KR20130048462A - 반도체 장비 진단용 진동 측정장치 - Google Patents

반도체 장비 진단용 진동 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 웨이퍼를 가공처리하는 반도체 장비의 챔버내에 웨이퍼의 작업진행라인을 따라 이송되며 웨이퍼를 이동시키는 구성 및 장비 내부의 진공상태를 형성하기 위한 구성 등에서 발생되는 진동을 측정하므로써, 진동시 발생되는 공정 및 장비 불량 발생 우려를 미리 파악하여 대비할 수 있도록 함과 동시에 별도의 측정장비를 구비함에 따른 비용손실을 감소시키고, 반도체 장비의 크기를 소형화하도록 하여 작업공간을 효율적으로 배치시킬 수 있도록 한 반도체 장비 진단용 진동 측정장치에 관한 것이다.
이를위해 본 발명은, 반도체 장비 내부에서 이동되며 진동을 측정하기 위해 반도체 장비 내부로 투입되는 웨이퍼와 대응하는 형태 및 크기로 형성된 본체와; 상기 본체 상에 설치되어 본체와 함께 반도체 장비 내부로 투입된 후 웨이퍼 가공공정 상에 발생되는 진동을 감지하여 검출하는 진동감지부와; 상기 본체 상에 설치되어 진동감지부에 의해 감지되어 검출된 진동신호를 수신하고, 수신된 진동신호를 전류값으로 변환하여 출력하는 컨트롤부;를 포함하여 구성된다.

Description

반도체 장비 진단용 진동 측정장치{Vibration measurement apparatus for Semiconductor equipment}
본 발명은 반도체 장비 진단용 진동 측정장치에 관한 것이다.
상세하게 본 발명은, 웨이퍼를 가공처리하는 반도체 장비의 챔버내에 웨이퍼의 작업진행라인을 따라 이송되며 웨이퍼를 이동시키는 구성 및 장비 내부의 진공상태를 형성하기 위한 구성 등에서 발생되는 진동을 측정함으로써, 진동시 발생되는 공정 불량 및 장비 고장 발생 우려를 미리 파악하여 대비할 수 있도록 함과 동시에 별도의 측정장비를 구비함에 따른 비용손실을 감소시키고, 반도체 장비의 크기를 소형화하도록 하여 작업공간을 효율적으로 배치시킬 수 있도록 한 반도체 장비 진단용 진동 측정장치에 관한 것이다.
웨이퍼(wafer)는 반도체 칩을 제작하기 위한 재료로 실리콘 반도체의 소재 종류 결정을 원주상에 성장시킨 주괴를 얇게 깍아낸 원판 형태로 제작된다. 이와 같은 웨이퍼는 제작 전,후공정에서 표면처리 또는 칩 형태로 절단되는 공정을 거치게 되는데, 이는 전용의 반도체 장비에 의해 수행된다.
상기와 같은 반도체 제조 공정의 대부분은 자동화 되어 있으며 제품 웨이퍼는 Over Hand Transfer(OHT)에 의해 각 제조 장비로 이송되고, 장비내에 있는 로봇에 의해 각 공간으로 이동되며 또한 장비내의 공정 챔버내에는 웨이퍼를 승강시키는 핀 혹은 엘리베이터 등이 있음은 주지된 것과 같다.
이러한 웨이퍼 운송장치나 로봇 등의 구동장치는 구동시 진행방향과 다른 방향에서의 진동에 의해 제품에 스크래치(Scratch), 미세입자(Particle)에 의한 오염, 웨이퍼가 로봇에서 이탈되어 낙하되는 충격에 의한 파손(Broken) 등의 불량을 유발할 수 있는 요인이 되며, 이상진동에 대한 예방정비(PM) 혹은 고장수리 등의 적절한 조치를 취하지 않으면 보다 큰 고장을 일으킬 수 있는 원인이 된다. 현재 반도체 장비내의 로봇등의 구동부 혹은 장비에 진동을 전달하는 Pump등의 이상 진동에 대해 경험있는 현장의 전문인력에 의해 대부분 판단 및 조치를 하고 있어 그 기준이 모호하며 데이터의 공유 및 검토 등을 할 수 없는 현실이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허출원 제10-2005-23344호(명칭: 반도체 소자 제조용 노광장비, 진동감지 및 위치 측정방법, 반도체 소자 제조방법, 이하 선출원발명)에는 반도체 소자(웨이퍼)를 제조하는 과정에서 진동에 대한 불량요인을 검출하기 위한 방법과 시스템이 제안되어 있다.
상기 선출원발명은 노광 공정시 패터닝 불량을 방지할 수 있는 반도체 소자 제조용 장비, 진동감지 및 위치측정 방법, 반도체 소자 제조방법을 제시하고 있다. 이를위해 선출원발명 중 진동을 감지하기 위한 기술내용으로, "반도체 소자 제조용 장비에서 제 1 빔을 분할하여 기준 미러와 제 1 미러로 제공한 다음 반사되면서 형성하는 간섭 패턴을 검출하여 투영 렌즈의 진동을 감지하는 단계 및 제 2 빔을 분할하여 제 1 미러와 제 2 미러로 제공한 다음 반사되면서 형성하는 간섭 패턴을 측정하여 웨이퍼 스테이지의 상대적인 위치를 측정하는 단계를 포함하는 불량요인 검출 방법과 그 시스템"이 제시되어 있다.
상기와 같은 기출원발명은 웨이퍼의 노광 공정시 패턴닝 불량에 대한 불량요인을 감지하기 위한 전용의 기술내용으로, 웨이퍼가 각 작업공정으로 이송되는 과정에서 발생되는 진동에 대한 불량요인의 측정이 불가능하며, 웨이퍼를 가공하는 자동화공정 장비에 적용하기 위해서는 각 공정별로 진동을 측정하기 위한 다수의 시스템을 설치해야 하기 때문에 상당한 비용지출을 감수해야 하는 문제점이 있다.
또한, 상기 진동을 측정하기 위한 장치는 상당한 크기로 웨이퍼가 이송되며 작업이 수행되는 챔버에 설치될 경우 장비자체의 크기를 대형화해야 하기 때문에 지정된 공간에서 다수의 작업과정을 수행하기 위한 공간의 효율이 대단히 낮은 문제점이 노출된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.
이에 본 발명은, 웨이퍼를 가공처리하는 반도체 장비의 챔버내에 웨이퍼의 작업진행라인을 따라 이송되며 웨이퍼를 이동시키는 구성 및 장비 내부의 진공상태를 형성하기 위한 구성 등에서 발생되는 진동을 측정하므로써, 진동시 발생되는 불량우려를 미리 파악하여 대비할 수 있도록 한 무선 진동 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 구성을 갖는다.
본 발명은, 반도체 장비 내부에서 이동되며 진동을 측정하기 위해 반도체 장비 내부로 투입되는 웨이퍼와 대응하는 형태 및 크기로 형성된 본체와; 상기 본체 상에 설치되어 본체와 함께 반도체 장비 내부로 투입된 후 웨이퍼 가공공정 상에 발생되는 진동을 감지하여 검출하는 진동감지부와; 상기 본체 상에 설치되어 진동감지부에 의해 감지되어 검출된 진동신호를 수신하고, 수신된 진동신호를 전류값으로 변환하여 출력하는 컨트롤부;를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 본체는 반도체 장비 내부의 센서에 의해 감지될 수 있도록 표면에 인식표시부가 형성된다.
또한, 상기 진동감지부는 반도체 장비 내에서 웨이퍼의 이송 및 가공과정이 수행될 때의 X, Y, Z 벡터 방향의 가속도 값과 그 평균값인 RMS값 그리고 주파수대 가속도 값인 FFT값을 측정하기 위한 가속도센서로 적용된다.
한편, 상기 컨트롤부는, 진동감지부에 의해 감지되어 검출된 진동신호를 전류값으로 감지되도록 하는 전류감지부와; 상기 전류감지부에 의해 감지된 진동에 대한 전류값의 정보를 데이터로 변환하여 출력하는 컨트롤 프로세서;를 포함하여 구성된다.
특히, 상기 컨트롤부는, 컨트롤 프로세서에서 출력된 진동 데이터를 무선 송수신하기 위한 무선통신부와; 상기 무선통신부에 의해 송신된 진동 데이터를 육안으로 확인할 수 있도록 하기 위한 유저디스플레이부;를 포함하여 구성된다.
이상에서와 같이 본 발명은, 웨이퍼가 작업진행되는 과정 및 각 작업공정으로 이송되며 발생되는 진동에 대한 불량요인의 측정이 가능하여 불량요인에 대한 보다 정확한 판단 및 대응이 수행되어 제품의 불량률을 최소화할 수 있는 효과와 진동의 원인이 되는 장비 부분 혹은 부품을 판단할 수 있게 하여 고장에 대해 사전 에 적정한 조치를 할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 반도체 장비의 각 가공공정 마다 별도의 진동측정 구성을 부가하지 않기 때문에 반도체 장비의 제작원가를 효과적으로 감소시킬 수 있게 되며, 이에따라 반도체 장비 자체의 크기를 소형화할 수 있게 되어 작업장 내에서 반도체 장비의 효율적인 배치에 따른 공간활용의 잇점을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 진동 측정장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 진동 측정장치의 센서모듈 발췌 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 진동 측정장치의 컨트롤부 블록도.
도 4는 본 발명에 의한 진동 측정장치의 사용상태 예시도.
도 1은 본 발명에 의한 진동 측정장치의 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 진동 측정장치의 센서모듈 발췌 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 진동 측정장치는 본체(10), 진동감지부(20), 컨트롤부(30)로 이루어진 기본 구성을 갖는다. 도면 중 부호 11은 본체(10) 상에 진동감지부(20)와 컨트롤부(30)가 실장되기 위한 PCB를 나타낸다.
상기 본체(10)는 반도체 장비 내부로 투입되기 위해 웨이퍼와 같은 원판형태로 형성된다. 이와 같은 본체(10)는 반도체 장비 내부로 투입되어 웨이퍼가 가공되기 위해 이송되는 경로로 이송되며, 본체(10) 상에 설치된 진동감지부(20) 등의 구성에 의해 진동을 측정할 수 있도록 하는 구성이다.
또한, 상기 본체(10)의 상면에는 진동감지부(20)과 컨트롤부(30)가 전기적으로 연결되어 연동되도록 하기 위해 전기, 전자 패턴이 형성된 PCB(11)가 결합됨은 전술한 것과 같다.
참고적으로, 상기 평판의 크기는 직경이 반도체 웨이퍼와 동일한 300㎜, 200㎜, 150㎜, 450㎜ 내외이며, 두께는 반도체 장비 내부의 각 공간을 통과할 수 있도록 하기 위해 8㎜ ~ 15㎜ 정도로 제작된다. 또한, 상기 평판은 반도체 장비 내부에서 센서에 의해 웨이퍼와 동일하게 감지될 수 있도록 하기 위해 인식표시부(12)가 형성되며, 이러한 인식표시부(12)는 'SEMI-STD Wafer 표준기술'을 근거로 하여 Notch 또는 Flatzone 형태로 형성된다.
상기 진동감지부(20)는 본체(10)의 PCB(11) 상에 설치된다. 이와 같은 진동감지부(20)는 본체(10)와 함께 반도체 장비 내부로 투입된 후 작업공간 내부에 웨이퍼가 이송 및 작업수행될 때 인가되는 진동을 감지하여 검출하기 위한 구성이다.
이를위해, 상기 진동감지부(20)는 가속도 센서(21, Acceleration sensor)로 적용된다. 이와같은 가속도센서(21)는 이동하는 물체의 가속도나 충격의 세기(진동)를 측정하기 위한 구성이다. 특히, 상기 가속도센서(21)는 MEMS(micro electro mechanical systems) 기술로 제작된 초소형의 센서로 채용되며, 그 사양은 반도체 로봇의 가속도를 측정할 수 있는 ㅁ2G의 가속도를 측정할 수 있으며, Resolution은 ㅁ0.01G가 적당하다.
상기와 같은 가속도센서(21)는 웨이퍼의 이송 및 가공과정이 수행될 때의 X, Y, Z 벡터 방향의 가속도 값인 RMS(평균)값과 주파수대 가속도 값인 FFT(Fast Furier Transform)값을 측정할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 의한 진동 측정장치의 컨트롤부 블록도이다.
도면을 참조하면, 상기 컨트롤부(30)는 본체(10)의 PCB(11) 상에 실장된 칩 또는 소자형태의 구성이다. 이와 같은 컨트롤부(30)는 진동감지부(20)에 의해 감지된 진동신호를 수신하고, 수신된 진동신호를 진동데이터로 변환하여 출력하기 위한 구성이다.
이를 위해 상기 컨트롤부(30)는 전류감지부(31), 컨트롤 프로세서(32)를 기본 구성으로 하여 무선통신부(33)와, 유저디스플레이부(34)를 포함하여 구성된다.
상기 전류감지부(31)는 PCB(11)에 실장된 칩 형태의 구성으로, 상기 진동감지부(20)의 센싱유닛(23)에 의해 감지된 진동신호가 전류값으로 감지되도록 하기 위한 구성이다.
상기 컨트롤 프로세서(32)도 PCB(11)에 실장된 칩 형태의 구성으로, 상기 전류감지부(31)에 의해 감지된 진동신호에 대한 전류값을 데이터로 변환하여 출력하는 신호처리장치이다.
상기 무선통신부(33)는 컨트롤 프로세서(32)에서 출력된 진동데이터를 무선 송수신하기 위해 본체(10)의 PCB(11)와 유저디스플레이부(34)와 연동되는 PC 또는 노트북 등의 단말기에 나누어져 설치된 송수신 모듈로 구성된다.
상기 유저디스플레이부(34)는 별도의 LCD 등의 모니터로 적용될 수 있으며, 관리자가 보유한 PC 또는 노트북 등의 디스플레이 모니터가 적용된다. 이와 같은 유저디스플레이부(34)는 상기 무선통신부(33)에 의해 진동데이터를 육안으로 확인할 수 있도록 하기 위한 구성이다.
도면 중 부호 35는 컨트롤부(30)의 회로구성에 전원을 공급하기 위한 배터리이며, 36는 진동이 측정되는 지점의 온도조건을 확인하기 위한 온도센서이다.
도 4는 본 발명에 의한 진동 측정장치의 사용상태 예시도이다.
도면을 참조하면, 상기 진동 측정장치는 웨이퍼의 규격과 대응하는 형태와 규격으로 제작되어 반도체 장비의 공간으로 투입되어 작업공간 내부의 진동발생을 실시간으로 측정할 수 있게 된다. 도면에서는 반도체 장비 내부의 가장 좁은 공간인 슬릿밸브(Slit Valve)를 통과하는 장면이 예시된 것이다.
10: 본체 11: PCB
20: 진동감지부 21: 가속도센서
30: 컨트롤부 31: 전류감지부
32: 컨트롤 프로세서 33: 무선통신부
34: 유저디스플레이부

Claims (5)

  1. 반도체 장비 내부에서 이동되며 진동을 측정하기 위해 반도체 장비 내부로 투입되는 웨이퍼와 대응하는 형태 및 크기로 형성된 본체(10)와;
    상기 본체(10) 상에 설치되어 본체(10)와 함께 반도체 장비 내부로 투입된 후 웨이퍼 가공공정 상에 발생되는 진동을 감지하여 검출하는 진동감지부(20)와;
    상기 본체(10) 상에 설치되어 진동감지부(20)에 의해 감지되어 검출된 진동신호를 수신하고, 수신된 진동신호를 전류값으로 변환하여 출력하는 컨트롤부(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비 진단용 진동 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체(10)는
    반도체 장비 내부의 센서에 의해 감지될 수 있도록 표면에 인식표시부(12)가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 장비 진단용 진동 측정장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 진동감지부(20)는
    반도체 장비 내에서 웨이퍼의 이송 및 가공과정이 수행될 때의 X, Y, Z 벡터 방향의 가속도 값과 그 평균값인 RMS값 그리고 주파수대 가속도 값인 FFT값을 측정하기 위한 가속도센서(21)로 적용된 것을 특징으로 하는 반도체 장비 진단용 진동 측정장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤부(30)는
    진동감지부(20)에 의해 감지되어 검출된 진동신호를 전류값으로 감지되도록 하는 전류감지부(31)와;
    상기 전류감지부(31)에 의해 감지된 진동에 대한 전류값의 정보를 데이터로 변환하여 출력하는 컨트롤 프로세서(32);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비 진단용 진동 측정장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 컨트롤부(30)는
    컨트롤 프로세서(32)에서 출력된 진동 데이터를 무선 송수신하기 위한 무선통신부(33)와;
    상기 무선통신부(33)에 의해 송신된 진동 데이터를 육안으로 확인할 수 있도록 하기 위한 유저디스플레이부(34);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비 진단용 진동 측정장치.
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