KR20190086641A - 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체공정 모니터링에 사용되는 센서 장착 웨이퍼 기술에 있어서, 특히 센서 장착 웨이퍼의 센싱 정보에 대한 신뢰성을 보장해 주는 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템에 관한 것으로, 온도센서가 구비된 센서 장착 웨이퍼를 보관하기 위한 보관 장치와, 상기 보관 장치와 연동하여 상기 센서 장착 웨이퍼의 상기 온도센서가 공정 중에 챔버 내에서 센싱한 온도 값을 보정하는 제어스테이션으로 구성되되, 상기 보관 장치는 상기 센서 장착 웨이퍼가 보관 중인 내부로 열을 발생시키는 히터와, 상기 히터의 발열 온도를 가변 제어하기 위한 제어명령을 상기 제어스테이션으로부터 수신하고 상기 센서 장착 웨이퍼의 상기 온도센서가 센싱한 온도 값을 상기 센서 장착 웨이퍼로부터 수신하여 상기 제어스테이션에 전달하는 제1통신모듈을 구비하고, 상기 제어스테이션은 상기 제1통신모듈과 통신하는 제2통신모듈을 구비하고, 상기 히터의 발열 온도를 제어함에 따라 설정되는 기준 온도 값과 상기 센서 장착 웨이퍼의 상기 온도센서가 상기 히터로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값의 오차를 상기 온도센서의 온도 보정 값으로 설정하고, 상기 설정된 온도 보정 값을 사용하여 상기 온도센서가 공정 중에 챔버 내에서 센싱한 온도 값을 보정하는 것이 특징이다.

Description

센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템{temporature correction system for sensor mounted wafer}
본 발명은 반도체공정 모니터링에 사용되는 센서 장착 웨이퍼 기술에 관한 것으로, 특히 센서 장착 웨이퍼의 센싱 정보에 대한 신뢰성을 보장해 주는 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템에 관한 것이다.
반도체 제조에는 일반적으로 광학, 증착과 성장, 식각 공정 등 다수의 공정을 거친다.
반도체 제조 공정에는 각 공정에서 공정 조건과 장비의 작동 상태를 주의 깊게 모니터링해야 한다. 예를 들면, 챔버나 웨이퍼의 온도, 가스 주입 상태, 압력 상태 또는 플라스마 밀도나 노출 거리 등을 제어하면서 최적의 반도체 수율을 위해 정밀한 모니터링이 필수적이다.
온도, 플라즈마, 압력, 유량 및 가스 등과 관련된 공정 조건에 오차가 발생하거나 장비가 오동작 하는 경우에는 불량이 다수 발생하여 전체 수율에 치명적이다.
한편, 종래 기술에서는 반도체 제조에서 챔버 내의 공정 조건을 간접적으로 측정하였으나 반도체 수율 향상을 위해 챔버의 내부 조건이나 그 챔버에 로딩된 웨이퍼의 상태 등을 직접 측정하기 위한 연구가 계속되었다. 그 중 하나가 웨이퍼의 온도 센싱 기술로 SOW(Sensor On Wafer)가 소개되었다.
SOW(Sensor On Wafer)는 테스트용 웨이퍼 상에 온도센서를 장착하고, 각각의 온도센서를 이용하여 반도체 제조 공정에서의 온도를 챔버 내에서 직접 센싱하였다.
*SOW를 이용함에 있어서 정밀한 모니터링이 필수적인데, 온도센서에 의해 센싱된 온도 값이 정확한지에 대한 문제가 제기된다. 온도센서에 의해 센싱된 온도 값에 오차가 발생한다면 반도체 제조 공정에 치명적인 악영향을 줄 수 있다. 따라서, 센서 장착 웨이퍼에 이미 장착된 온도센서가 센싱 능력이 저하된 경우라도 보정을 통해 정확성을 보장해 주는 것이 필수적이다.
한편, 종래 기술에서는 한번 장착된 온도센서는 교체가 불가능하기 때문에 온도센서에 의해 센싱된 온도 값에 오차가 발생하는 것으로 확인되면, 온도센서만 불량임에도 불구하고 센서 장착 웨이퍼 전체를 사용할 수 없게 되어 경제적인 손실이 발생하였다.
본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 SOW(Sensor On Wafer)와 같은 센서 장착 웨이퍼에 장착된 온도센서의 불량 시에도 센싱 온도의 보정을 통해 센서 장착 웨이퍼의 센싱 능력을 보장해 주는 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템의 특징은, 온도센서가 구비된 센서 장착 웨이퍼를 보관하기 위한 보관 장치와, 상기 보관 장치와 연동하여 상기 센서 장착 웨이퍼의 상기 온도센서가 공정 중에 챔버 내에서 센싱한 온도 값을 보정하는 제어스테이션으로 구성되되,
상기 보관 장치는 상기 센서 장착 웨이퍼가 보관 중인 내부로 열을 발생시키는 히터와, 상기 히터의 발열 온도를 가변 제어하기 위한 제어명령을 상기 제어스테이션으로부터 수신하고 상기 센서 장착 웨이퍼의 상기 온도센서가 센싱한 온도 값을 상기 센서 장착 웨이퍼로부터 수신하여 상기 제어스테이션에 전달하는 제1통신모듈을 구비하고,
상기 제어스테이션은 상기 제1통신모듈과 통신하는 제2통신모듈을 구비하고, 상기 히터의 발열 온도를 제어함에 따라 설정되는 기준 온도 값과 상기 센서 장착 웨이퍼의 상기 온도센서가 상기 히터로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값의 오차를 상기 온도센서의 온도 보정 값으로 설정하고, 상기 설정된 온도 보정 값을 사용하여 상기 온도센서가 공정 중에 챔버 내에서 센싱한 온도 값을 보정하는 것이다.
바람직하게, 상기 온도 보정 값을 설정하는 제1모드와, 상기 온도 보정 값을 사용하여 상기 온도센서가 공정 중에 센싱한 온도 값을 보정하는 제2모드로 동작할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1통신모듈은 상기 온도센서가 상기 히터로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값을 상기 센서 장착 웨이퍼로부터 수신하여 상기 제2통신모듈로 전달하거나, 상기 온도센서가 공정 중에 센싱한 온도 값을 상기 센서 장착 웨이퍼로부터 수신하여 상기 제2통신모듈로 전달할 수 있다.
바람직하게, 상기 보관장치는 상기 히터로부터 발생된 열을 센싱하는 복수 개의 검증용 온도센서를 더 포함할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제어스테이션은 상기 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값을 상기 기준 온도 값으로 설정할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제어스테이션은 상기 히터의 발열 온도가 제1온도에서 제n온도까지 가변하도록 제어하되, 상기 히터의 발열 온도가 제k(1≤k≤n)온도일 때, 상기 온도센서가 센싱하는 온도 값과 상기 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값의 오차를 상기 온도 보정 값으로 설정할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제어스테이션은 상기 히터의 발열 온도가 제1온도에서 제n온도까지 가변하도록 제어하되, 상기 발열 온도의 변화에 따른 상기 온도센서가 센싱하는 온도 값의 기울기(a)와 상기 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값의 기울기(b)를 비교하고, 그 비교 결과에 따른 오차와 기울기 편차 중 적어도 하나를 사용하여 상기 온도 보정 값을 설정할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제어스테이션은 상기 기울기(a)와 상기 기울기(b)가 동일한 경우에, 상기 히터의 발열 온도가 제k(1≤k≤n)온도일 때 상기 온도센서가 센싱하는 온도 값과 상기 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값의 오차를 상기 온도 보정 값으로 설정할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제어스테이션은 상기 기울기(a)와 상기 기울기(b)가 상이한 경우에, 상기 히터의 발열 온도가 제k(1≤k＜m≤n)온도일 때 상기 온도센서가 센싱하는 온도 값과 상기 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값의 오차를 상기 온도 보정 값으로 설정하되, 상기 히터의 발열 온도가 제m(1≤k＜m≤n)온도일 때는 상기 온도 보정 값에 상기 기울기(a)와 상기 기울기(b)의 편차를 이득 값으로 가산하여 설정할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어스테이션은 상기 히터의 발열 온도가 제1온도에서 제n온도까지 가변하도록 제어하되, 상기 발열 온도를 제k(1≤k≤n)온도로 설정하기 위한 제어명령을 상기 보관장치로 송신함에 따라 상기 제k온도를 상기 기준 온도 값으로 설정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서 장착 웨이퍼를 안정되게 보관될 수 있는 보관 장치와 그를 제어하는 제어스테이션이 연동하여 미리 온도센서의 센싱 능력 저하에 따른 오차를 기준으로 보정 값을 설정한 후에 실제 공정 중에 센싱한 온도 값을 보정해 줄 수 있다. 그에 따라, 센서 장착 웨이퍼에 이미 장착된 온도센서의 센싱 능력이 저하된 경우라도 별도의 보정을 통해 공정 모니터링의 정확성을 보장해 준다.
이러한 본 발명에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템을 사용함으로써, 온도센서만의 불량 시에도 센서 장착 웨이퍼를 그대로 사용할 수 있다. 따라서, 센서 장착 웨이퍼를 교체해야 하는 경제적인 손실이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 센서 장착 웨이퍼의 구성을 도시한 다이어그램이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템의 구성을 도시한 다이어그램이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템이 제1모드로 동작 시에 온도 보정 값을 설정하는 절차를 도시한 다이어그램이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템이 제2모드로 동작 시에 공정 중 센싱한 온도를 보정하는 절차를 도시한 다이어그램이고,
도 5 및 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템에서 온도 보정 값을 설정하는 예들을 설명하기 위한 그래프들이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 온도보정기능을 가지는 센서 장착 웨이퍼 보관 장치의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 센서 장착 웨이퍼의 구성을 도시한 다이어그램이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템의 구성을 도시한 다이어그램이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템은 보관 장치(2)와 제어스테이션(3)으로 구성된다.
보관 장치(2)는 센서 장착 웨이퍼(1)를 안정적으로 보관하기 위한 것이며, 제어스테이션(3)은 보관 장치(2)와 연동하여 센서 장착 웨이퍼(1)에 구비되는 온도센서(10)가 센싱한 온도 값을 보정하기 위한 것이다.
센서 장착 웨이퍼(1)는 온도센서(10)와 통신유닛(20)을 구비하는 것이 바람직하며, 그 센서 장착 웨이퍼(1)는 그밖에 제어유닛(30)과 배터리(40)와 충전회로(41)와 메모리(50)를 더 포함할 수 있다.
온도센서(10)는 센서 장착 웨이퍼(1)에 복수 개가 구비되며, 센서 장착 웨이퍼(1)의 정해진 센싱 위치에 내장되어 해당 위치에서 공정 중에 공정 모니터링을 위한 온도 센싱을 담당한다. 즉, 온도센서(10)는 센서 장착 웨이퍼(1)가 로딩된 챔버 내부 온도나 챔버에 로딩된 웨이퍼의 자체 온도를 센싱할 수 있다.
또한, 온도센서(10)는 센서 장착 웨이퍼(1)가 보관 장치(2)에 로딩되어 보관 상태가 될 때, 그 보관 장치(2)의 내부에서 온도를 센싱할 수도 있다.
통신유닛(20)은 외부와의 무선 통신을 위한 것으로 온도센서(10)에 의해 센싱된 온도 값을 무선으로 송신하고, 또한 온도센서(10)의 동작을 제어하기 위한 제어정보를 무선으로 수신한다. 여기서, 제어정보는 센서 장착 웨이퍼(1)가 사용될 공정과 그 공정에 요구되는 조건을 포함할 수 있는데, 예로써 센서 장착 웨이퍼(1)가 어느 공정에 사용되는지를 정의하고. 그 정의된 공정에서의 센싱온도, 센싱시간, 센싱방식 등에 대한 설정 값을 포함할 수 있다.
제어유닛(30)은 제어정보를 사용하여 온도센서(10)의 동작을 제어한다. 즉, 제어유닛(30)은 제어정보에 포함된 설정 값에 기반하여 온도센서(10)가 동작하도록 제어한다.
배터리(40)는 온도센서(10)와 통신유닛(20)과 제어유닛(30)을 포함하여 센서 장착 웨이퍼(1)에 구비되는 구성요소들의 구동을 위한 전원을 공급한다.
배터리(40)에 대한 충전 제어는 제어유닛(30)이 담당하며, 제어유닛(30)은 센서 장착 웨이퍼(1)가 공정에 사용될 때를 제외하고는 최소한의 전원이 소모되도록 전원 공급을 제어할 수 있다.
메모리(50)는 온도센서(10)의 동작을 제어하기 위한 제어정보를 저장할 수 있으며, 온도센서(10)에 의해 센싱된 온도 값을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(50)는 센서 장착 웨이퍼(1)가 사용된 공정을 기록한 로그데이터를 저장할 수 있다. 로그데이터는 센서 장착 웨이퍼(1)가 어떤 공정에서 어떤 조건으로 사용되었는지에 대한 정보를 포함한다.
한편, 본 발명에서는 센서 장착 웨이퍼 별로 온도 보정 값을 각각 설정할 수 있도록, 센서 장착 웨이퍼 별로 고유한 식별번호를 부여할 수 있다. 또한, 온도센서 별로 센싱한 온도 값을 구분하고 온도센서 별로 온도 보정 값을 각각 설정할 수 있도록 온도센서 별로 고유한 식별번호를 더 부여할 수도 있다.
보관 장치(2)는 웨이퍼 홀더(WAFER HOLDER)를 구비하여 안정적으로 센서 장착 웨이퍼(1)를 내부에 보관할 수 있다.
*보관 장치(2)는 배터리(40)를 충전시키고, 또한 센서 장착 웨이퍼(1)의 공정 모니터링을 위한 제어정보를 설정할 수 있다.
보관 장치(2)는 제1통신모듈(110)과 제1제어기(120)와 배터리(130)와 무선충전회로(140)와 LED 표시부(150)와 히터(160)와 검증용 온도센서(170)를 포함하여 구성되며, 배터리(130)로의 전원 충전을 위한 전원라인으로 POWER USB나 ADAPTER, 센싱정보와 제어정보를 저장할 수 있는 메모리, 외부와의 유선 통신을 위한 통신라인으로 USB 단자나 LAN 단자 등을 더 포함할 수 있다. 검증용 온도센서(170)는 복수 개를 구비할 수 있다.
제1통신모듈(110)은 센서 장착 웨이퍼(1)에 구비되는 통신유닛(20)과 무선으로 통신한다. 특히, 제1통신모듈(110)은 센서 장착 웨이퍼(1)가 내부에 탑재 즉, 웨이퍼 홀더에 보관됨에 따라 통신유닛(20)과 무선으로 통신한다.
제1제어기(120)는 제1통신모듈(110)과 센서 장착 웨이퍼(1)에 구비되는 통신유닛(20)의 통신 연결에 기준하여 센서 장착 웨이퍼(1)가 내부에 탑재된 상태인지를 판단하고, 센서 장착 웨이퍼(1)의 식별번호를 제1통신모듈(110)을 통해 수신하여 제어스테이션(3)에 전달한다. 그에 따라 제어스테이션(3)이 센서 장착 웨이퍼(1)를 식별할 수 있다.
제1제어기(120)는 제1통신모듈(110)과 통신유닛(20) 간의 무선 통신이 연결됨에 따라 무선충전회로(140)의 온오프 동작을 제어하여 배터리(130)에서 배터리(40)로 충전이 진행되도록 제어한다.
LED 표시부(150)는 제1제어기(120)의 제어에 따라 무선충전회로(140)의 온오프 동작상태와 배터리(40)의 충전상태와 배터리(130)의 충전상태를 표시할 수 있다. LED 표시부(150)는 복수 개의 검증용 온도센서(170) 중 교체가 필요한 센서가 존재함을 표시할 수 있다.
히터(160)는 센서 장착 웨이퍼(1)가 보관 중인 내부로 열을 발생시킨다. 히터(160)는 후술될 제1모드 시에 동작하여 온도센서(10)의 센싱 에러를 보정하기 위한 구성이며, 센서 장착 웨이퍼(1)가 보관되는 내부로 열을 발생시킨다.
검증용 온도센서(170)는 복수 개 구비될 수 있으며, 그 검증용 온도센서(170)는 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱한다. 검증용 온도센서(170)는 센서 장착 웨이퍼(1)에 구비되는 온도센서(10)와 동일한 스펙을 가지는 제품인 것이 바람직하다.
제1통신모듈(11)은 히터(160)와 검증용 온도센서(170)를 온 동작시키기 위한 제어명령과 히터(160)의 발열 온도를 가변 제어하기 위한 제어명령을 제어스테이션(3)으로부터 수신하고, 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 센싱한 온도 값을 센서 장착 웨이퍼(1)로부터 수신하여 제어스테이션(3)에 전달한다. 상세하게, 제1통신모듈(110)은 온도센서(10)가 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값을 센서 장착 웨이퍼(1)로부터 수신하여 제어스테이션(3)으로 전달하거나, 온도센서(10)가 공정 중에 센싱한 온도 값을 센서 장착 웨이퍼(1)로부터 수신하여 제어스테이션(3)으로 전달한다.
보다 상세하게, 제1통신모듈(110)은 후술될 제1모드 시에 온도센서(10)가 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값을 센서 장착 웨이퍼(1)로부터 수신하여 제어스테이션(3)으로 전달하고, 후술될 제2모드 시에는 온도센서(10)가 공정 중에 센싱한 온도 값을 센서 장착 웨이퍼(1)로부터 수신하여 제어스테이션(3)으로 전달한다.
제어스테이션(3)은 사용자 인터페이스(UI)(210)와 제2통신모듈(220)과 제2제어기(230)를 포함하여 구성된다.
제어스테이션(3)은 보관 장치(2)를 통신 연결을 통해 원격에서 제어하기 위한 퍼스널 컴퓨터나 랩탑 컴퓨터나 이동성이 보장되는 통신단말기일 수 있다.
제어스테이션(3)은 보관 장치(2)와 연동하여 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 공정 중에 챔버 내에서 센싱한 온도 값을 보정하기 위한 것으로, 그 제어스테이션(3)은 센서 장착 웨이퍼(1)가 웨이퍼 홀더에 보관되는 동안에 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 센싱한 온도 값과 검증용 온도센서(170)가 센싱한 온도 값을 사용하여 온도 보정 값을 설정하고, 또한 온도센서(10)가 챔버 내에서 공정 중에 센싱한 온도 값을 보정할 수 있다.
본 발명에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템은 온도보정 기능을 실현하기 위해, 온도 보정 값을 설정하는 제1모드와, 온도 보정 값을 사용하여 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도 센서(10)가 공정 중에 챔버 내부에서 센싱한 온도 값을 보정하는 제2모드로 동작한다. 그에 따라, 보관 장치(2)는 온도 보정 값을 설정하는 제1모드와 온도 보정 값을 사용하여 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 공정 중 센싱한 온도 값을 보정하는 제2모드 중 어느 하나로 동작한다.
사용자 인터페이스(UI)(210)는 디스플레이(Display)나 키보드와 같은 입출력디바이스를 포함하는 것으로, 센서 장착 웨이퍼(1)가 사용될 공정과 그 공정에 요구되는 조건을 포함하는 제어정보를 설정하기 위한 것이다. 예로써 사용자 인터페이스(210)를 통해 센서 장착 웨이퍼(1)가 사용될 공정을 설정하고, 그 설정된 공정에서의 센싱온도, 센싱시간, 센싱방식 등에 대한 값을 설정할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(210)는 온도보정 기능을 위한 제1모드와 제2모드의 선택과 제1모드에서 발생하는 센서 장착 웨이퍼 별 오차나 기울기 편차 또는 온도센서 별 오차나 기울기 편차를 출력하고, 제2모드에서 공정 중 온도센서 별로 센싱된 온도 값과 특정 온도 값에 대한 보정 상태를 출력할 수 있다.
그리고 사용자 인터페이스(UI)(210)는 보관 장치(2) LED 표시부(150)와 연동하여 복수 개의 검증용 온도센서(170)와 상이한 온도를 센싱한 검증용 온도센서가 어떤 센서인지를 출력하고 해당하는 센서가 교체되어야 함을 알리는 메시지를 출력할 수 있다.
제2통신모듈(220)은 보관 장치(2)에 구비된 제1통신모듈(110)과 통신한다.
제2통신모듈(220)은 온도센서(10)가 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값을 제1통신모듈로부터 수신하거나, 온도센서(10)가 공정 중에 센싱한 온도 값을 제1통신모듈로부터 수신한다.
보다 상세하게, 제2통신모듈(220)은 제1모드 시에 온도센서(10)가 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값을 제1통신모듈(110)로부터 수신하고, 제2모드 시에는 온도센서(10)가 공정 중에 센싱한 온도 값을 제1통신모듈(110)로부터 수신한다.
다른 예로, 제1통신모듈을 경유하지 않고 센서 장착 웨이퍼(1)에 구비되는 통신유닛(20)이 제2통신모듈(220)과 통신할 수도 있다. 그에 따라, 제2통신모듈(220)은 제1모드 시에 온도센서(10)가 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값을 통신유닛(20)으로부터 수신하고, 제2모드 시에는 온도센서(10)가 공정 중에 센싱한 온도 값을 통신유닛(20)으로부터 수신할 수 있다.
제2제어기(230)는 온도 보정 값을 설정하는 제1모드와 온도 보정 값을 사용하여 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 공정 중 센싱한 온도 값을 보정하는 제2모드로 동작하도록 제어한다. 그에 따라 보관 장치(2)도 제1모드와 제2모드 중 어느 하나로 동작한다.
제1모드 시에는 히터(160)와 검증용 온도센서(170)가 온 동작하며, 제2모드 시에는 히터(160)와 검증용 온도센서(170)가 오프된다.
제2제어기(230)는 히터(160)의 발열 온도를 가변 제어하기 위한 제어명령을 생성하며, 제2통신모듈(220)은 그 생성된 제어명령을 보관 장치(2)로 송신한다.
제2제어기(230)는 히터(160)의 발열 온도를 제어함에 따라 설정되는 기준 온도 값과 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값의 오차를 그 온도센서(10)의 온도 보정 값으로 설정한다. 이어, 그 설정된 온도 보정 값을 사용하여 해당 온도센서(10)가 공정 중에 챔버 내에서 센싱한 온도 값을 보정한다.
그 제1모드 시에, 제2제어기(230)는 센서 장착 웨이퍼(1)가 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값과 미리 설정된 기준 온도 값을 비교한다. 제2제어기(230)는 온도 값의 비교를 통해 오차를 산출하고, 그 산출된 오차를 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도 보정 값으로 설정한다. 특히, 제2제어기(230)는 센서 장착 웨이퍼 별 또는 센서 장착 웨이퍼에 구비되는 온도센서 별로 고유한 식별번호를 부여하고, 각각 독립적인 온도 보정 값을 설정할 수도 있다.
제1모드 시에 사용되는 기준 온도 값은 제2제어기(230)가 온도 보정 이전에 설정하는 것으로, 제2제어기(230)는 제1모드 시에 검증용 온도센서(170)가 센싱한 온도 값을 기준 온도 값으로 설정할 수 있다.
검증용 온도센서(170)는 센싱한 온도 값의 신뢰성을 보장하기 위해 복수 개 구비되는 것이 바람직하며, 그에 따라 복수 개의 검증용 온도센서(170)가 센싱한 다수 개의 온도 값들이 동일한 값일 경우에 그 센싱한 온도 값을 기준 온도 값으로 설정한다. 즉, 복수 개의 검증용 온도센서(170)가 공통적으로 센싱한 온도 값을 기준 온도 값으로 설정할 수 있다.
만약, 복수 개의 검증용 온도센서(170)가 센싱한 다수 개의 온도 값들 중에서 상이한 값의 온도를 센싱한 검증용 온도센서가 검출되면, 해당하는 검증용 온도센서는 그 이후부터 기준 온도 값의 설정 시에 적용하지 않는다. 그리고, 본 발명에 따른 시스템은 다른 복수 개의 검증용 온도센서와 상이한 온도를 센싱한 검증용 온도센서가 교체되어야 함을 알리는 메시지를 사용자 인터페이스(UI)(210)를 통해 출력할 수 있다.
다른 예로, 제2제어기(230)는 히터(160)의 발열 온도 제어에 따라 기준 온도 값을 설정할 수도 있다. 보다 상세하게, 제2제어기(230)는 제1모드 시에 히터(160)가 열을 발생시키기 위한 발열 온도를 제어할 수 있으며, 그 히터(160)의 발열 온도를 기준 온도 값으로 설정할 수 있다. 여기서, 제2제어기(230)는 센서 장착 웨이퍼(1)가 사용될 챔버에 설정된 공정온도에 상응하는 발열 온도로 히터(160)가 열을 발생시키도록 제어할 수 있다.
상기 언급된 챔버의 공정온도는 챔버 자체에 구비되는 제어수단에 의해 설정될 수도 있고, 본 발명에 따른 시스템의 제2제어기(230)에 의해 설정될 수도 있다.
전자의 경우는 챔버에 설정된 공정온도에 대한 정보를 챔버에 구비되는 통신수단이 송신함에 따라 제1통신모듈(110)이나 제2통신모듈(220)이 그를 수신할 수 있다. 또는, 센서 장착 웨이퍼(1)가 챔버 내부에 장착될 시에 챔버에 구비되는 통신수단이 센서 장착 웨이퍼(1)의 통신유닛(20)으로 공정온도에 대한 정보를 송신하고 그에 따라 센서 장착 웨이퍼(1)에 구비되는 메모리(50)에 그에 대한 정보를 저장하며, 이후에 센서 장착 웨이퍼(1)가 보관 장치(2)에 로딩되면 제1통신모듈(110) 또는 제2통신모듈(220)이 메모리(50)에 저장된 공정온도에 대한 정보를 센서 장착 웨이퍼(1)의 통신유닛(20)으로부터 수신할 수 있다.
후자의 경우는 제2제어기(230)가 챔버의 공정온도를 미리 알고 있으므로, 별도로 해당 정보를 수신할 필요가 없다.
제2모드 시에는 히터(160)와 검증용 온도센서(170)는 오프된다.
제2모드 시에, 제2제어기(230)는 제1모드에서 설정된 온도 보정 값을 사용하여 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 공정 중에 챔버 내에서 센싱한 온도 값을 보정한다.
제2통신모듈(220)은 제1모드와 제2모드 시에 제1통신모듈(110)로부터 온도 값을 수신한다. 즉, 제2통신모듈(220)은 제1모드 시에 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 히터(160)로부터 인가된 열을 센싱한 온도 값을 수신하고, 제2모드 시에 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 챔버 내에서 공정 중에 센싱한 온도 값을 수신한다. 온도센서(10)가 챔버 내에서 공정 중에 센싱한 온도 값은 센서 장착 웨이퍼(1)의 메모리(50)에 저장된 정보이며, 제2모드 시에 통신유닛(20)과의 통신을 통해 제1통신모듈(110) 또는 제2통신모듈(220)이 수신한다.
제2제어기(230)는 제1모드에서는 제2통신모듈(220)을 통해 수신된 온도 값을 사용하여 온도 보정 값을 설정하고 제2모드에서는 제1모드에서 설정된 온도 보정 값을 사용하여 제2통신모듈(220)을 통해 수신된 온도 값을 보정한다.
이하 설명에서는 제1모드 시에 히터(160)의 발열 온도를 센싱한 값을 제1 온도 값으로, 제2모드 시에 보정 대상에 해당하는 온도 값(공정 중에 챔버 내부에서 센싱한 온도 값)을 제2 온도 값으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템이 제1모드로 동작 시에 온도 보정 값을 설정하는 절차를 도시한 다이어그램이고, 도 5 및 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템에서 온도 보정 값을 설정하는 예들을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 3, 5 및 6을 참조하면, 제1 모드 시에 제어스테이션(3)의 제2제어기(230)는 히터(160)의 발열 온도를 가변 제어하기 위한 제어명령을 생성하고, 그 제어명령을 제2통신모듈(220)을 통해 보관 장치(2)로 송신한다(S100). 제1모드 시에는 제2제어기(230)의 제어에 따라 히터(160)와 검증용 온도센서(170)가 온 동작한다.
제어스테이션(3)이 보관 장치(2)로 송신하는 제어명령은 히터(160)의 발열 온도가 제1온도에서 제n온도까지 가변하도록 제어하기 위한 것이다.
히터(160)는 제2제어기(230)의 제어에 따라 설정된 온도에 해당하는 열을 보관 장치(2)의 내부로 발생시킨다(S110). 그에 따라, 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱하며, 검증용 온도센서(170)도 히터(160)로부터 발생된 열을 센싱한다(S120).
제2통신모듈(220)은 보관 장치(2)의 제1통신모듈(110) 또는 센서 장착 웨이퍼(1)의 통신유닛(20)으로부터 제1 온도 값을 수신한다(S130).
제2제어기(230)는 제1모드 시에 제2통신모듈(220)이 수신한 제1 온도 값을 기준 온도 값과 비교한다. 또는 제2제어기(230)는 제1모드 시에 제2통신모듈(220)이 수신한 제1 온도 값의 기울기(a)를 기준 온도 값의 기울기(b)와 비교한다(S140).
상기에서 비교 대상으로 사용되는 기준 온도 값이나 기준 온도 값의 기울기(b)에 대해 설명하면, 일예로, 제2제어기(230)는 히터(160)의 발열 온도가 제1온도에서 제n온도까지 가변하도록 제어할 수 있으며, 특히 발열 온도를 제k(1≤k≤n)온도로 설정하기 위한 제어명령을 보관장치(2)로 송신함에 따라 그 제어명령에 따르는 제k온도를 기준 온도 값으로 설정할 수 있다. 다른 예로, 제2제어기(230)는 제k(1≤k≤n)온도의 발열 온도로 히터(160)가 열을 발생시킬 때 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값을 기준 온도 값으로 설정할 수 있다.
제2제어기(230)는 온도 값 또는 온도 값의 기울기를 비교한 결과에 따라 오차 또는 기울기 편차가 발생하는 경우에, 그 오차를 센서 장착 웨이퍼(1) 또는 온도센서(10)의 온도 보정 값으로 설정하거나 오차에 기울기 편차를 더 가산하여 온도 보정 값을 설정한다(S150,S160).
도 5와 6은 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값을 기준 온도 값으로 설정하여 온도 보정 값을 설정하는 예들을 설명하기 위한 것이다.
제어스테이션(3)은 히터(160)의 발열 온도가 제1온도에서 제n온도까지 가변하도록 제어한다.
히터(160)의 발열 온도가 제1온도에서 제n온도까지 가변함에 따라 검증용 온도센서(170)가 센싱한 온도 값(A)도 그에 상응하게 변화하며, 센서 장착 웨이퍼(1)의 온도센서(10)가 센싱한 온도 값(B)도 그에 상응하게 변화한다.
도 5는 전체 온도 값 구간에서 온도센서(10)가 센싱하는 온도 값(B)과 복수 개의 검증용 온도센서(170)가 공통적으로 센싱한 온도 값(A)의 오차가 동일한 예이다.
따라서, 히터(160)의 발열 온도가 제k(1≤k≤n)온도일 때, 온도센서가 센싱하는 온도 값(B)과 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값(A)의 오차(e)를 온도 보정 값으로 설정한다.
도 6은 발열 온도의 변화에 따라 온도센서(10)가 센싱하는 온도 값(B)의 기울기(a)와 복수 개의 검증용 온도센서(170)가 공통적으로 센싱한 온도 값(A)의 기울기(b)가 상이한 예이다.
따라서, 발열 온도의 변화에 따른 온도센서가 센싱하는 온도 값의 기울기(a)와 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값의 기울기(b)를 비교하고, 그 비교 결과에 따른 오차(e1,e2)와 기울기 편차(e3) 중 적어도 하나를 사용하여 온도 보정 값을 설정한다.
만약, 기울기(a)와 기울기(b)가 동일한 경우라면, 도 5에서 설명된 바와 같이, 히터의 발열 온도가 제k(1≤k≤n)온도일 때 온도센서가 센싱하는 온도 값(B)과 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값(A)의 오차를 온도 보정 값으로 설정한다.
반면에, 기울기(a)와 기울기(b)가 상이한 경우라면, 히터의 발열 온도가 제k(1≤k＜m≤n)온도일 때는 온도센서가 센싱하는 온도 값(B)과 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값(A)의 오차(e1)를 온도 보정 값(A)으로 설정하되, 히터의 발열 온도가 제m(1≤k＜m≤n)온도일 때는 온도 보정 값(A=e2)에 기울기(a)와 기울기(b)의 편차(e3)를 이득 값으로 가산하여 최종적으로 온도 보정 값을 설정할 수 있다.
한편, 제2제어기(230)는 센서 장착 웨이퍼 별 또는 센서 장착 웨이퍼에 구비되는 온도센서 별로 고유한 식별번호에 연계시켜 각각 독립적인 온도 보정 값을 저장하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템이 제2모드로 동작 시에 공정 중 센싱한 온도를 보정하는 절차를 도시한 다이어그램이다.
도 4를 참조하면, 챔버 내에서 공정 중에 온도를 센싱한 센서 장착 웨이퍼(1)가 보관 장치(2)에 로딩되면, 시스템은 제2모드로 동작한다.
제2모드 시에 제2제어기(230)는 히터(160)와 검증용 온도센서(170)를 오프시킨다(S210).
제2통신모듈(220)은 센서 장착 웨이퍼(1)의 통신유닛(20) 또는 보관 장치(2)의 제1통신모듈(110)로부터 제2 온도 값을 수신한다(S220). 이때, 제2통신모듈(220)은 센서 장착 웨이퍼(1) 및/또는 온도센서(10)의 식별번호를 더 수신할 수 있으며, 그 식별번호를 통해 센서 장착 웨이퍼(1)와 온도센서(10)가 온도 보정이 요구되는지의 여부를 검사할 수 있다.
센서 장착 웨이퍼(1)와 온도센서(10)가 온도 보정이 요구되는 경우라면, 제2제어기(230)는 제1모드에서 설정된 온도 보정 값을 사용하여 제2통신모듈(220)이 수신한 제2 온도 값을 보정한다(S230,S240). 제1모드에서 설정된 온도 보정 값은 센서 장착 웨이퍼(1) 및/또는 온도센서(10)의 식별번호에 연계되어 미리 저장되므로, 해당하는 식별번호에 연계된 온도 보정 값을 사용하여 온도 보정을 실시한다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.
그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 웨이퍼 2: 보관 장치
3: 제어스테이션
10: 온도센서 20: 통신유닛
30: 제어유닛 40: 배터리
41: 충전회로 50: 메모리
110: 제1통신모듈 120: 제1제어기
130: 배터리 140: 무선충전회로
150: LED 표시부 160: 히터
170: 검증용 온도센서
210: 사용자 인터페이스(UI) 220: 제2통신모듈
230: 제2제어기

Claims (4)

  1. 온도센서가 구비된 센서 장착 웨이퍼를 보관하기 위한 보관 장치; 그리고
    상기 보관 장치와 연동하여 상기 센서 장착 웨이퍼의 상기 온도센서가 공정 중에 챔버 내에서 센싱한 온도 값을 보정하는 제어스테이션으로 구성되되,
    상기 보관 장치는,
    상기 센서 장착 웨이퍼가 보관 중인 내부로 열을 발생시키는 히터와, 상기 히터의 발열 온도를 가변 제어하기 위한 제어명령을 상기 제어스테이션으로부터 수신하고 상기 센서 장착 웨이퍼의 상기 온도센서가 센싱한 온도 값을 상기 센서 장착 웨이퍼로부터 수신하여 상기 제어스테이션에 전달하는 제1통신모듈과, 상기 히터로부터 발생된 열을 센싱하는 복수 개의 검증용 온도센서를 구비하고,
    상기 제어스테이션은,
    상기 제1통신모듈과 통신하는 제2통신모듈을 구비하고, 상기 히터의 발열 온도를 제어함에 따라 상기 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값을 기준 온도 값으로 설정하고, 상기 설정되는 기준 온도 값과 상기 센서 장착 웨이퍼의 상기 온도센서가 상기 히터로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값의 오차를 상기 온도센서의 온도 보정 값으로 설정하고, 상기 설정된 온도 보정 값을 사용하여 상기 온도센서가 공정 중에 챔버 내에서 센싱한 온도 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 보정 값을 설정하는 제1모드와, 상기 온도 보정 값을 사용하여 상기 온도센서가 공정 중에 센싱한 온도 값을 보정하는 제2모드로 동작하는 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1통신모듈은,
    상기 온도센서가 상기 히터로부터 발생된 열을 센싱한 온도 값을 상기 센서 장착 웨이퍼로부터 수신하여 상기 제2통신모듈로 전달하거나,
    상기 온도센서가 공정 중에 센싱한 온도 값을 상기 센서 장착 웨이퍼로부터 수신하여 상기 제2통신모듈로 전달하는 것을 특징으로 하는 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어스테이션은,
    상기 히터의 발열 온도가 제1온도에서 제n온도까지 가변하도록 제어하되,
    상기 히터의 발열 온도가 제k(1≤k≤n)온도일 때, 상기 온도센서가 센싱하는 온도 값과 상기 복수 개의 검증용 온도센서가 공통적으로 센싱한 온도 값의 오차를 상기 온도 보정 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 센서 장착 웨이퍼의 온도 보정 시스템.
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