핑 센서를 포함하는 반도체 제조 장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제1 센서 커버는 상기 수광 소자가 장착되는 제1 삽입부와, 상기 쿼츠가 장착되는 제2 삽입부를 포함하는 반도체 제조 장치.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 제2 센서 커버는 상기 발광 소자가 장착되는 제3 삽입부와, 상기 쿼츠가 장착되는 제4 삽입부를 포함하는 반도체 제조 장치.

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