KR20190086272A - 웨이퍼형 파티클 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 챔버 내부 공기인 외기가 인입되는 입구 및 상기 입구의 반대측 출구를 관통하는 외기 이동 경로가 내부 공간에 형성되는 웨이퍼 형상의 센서 하우징; 상기 내부 공간에 구비되어 상기 외기 이동 경로를 통과하는 상기 외기를 향해 검사광을 조사하는 발광부; 상기 내부 공간 중 상기 외기 이동 경로 상에 형성되는 수광홈에 설치되어, 상기 외기에 포함된 파티클에 의해 상기 검사광에서 산란되는 산란광을 수광하는 수광부; 및 상기 산란광의 광량 정보에 기초하여 파티클 정보를 생성하는 제어부;를 포함하는, 웨이퍼형 파티클 센서에 관한 것이다.
Description
본 발명은 웨이퍼형 파티클 센서에 관한 것이다.
반도체는 재료가 되는 웨이퍼를 진공 챔버 내부에서 산화, 포토리소그래피, 식각, 박막, 이온 주입, 금속화 등의 공정을 통해 가공하여 생산된다.
웨이퍼는 미세가공처리되어 수십 또는 수백개의 집적회로 소자를 의한 회로를 포함할 수 있기 때문에, 공정상에 존재하는 미세 입저에 의해서도 치명적인 오염으로 이어져 제품의 불량을 야기할 수 있다.
이에 따라, 해당 공정들에서 파티클과 같은 미세 입자의 존재 여부를 모니터링하고 오염 정도가 심화되는 경우, 이를 조기에 관리자에게 알림으로써 공정 오염에 신속하게 대응할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 선행문헌인 한국등록특허 제10-1388304호(2014.04.16) '기판형 입자 센서'에서는 베이스부 중심에 광원을 배치하고, 광원 둘레에 복수의 광검출부를 배치하는 입자 센서를 구비한다. 이를 통해, 광원에서 전 방향으로 조사되는 광이 복수의 광검출부에 각각 감지되도록 하여, 챔버 공기 중에 입자가 존재하는 경우 입자에 의한 광 검출 값이 변화되는 것을 통해 입자의 감지 검사를 실시한다.
하지만, 상술한 선행문헌의 경우, 개방된 공간에서 전방위에 대한 광 조사와 복수의 센서에 의한 광 검출 구조에 의해, 입자에 의한 다중 광 산란이 발생에 따라 광 검출 값에 대한 신뢰도가 낮은 문제를 갖고 있어, 보다 정확한 입자 검출에 대한 기술이 요구된다.
본 발명의 목적은 웨이퍼 챔버 내부의 오염 정도를 정확하게 감지할 수 있는 웨이퍼형 파티클 센서를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 웨이퍼형 파티클 센서는, 챔버 내부 공기인 외기가 인입되는 입구 및 상기 입구의 반대측 출구를 관통하는 외기 이동 경로가 내부 공간에 형성되는 센서 하우징; 상기 내부 공간에 구비되어 상기 외기 이동 경로를 통과하는 상기 외기를 향해 검사광을 조사하는 발광부; 상기 내부 공간 중 상기 외기 이동 경로 상에 형성되는 수광홈에 설치되어, 상기 외기에 포함된 파티클에 의해 상기 검사광에서 산란되는 산란광을 수광하는 수광부; 및 상기 산란광의 광량 정보에 기초하여 파티클 정보를 생성하는 제어부;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 센서 하우징은, 상기 외기 이동 경로와 수평면 상에서 일지점의 교차점을 갖는 직선 이동 경로인 발광 경로를 구비하고, 상기 발광부는, 상기 발광 경로의 일단에 설치될 수 있다.
여기서, 상기 수광홈은, 상기 외기 이동 경로 및 상기 발광 경로의 상기 교차점에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 발광 경로는, 상기 외기 이동 경로에 의해 제1 발광 경로 및 제2 발광 경로로 구획될 수 있다.
여기서, 상기 발광부는, 상기 제1 발광 경로에 배치되고, 상기 제1 발광 경로에 설치되어 상기 발광부에서 조사되는 상기 검사광을 집광시키는 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 발광 경로에 설치되어, 상기 제2 발광 경로로 유입되는 상기 검사광 및 상기 산란광을 흡수하는 광흡수부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 산란광을 상기 수광부로 반사시키도록 상기 외기 이동 경로에 설치되는 광반사부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 입구에 설치되어 상기 외기를 흡입시키는 송풍부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 출구에 설치되어 상기 외기 이동 경로를 이동한 상기 외기를 필터링하는 필터부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 웨이퍼형 파티클 센서에 의하면, 진공 챔버 내부의 외기를 흡입하여 센서 내부로 이동시키고, 이때 이동되는 외기를 향해 광을 조사하여 외기에 포함된 파티클에 의한 산란광을 수집함으로써, 파티클의 존재 여부 및 입자량을 보다 정확하게 측정될 수 있다.
또한, 외기가 이동되는 경로 내부에 수광부로 향하는 반사부를 설치하여 산란광의 집광 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 유입된 외기를 필터링하여 배출시켜 파티클 검사 및 정화 작업을 동시에 실시할 수 있다.
또한, 온도 측정부, 습도 측정부, 및 기압 측정부를 구비하여 진공 챔버 내부의 환경 정보를 측정하여 파티클 정보의 생성 및 교정에 반영하거나, 장비의 구동을 위한 정보로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명이 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 구동 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 내부 구조 및 산란광(L2)의 감지 방법을 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 전기적인 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)를 이용한 파티클 검사방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 내부 구조 및 산란광(L2)의 감지 방법을 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 전기적인 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)를 이용한 파티클 검사방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명이 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 구동 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도시된 바와 같이, 진공 챔버(C)는 웨이퍼를 가공하기 위한 공정 수단으로, 내부에는 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 지지부(E)가 설치되어 있다. 웨이퍼 지지부(E)에는 웨이퍼가 안착될 수 있고, 그 뒤, 설정된 공정 프로세스에 따른 식각, 증착 등의 공정이 이루어질 수 있다.
이러한 진공 챔버(C)의 내부 공간은 제품 불량율을 최소화 하기 위하여 오염 물질의 존재를 최소화할 필요가 있고, 오염 물질이 존재하는 여부에 대한 감지가 요구된다.
오염 물질은 대체로 먼지(Dust)와 같은 입자체로 본 발명에서는 해당 오염 물질들을 파티클(P:Particle)이라 지칭하도록 한다.
진공 챔버(C) 내부의 파티클(P) 존재 및 입자량을 감지하기 위해 도 1에 도시된 바와 같은 웨이퍼형 파티클 센서(100)를 웨이퍼 지지부(E)에 안착시킬 수 있다. 웨이퍼형 파티클 센서(100)는, 대체로 웨이퍼 형상과 유사하도록 기판형으로 형성될 수 있다. 이렇게 진공 챔버(C) 내부에 웨이퍼형 파티클 센서(100)가 배치되면, 웨이퍼형 파티클 센서(100)는 진공 챔버(C) 내부에 존재하는 외기(A)를 자신의 내부 공간으로 흡입할 수 있다. 이는, 웨이퍼형 파티클 센서(100) 일측에 형성되는 입구(도 2, 131 이하생략)를 통해 이루어지며, 흡입된 외기는 센서(100)의 내부를 관통하는 이동 경로를 따라 이동될 수 있다.
이때, 외기(A)의 이동 경로와 교차하는 방향에서 이동 중인 외기(A)를 향해 광을 조사할 수 있다. 광은 직진성을 갖고 있으므로 외기(A)의 존재 여부와 상관없이 직선 방향으로 조사되며, 만약 외기에 파티클(P)이 존재하는 경우 조사된 광과의 충돌이 발생될 수 있다. 파티클(P)과 충돌된 일부 광은 충돌 각도에 따라 기존 직진성을 상실하고 다른 방향으로 산란될 수 있다.
외기(A)의 이동 경로와 광이 교차되는 지점의 일 영역을 통해 산란된 광을 수집하고, 수집된 광량 정보를 통해 외기(A)에 포함된 파티클(P)에 대한 파티클 정보를 생성할 수 있다. 웨이퍼형 파티클 센서(100) 내부에서 이동이 완료된 외기(A)는 입구 반대측의 출구(도 2, 133)를 통해 다시 진공 챔버(C) 내부 공간으로 배출되어 순환될 수 있도록 하며, 이때 배출되는 외기(A)를 센서(100) 내부의 필터링 장치를 통해 필터링된 상태로 배출될 수 있다.
이와 같이, 웨이퍼형 파티클 센서(100)는 진공 챔버(C) 내부 외기(A)에 대한 산란광(도 3, L2) 측정 방식으로 파티클 정보를 수집할 수 있다.
이상은 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 간략적인 동작 구조에 대하여 설명하였다. 이하의 도 2 및 도 3에서는 웨이퍼형 파티클 센서(100)에 대한 세부 구성에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 구성을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 내부 구조 및 산란광(L2)의 감지 방법을 설명하기 위한 정면 단면도이다.
도시된 바와 같이, 웨이퍼형 파티클 센서(100)는 기판 하우징(110), 센서 하우징(130), 송풍부(150), 발광부(170), 렌즈부(180), 수광부(190), 광흡수부(210), 미러부(200), 필터부(240), 온도 측정부(250), 습도 측정부(270), 기압 측정부(290), 전원 공급부(310), 메모리부(도 4, 330), 통신부(도 4, 350), 및 제어부(도 4, 370)를 포함할 수 있다.
기판 하우징(110)은, 도 1에서 상술한 웨이퍼 지지부(도 1, E 이하생략)에 안착되기 위한 수단으로 웨이퍼와 유사한 기판 형상으로 형성될 수 있다. 진공 챔버(도 1, C 이하생략) 내부에 존재하는 물질들에 의한 흡착을 방지하기 위한 흡착 방지 성분이 표면에 코팅될 수 있다.
센서 하우징(130)은, 센싱 구성을 내부에 구비하기 위한 내부 공간 구조를 갖고 있으며, 웨이퍼 형상을 가지는 기판 하우징(110)에 일면이 결합되도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 센서 하우징(130)의 형상이 원판형으로 도시되었으나, 형상이 한정된 것은 아니며 실험 및 공정에 따라 형상은 다르게 적용될 수 있다.
센서 하우징(130)은, 일측에 외기(A) 유입될 수 있는 입구(131)가 형성되고, 입구(131)의 반대측에는 출구(133)가 형성될 수 있다. 또한, 센서 하우징(130)의 내부 공간에는 입구(131)와 출구(133)를 관통하는 외기 이동 경로(R1)가 형성될 수 있다. 해당 외기 이동 경로(R1)를 통해, 진공 챔버 공간에 위치하는 외기(A)가 센서 하우징(130) 내부 공간을 따라 이동될 수 있다. 뿐만 아니라, 센서 하우징(130)의 내부 공간에는 발광 경로(R2-1, R2-2) 및 수광홈(135)을 더 포함할 수 있다.
발광 경로(R2-1, R2-2)는, 후술하는 발광부(170)에 의한 검사광(L1)이 이동될 수 있는 경로로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 외기 이동 경로(R1)와 수평면 상에서 일지점의 교차점을 갖는 직선 이동 경로로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 외기 이동 경로(R1)와 발광 경로(R2-1, R2-2)가 수평 상에서 서로 직교하는 교차점을 갖도록 도시되었으나, 교차 각도는 한정된 것은 아니며 1개의 교차점을 갖기 위한 다양한 교차 각도를 가질 수도 있다.
여기서, 발광 경로(R2-1, R2-2)는 외기 이동 경로(R1)와의 교차점을 기준으로 하여 제1 발광 경로(R2-1) 및 제2 발광 경로(R2-2)로 각각 구획될 수 있다.
수광홈(135)은, 후술하는 수광부(190)가 수용되는 홈의 구조를 가질 수 있다. 해당 수광홈(135)은 외기 이동 경로(R1)와 발광 경로의 교차 영역에서 오목되는 홈부로 형성될 수 있다. 이에 따라, 수광홈(135)에 수용되는 수광부(190)는 외기 이동 경로(R1) 및 발광 경로(R2-1, R2-2) 상에 노출되지 않은 상태로 해당 경로들의 교차점과 동일한 위치에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 수광홈(135)이 센서 하우징(130)의 바닥면을 향해 오목되게 형성되었으나, 이에 한정된 것은 아니며 상부면을 향해 오목되게 형성될 수도 있다. 또한, 도시하지 않았으나 센서 하우징(130)의 바닥면 및 상부면에 각각 복수로 형성되어 서로 다른 수광부(190)가 각각 수용될 수도 있다.
송풍부(150)는, 진공 챔버 공간에 존재하는 외기(A)를 센서 하우징(130)의 외기 이동 경로(R1)로 흡입하기 위한 수단일 수 있다. 이를 위해, 송풍부(150)는 센서 하우징(130)의 입구(131)에 설치되어 회전되도록 형성될 수 있다. 팬과 같은 부재가 적용될 수 있으며, 제어부(370)의 제어에 따라 회전 속도가 조절될 수 있다. 또한, 송풍부(150)는 회전 방향이 외기(A)를 흡입하는 정방향 회전 및 정방향과 반대 방향으로 회전하는 역방향 회전이 가능할 수 있다. 본 실시예에서는 송풍부(131)이 팬 부재로 도시되어 있으나 이에 한정된 것은 아니며, 외기(A)를 흡입 가능한 다양한 송풍 수단이 적용될 수 있다.
발광부(170)는, 외기 이동 경로(R1)에 유입되는 외기(A)를 향해 검사광(L1)을 조사하기 위한 수단으로, 발광 경로로(R2-1, R2-2) 중 본 실시예에서는 제1 발광 경로(R2-1)에 설치될 수 있다. 발광부(170)는, 다양한 광원이 적용될 수 있으며 바람직하게는 400 내지 800nm 파장 대역의 레이저 다이오드(Laser Diode)가 적용될 수 있다. 이렇게 발광부(170)가 제1 발광 경로(R2-1)에 배치되는 경우, 검사광(L1)의 조사 시, 외기 이동 경로(R1)와의 교차점을 지나 제2 발광 경로(R2-2)까지 직선으로 조사될 수 있다.
렌즈부(180)는, 발광부(170)에서 조사되는 검사광(L1)을 집광하기 위한 수단으로 제1 발광 경로(R2-1)에서 발광부(170)와 외기 이동 경로(R1) 사이에 배치될 수 있다. 렌즈부(180)는, 집광 효율을 향상시키기 위한 복수로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 렌즈(181), 제2 렌즈(183), 및 제3 렌즈(185)가 발광부(170)와 가까운 영역에서부터 순차적으로 설치될 수 있다. 제1 렌즈(181) 및 제2 렌즈(183)는 발광부(170)에서 조사되는 검사광(L1)을 콜리메이팅(Collimating)하고 제3 렌즈(185)는 포커스 렌즈로 형성되어 콜리메이팅된 검사광(L1)을 외기 이동 경로(R1)와의 교차점 중심부를 향해 집광시킬 수 있다. 이를 통해 외기(A)에 조사되는 검사광(L1)은 집광된 광일 수 있다.
이러한 렌즈부(180)는, 제1 렌즈(181), 제2 렌즈(183), 제3 렌즈(185)가 통합 형성되는 렌즈 어셈블리로 구성될 수 있다. 이와 같은 경우, 해당 렌즈 어셈블리는 전체가 통합 하우징 내에 순차적으로 배치되어 제1 발광 경로(R2-1)에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.
수광부(190)는, 검사광(L1)이 외기(A)에 포함된 파티클(P)과 충돌하여 산란되는 산란광(L2)를 수광하기 위한 수단일 수 있다. 따라서, 수광부(190)는 외기 이동 경로(R1) 및 발광 경로(R2-1, R2-2)의 교차점인 수광홈(135)에 배치될 수 있다. 이때, 수광홈(135)은 오목진 홈부로 형성되므로, 수광부(190)는 외기(A) 및 검사광(L2)의 이동 경로 하부에 위치하여 이들과 직접적으로 접촉되지 않은 상태에서, 산란광(L2)만을 감지하여 이에 대한 광량 정보를 생성할 수 있다.
미러부(200)는, 도 3에서처럼 산란광(L2)를 수광부(190)에 집광시키기 위한 수단으로, 수광홈(135)에 대응하는 상면에 위치할 수 있다. 이러한 미러부(200)는, 곡면의 반사면을 구비하도록 형성되어 산란광(L2)를 수광부(190)로 집광시킬 수 있다. 미러부(200)의 형상 및 위치는 한정된 것이 아니며 산란광(L2)를 수광부로 집광시키기 위한 다양한 형태를 갖거나 배치 위치를 가질 수 있다.
광흡수부(210)는, 발광부(170)에서 조사되는 검사광(L1)을 흡수하기 위한 수단으로, 발광부(170)가 설치되는 제1 발광 경로(R2-1)의 반대측인 제2 발광 경로(R2-2)에 배치될 수 있다. 다시말해, 광흡수부(210)는 검사광(L1)이 외기 이동 경로(R1)를 지나 제2 발광 경로(R2-2)로 유입되는 경우, 이를 흡수할 수 있다. 이는, 외기(A)와 검사광(L1)의 충돌에 의한 산란광(L2) 이외의 다른 산란광(L2)의 발생을 방지하기 위한 수단일 수 있다. 이를 위해, 광흡수부(210)는 필름 또는 다른 형태로 형성되어 제2 발광 경로(R2-2)에 부착되거나 코팅 및 충진될 수 있다. 광흡수부(210)의 성분으로는 페로브스카이트(Perovskie) 및 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube) 중 적어도 어느 하나의 성분이 포함될 수 있으며, 이외에도 광흡수가 가능한 다양한 성분들이 포함될 수 있다.
필터부(240)는, 외기 이동 경로(R1)를 이동한 외기(A)에 포함된 파티클(P)을 제거하기 위한 수단으로 출구(133) 영역에 배치될 수 있다. 필터부(240)는 허니컴 구조의 탄소 필터 또는 헤파 필터가 적용될 수 있으며, 필터 효율을 위해 복수의 필터가 중첩되도록 구성될 수 있다. 또한, 전기 필터로 구성되어 정전기 효과를 통한 집진이 이루어질 수 있으며, 일반 필터와 전기 필터가 듀얼로 적용될 수도 있다.
여기서, 센서 하우징(130)의 출구(133)에는 본 실시예에서 도시하지 않았으나 외기의 원활한 배출을 위해 입구(131)에 설치되는 송풍부(150)가 추가로 설치될 수도 있다.
온도 측정부(250)는, 외기(A)의 온도 변화를 감지하여 이에 대한 온도 정보를 생성하기 위한 수단으로, 도시된 바와 같이, 외기 이동 경로(R1)의 일측에 설치될 수도 있고, 기판 하우징(110) 또는 센서 하우징(130)의 외면에 설치될 수도 있다.
습도 측정부(270)는, 외기(A)의 습도 변화를 감지하여 이에 대한 습도 정보를 생성하기 위한 수단으로, 도시된 바와 같이, 외기 이동 경로(R1)의 일측에 설치될 수도 있고, 기판 하우징(110) 또는 센서 하우징(130)의 외면에 설치될 수도 있다.
기압 측정부(290)는, 진공 챔버 내부의 기압 변화를 감지하여 이에 대한 기압 정보를 생성하기 위한 수단으로, 기판 하우징(110) 또는 센서 하우징(130) 중 어느 한 곳에 선택적으로 설치될 수 있다.
전원 공급부(310)는, 전원이 요구되는 각 구성에 대하여 전원을 공급하기 위한 수단으로, 탈착 가능한 교체형 배터리로 구성되거나, 진공 챔버 일측과 유선 연결되어 진공 챔버를 통해 전기를 전달 받을 수 있다.
메모리부(330)는, 수광부(190), 각 측정부에서 생성되는 데이터 정보를 저장하기 위한 수단일 수 있다.
통신부(350)는, 상술한 데이터 정보를 외부 단말기로 전송하거나, 외부 단말기의 제어 정보를 수신하기 위한 수단으로 무선 또는 유선으로 구성될 수 있다.
제어부(370)는, 상술한 구성들의 동작을 제어하기 위한 수단으로, 수광부(190)로부터 산란광(L2)의 감지에 대한 광량 정보가 수신되면 이를 기초로 하여 외기에 포함된 파티클(P)의 정도에 관한 파티클 정보를 생성하고, 이를 통신부(350)로 외부 단말기에 전송시킬 수 있다.
상술한 전원 공급부(310), 메모리부(330), 통신부(350), 및 제어부(370)는, 본 실시예에서는 구체적으로 도시되지 않았으나, PCB기판과 같은 구조로 통합 구성되어 센서 하우징(130)의 내부나 외부 중 일 영역에 설치되어 다른 구성들과 전기적으로 연결될 수 있다.
이상은 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 세부 구성에 대하여 설명하였다. 도 3 및 도 4에서는 웨이퍼형 파티클 센서(100)의 동작 방법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서의 전기적인 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼형 파티클 센서를 이용한 파티클 검사방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 1 내지 도 3에서 상술한 웨이퍼형 파티클 센서와 동일한 구조를 대한 설명이므로, 대응되는 도면 부호는 생략하도록 한다.
도시된 바에 따라, 웨이퍼형 파티클 센서의 전체 동작 방법을 순차적으로 설명하도록 한다.
최초, 웨이퍼형 파티클 센서는 기준값을 설정할 수 있다. 기준값은 진공 챔버의 외기에 포함된 파티클에 의한 산란광의 광량 정보에 대한 기준값일 수 있다. 해당 기준값을 기준으로 하여 외기의 파티클 함유량을 비교 산출할 수 있다.
초기 기준값을 설정하기 위한 방법은 다양하게 적용될 수 있다.
일반적으로, 사전 실험을 통해 설정된 기준값 정보를 메모리부에 저장할 수 있으며, 실제 적용 환경상에서 실시간으로 기준값을 생성할 수도 있다. 기준값 생성 방법은 다음과 같다.
먼저, 웨이퍼형 파티클 센서가 진공 챔버에 위치하기 전, 진공 챔버 외부에서 발광부를 구동하여 검사광을 조사하고, 이때 수광부를 통해 감지되는 산란광의 광량 정보를 기준값으로 설정할 수 있다.
또는, 웨이퍼형 파티클 센서를 진공 챔버 내부에 위치시키고, 송풍부를 구동시키지 않은 상태에서 수광부를 통해 산란광의 광량 정보를 수집하여 기준값으로 설정할 수도 있다.
뿐만 아니라, 웨이퍼형 파티클 센서 내부에 존재하는 기존 파티클을 최대한 외부로 배출 시킨 상태에서 기준값을 설정할 수도 있다. 이를 위해, 송풍부는 기존의 정방향 회전이 아닌 역방향 회전을 실시하여 필터부가 설치된 출구로부터 외기를 흡입하고 이때의 수광부에 감지되는 광량 정보를 기준값으로 설정할 수 있다. 나아가, 센서 하우징의 입구를 개폐 가능한 개폐부를 설치하고, 입구를 개폐한 상태에서 송풍부를 정방향 회전하여 내부에 존재하는 파티클을 외부로 배출한 상태에서 감지되는 광량 정보를 기준값으로 설정할 수도 있다.
이와 같은 다양한 방법으로 기준값은 다양하게 설정될 수 있으며, 이는 실험 및 공정 조건에 따라 적용될 수 있다.
기준값이 설정되면 웨이퍼형 파티클 센서는 진공 챔버 내부로 위치할 수 있다. 진공 챔버 내부에서 웨이퍼 지지부에 의해 수평하게 안착될 수 있다.
이후, 진공 챔버가 폐쇄된 상태에서 검사 시작 신호가 수신되면, 제어부는 송풍부를 구동하여 진공 챔버 내부의 외기를 센서 하우징 내부 공간에 위치하는 외기 이동 경로로 유입시킬 수 있다.
외기가 외기 이동 경로로 유입되면, 제어부는 발광부를 제어하여 검사광을 조사하도록 제어할 수 있다. 외기 이동 경로와 수평면 상에서 일지점의 교차점을 갖는 발광 경로에 배치되는 발광부에서 조사되는 검사광은 렌즈부에 의해 집광된 상태로 조사될 수 있다.
집광된 상태로 조사된 검사광은 외기 이동 경로와 발광 경로의 교차점에서 외기와 접촉하여 투과될 수 있다. 이때, 외기에 파티클이 포함된 경우, 검사광과 파티클 간의 충돌이 발생하여 검사광은 기존 직선 방향과 다른 방향으로 산란되는 산란광으로 변환될 수 있다. 산란되는 산란광 중 일부는 교차점과 연통하게 형성되는 수광홈에 위치한 수광부에 수광될 수 있다. 또한, 산란광 중 일부는 외기 이동 경로를 향해 산란될 수도 있다. 이러한 산란광은 외기 이동 경로에 배치되는 반사부를 의해 반사되어 수광부로 집광될 수 있다.
외기를 투과한 검사광은 발광 경로 중 발광부가 설치된 제1 발광 경로 반대측인 제2 발광 경로로 이동될 수 있다. 제2 발광 경로에는 광흡수 물질로 충진 또는 도포되어 있는 광흡수부가 배치될 수 있다. 따라서, 제2 발광 경로로 유입되는 검사광은 반사나 산란없이 광흡수부에 의해 흡수되어 소멸될 수 있다.
수광부는, 산란광을 수광하여 광량 정보를 생성할 수 있다. 생성된 광량 정보는 제어부에 전달되고, 제어부는 수광부의 광량 정보와 기준값을 비교하여 파티클의 포함 정도에 대한 파티클 정보를 생성할 수 있다.
이후, 제어부는 통신부를 통해 파티클 정보를 외부에 위치하는 관리자의 외부 단말기로 전송하여 검사 결과를 인지시킬 수 있다.
본 실시예에서는 구체적으로 기재하지 않았으나, 수광부는 서로 대칭되는 위치에 배치되는 제1 수광부 및 제2 수광부로 구성될 수 있다. 다시말해, 제1 수광부는 센서 하우징의 바닥면을 향해 오목지는 제1 수광홈에 배치되고, 제2 수광부는 제1 수광홈과 대면하도록 형성되는 제2 수광홈에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 제1 수광부 및 제2 수광부는 산란광을 각각 수용하고, 제어부는 제1 수광부 및 제2 수광부에서 수집되는 산란광의 정보인 제1 광량 정보 및 제2 광량 정보의 평균값을 기초로 하여 파티클 정보를 생성할 수도 있다.
또한, 제어부는 웨이퍼형 파티클 센서 설치되어 각종 환경 정보를 수집하는 측정부의 데이터 정보를 수신할 수 있다.
온도 측정부는 센서 하우징 내부의 온도 정보를, 습도 측정부는 센서 하우징 내부의 습도 정보를, 기압 측정부는 진공 챔버 내부의 기압 정보를 각각 수집하여 제어부에 전달할 수 있다. 제어부는 수신되는 각종 환경 정보(온도, 습도, 기압)를 참고하여 파티클 정보의 생성에 적용하거나, 이를 외부 단말기로 전송하도록 제어할 수 있다.
뿐만아니라, 앞선 실시예에서는 구체적으로 기재하지 않았으나, 웨이퍼형 파티클 센서는 센서의 현재 상태에 대한 상태 정보를 출력하기 위한 알림부를 더 포함할 수 있다. 알림부는, 경고광을 발광하는 경고광 발광부, 안내 음성과 같은 음향 정보를 출력하는 스피커부를 포함할 수 있다. 이에 따라, 제어부는 각 측정부에서 측정되는 측정값이 기준값을 초과하는 고장, 위험 등의 상황으로 판단되는 경우, 알림부를 구동하여 진공 챔버 외부에 위치하는 관리의 시각 및 청각을 통해 이를 인지시킬 수 있다.
이와 같은 웨이퍼형 파티클 센서에 의하면, 진공 챔버 내부의 파티클 포함 정도에 대한 파티클 정보를 보다 정확하게 검출할 수 있다.
상기와 같은 웨이퍼형 파티클 센서는, 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
100: 웨이퍼형 파티클 센서 250: 온도 측정부
110: 기판 하우징 270: 습도 측정부
130: 센서 하우징 290: 기압 측정부
150: 송풍부 310: 전원 공급부
170: 발광부 330: 메모리부
180: 렌즈부 350: 통신부
190: 수광부 370: 제어부
210: 광흡수부 240: 필터부
C: 진공 챔버
A: 외기
P: 파티클
110: 기판 하우징 270: 습도 측정부
130: 센서 하우징 290: 기압 측정부
150: 송풍부 310: 전원 공급부
170: 발광부 330: 메모리부
180: 렌즈부 350: 통신부
190: 수광부 370: 제어부
210: 광흡수부 240: 필터부
C: 진공 챔버
A: 외기
P: 파티클
Claims (9)
- 챔버 내부 공기인 외기가 인입되는 입구 및 상기 입구의 반대측 출구를 관통하는 외기 이동 경로가 내부 공간에 형성되는 센서 하우징;
상기 내부 공간에 구비되어 상기 외기 이동 경로를 통과하는 상기 외기를 향해 검사광을 조사하는 발광부;
상기 내부 공간 중 상기 외기 이동 경로 상에 형성되는 수광홈에 설치되어, 상기 외기에 포함된 파티클에 의해 상기 검사광에서 산란되는 산란광을 수광하는 수광부; 및
상기 산란광의 광량 정보에 기초하여 파티클 정보를 생성하는 제어부;를 포함하는, 웨이퍼형 파티클 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 센서 하우징은,
상기 외기 이동 경로와 수평면 상에서 일지점의 교차점을 갖는 직선 이동 경로인 발광 경로를 구비하고,
상기 발광부는,
상기 발광 경로의 일단에 설치되는, 웨이퍼형 파티클 센서.
- 제2항에 있어서,
상기 수광홈은,
상기 외기 이동 경로 및 상기 발광 경로의 상기 교차점에 형성되는, 웨이퍼형 파티클 센서.
- 제2항에 있어서,
상기 발광 경로는,
상기 외기 이동 경로에 의해 제1 발광 경로 및 제2 발광 경로로 구획되는, 웨이퍼형 파티클 센서.
- 제4항에 있어서,
상기 발광부는,
상기 제1 발광 경로에 배치되고,
상기 제1 발광 경로에 설치되어 상기 발광부에서 조사되는 상기 검사광을 집광시키는 렌즈부를 더 포함하는, 웨이퍼형 파티클 센서.
- 제4항에 있어서,
상기 제2 발광 경로에 설치되어, 상기 제2 발광 경로로 유입되는 상기 검사광 및 상기 산란광을 흡수하는 광흡수부를 더 포함하는, 웨이퍼형 파티클 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 산란광을 상기 수광부로 반사시키도록 상기 수광홈에 대응하는 위치에 설치되는 미러부를 더 포함하는, 웨이퍼형 파티클 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 입구에 설치되어 상기 외기를 흡입시키는 송풍부를 더 포함하는, 웨이퍼형 파티클 센서.
- 제2항에 있어서,
상기 출구에 설치되어 상기 외기 이동 경로를 이동한 상기 외기를 필터링하는 필터부를 더 포함하는, 웨이퍼형 파티클 센서.
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| GRNT | Written decision to grant |