KR20200098110A

KR20200098110A - 반도체 장치 진동 측정장치

Info

Publication number: KR20200098110A
Application number: KR1020190015813A
Authority: KR
Inventors: 강현규
Original assignee: 주식회사 에이티이엔지
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2020-08-20

Abstract

본 발명은, 웨이퍼를 가공처리하는 반도체 장비의 챔버내에 웨이퍼의 작업진행라인을 따라 이송되며 웨이퍼를 이
동시키는 구성 및 장비 내부의 진공상태를 형성하기 위한 구성 등에서 발생되는 진동을 측정하므로써, 진동시 발
생되는 공정 및 장비 불량 발생 우려를 미리 파악하여 대비할 수 있도록 함과 동시에 별도의 측정장비를 구비함
에 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 웨이퍼
와 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 진동감지
부에 의해 감지되어 검출된 진동신호를 수신하고, 수신된 진동신호를 전류값으로 변환하여 출력하는 컨트롤부;를
포함하여 구성된다.

Description

반도체 장치 진동 측정장치{Vibration measurement apparatus for Semiconductor equipment}

웨이퍼(wafer)는 반도체 칩을 제작하기 위한 재료로 실리콘 반도체의 소재 종류 결정을 원주상에 성장시킨 주괴

를 얇게 깍아낸 원판 형태로 제작된다. 이와 같은 웨이퍼는 제작 전,후공정에서 표면처리 또는 칩 형태로 절단

되는 공정을 거치게 되는데, 이는 전용의 반도체 장비에 의해 수행된다.

[0004] 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 웨

이퍼를 승강시키는 핀 혹은 엘리베이터 등이 있음은 주지된 것과 같다.

[0005] 이러한 웨이퍼 운송장치나 로봇 등의 구동장치는 구동시 진행방향과 다른 방향에서의 진동에 의해 제품에 스크

래치(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 혹

은 장비에 진동을 전달하는 Pump등의 이상 진동에 대해 경험있는 현장의 전문인력에 의해 대부분 판단 및 조치

를 하고 있어 그 기준이 모호하며 데이터의 공유 및 검토 등을 할 수 없는 현실이다.

[0006] 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 제

조하는 과정에서 진동에 대한 불량요인을 검출하기 위한 방법과 시스템이 제안되어 있다.

[0007] 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 제공

한 다음 반사되면서 형성하는 간섭 패턴을 측정하여 웨이퍼 스테이지의 상대적인 위치를 측정하는 단계를 포함

하는 불량요인 검출 방법과 그 시스템"이 제시되어 있다.

상기와 같은 기출원발명은 웨이퍼의 노광 공정시 패턴닝 불량에 대한 불량요인을 감지하기 위한 전용의 기술내

용으로, 웨이퍼가 각 작업공정으로 이송되는 과정에서 발생되는 진동에 대한 불량요인의 측정이 불가능하며, 웨

이퍼를 가공하는 자동화공정 장비에 적용하기 위해서는 각 공정별로 진동을 측정하기 위한 다수의 시스템을 설

치해야 하기 때문에 상당한 비용지출을 감수해야 하는 문제점이 있다.

[0009] 또한, 상기 진동을 측정하기 위한 장치는 상당한 크기로 웨이퍼가 이송되며 작업이 수행되는 챔버에 설치될 경

우 장비자체의 크기를 대형화해야 하기 때문에 지정된 공간에서 다수의 작업과정을 수행하기 위한 공간의 효율

이 대단히 낮은 문제점이 노출된다.

[0010] 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.이에 본 발명은, 웨이퍼를 가공처리하는 반도체 장비의 챔버내에 웨이퍼의 [0011] 작업진행라인을 따라 이송되며 웨이

퍼를 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 있

다.

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.

[0019] 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 작

업장 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

이다.

[0022] 도면을 참조하면, 본 발명에 의한 진동 측정장치는 본체(10), 진동감지부(20), 컨트롤부(30)로 이루어진 기본구성을 갖는다. 도면 중 부호 11은 본체(10) 상에 진동감지부(20)와 컨트롤부(30)가 실장되기 위한 PCB를 나타

낸다.

상기 본체(10)는 반도체 장비 내부로 투입되기 위해 웨이퍼와 같은 원판형태로 [0023] 형성된다. 이와 같은 본체(10)는

반도체 장비 내부로 투입되어 웨이퍼가 가공되기 위해 이송되는 경로로 이송되며, 본체(10) 상에 설치된 진동감

지부(20) 등의 구성에 의해 진동을 측정할 수 있도록 하는 구성이다.

[0024] 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.

[0025] 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 반

도체 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.

[0026] 상기 진동감지부(20)는 본체(10)의 PCB(11) 상에 설치된다. 이와 같은 진동감지부(20)는 본체(10)와 함께 반도

체 장비 내부로 투입된 후 작업공간 내부에 웨이퍼가 이송 및 작업수행될 때 인가되는 진동을 감지하여 검출하

기 위한 구성이다.

[0027] 이를위해, 상기 진동감지부(20)는 가속도 센서(21, Acceleration sensor)로 적용된다. 이와같은 가속도센서(2

1)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 ㅁ001G가 적당하다.

[0028] 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.

[0029] 도 3은 본 발명에 의한 진동 측정장치의 컨트롤부 블록도이다.

[0030] 도면을 참조하면, 상기 컨트롤부(30)는 본체(10)의 PCB(11) 상에 실장된 칩 또는 소자형태의 구성이다. 이와 같

은 컨트롤부(30)는 진동감지부(20)에 의해 감지된 진동신호를 수신하고, 수신된 진동신호를 진동데이터로 변환

하여 출력하기 위한 구성이다.

[0031] 이를 위해 상기 컨트롤부(30)는 전류감지부(31), 컨트롤 프로세서(32)를 기본 구성으로 하여 무선통신부(33)와,

유저디스플레이부(34)를 포함하여 구성된다.

[0032] 상기 전류감지부(31)는 PCB(11)에 실장된 칩 형태의 구성으로, 상기 진동감지부(20)의 센싱유닛(23)에 의해 감

지된 진동신호가 전류값으로 감지되도록 하기 위한 구성이다.

[0033] 상기 컨트롤 프로세서(32)도 PCB(11)에 실장된 칩 형태의 구성으로, 상기 전류감지부(31)에 의해 감지된 진동신

호에 대한 전류값을 데이터로 변환하여 출력하는 신호처리장치이다.

[0034] 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 구

성된다.

[0035] 상기 유저디스플레이부(34)는 별도의 LCD 등의 모니터로 적용될 수 있으며, 관리자가 보유한 PC 또는 노트북 등

의 디스플레이 모니터가 적용된다. 이와 같은 유저디스플레이부(34)는 상기 무선통신부(33)에 의해 진동데이터

를 육안으로 확인할 수 있도록 하기 위한 구성이다.

[0036] 도면 중 부호 35는 컨트롤부(30)의 회로구성에 전원을 공급하기 위한 배터리이며, 36는 진동이 측정되는 지점의

온도조건을 확인하기 위한 온도센서이다.

[0037] 도 4는 본 발명에 의한 진동 측정장치의 사용상태 예시도이다.도면을 참조하면, 상기 진동 측정장치는 웨이퍼의 규격과 대응하는 형태와 [0038] 규격으로 제작되어 반도체 장비의 공

간으로 투입되어 작업공간 내부의 진동발생을 실시간으로 측정할 수 있게 된다. 도면에서는 반도체 장비 내부의

가장 좁은 공간인 슬릿밸브(Slit Valve)를 통과하는 장면이 예시된 것이다.

Claims

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 측정장
치.