KR20210047448A - 반도체 장비를 구성하는 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템 - Google Patents

반도체 장비를 구성하는 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템 Download PDF

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KR20210047448A
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Abstract

본 발명은 반도체 장비를 구성하는 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 메인 제어기, 반도체 공정이 수행되는 복수의 챔버, 상기 메인 제어기로부터 전달받은 공정 제어명령에 따라 상기 챔버에서 상기 공정 제어명령에 대응하는 반도체 공정이 수행되도록 제어하는 복수의 챔버 제어기, 상기 복수의 챔버 제어기의 제어에 따라 상기 복수의 챔버로 공급되는 기체를 가열 또는 냉각시키는 복수의 열교환 모듈, 상기 복수의 열교환 모듈에 의해 가열 또는 냉각된 공기를 정화시켜 상기 복수의 챔버로 공급하는 복수의 팬 필터 유닛 및 상기 복수의 챔버의 내부 온도를 감지하여 상기 복수의 챔버 제어기로 전달하는 복수의 온도 센서를 포함한다.
본 발명에 따르면, 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 자동으로 정밀하고 신속하게 조절할 수 있고, 챔버 내부의 온도에 이상이 있는 경우 해당 관리자 등에게 알람정보를 실시간 전파하여 공정불량 및 안전사고발생 위험을 차단할 수 있다.

Description

반도체 장비를 구성하는 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템{Internal temperature management system of chamber comprising semiconductor equipment}
본 발명은 반도체 장비를 구성하는 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 자동으로 정밀하고 신속하게 조절할 수 있고, 챔버 내부의 온도에 이상이 있는 경우 해당 관리자 등에게 알람정보를 실시간 전파하여 공정불량 및 안전사고발생 위험을 차단할 수 있도록 하는 챔버 내부 온도 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 세정 공정(cleaning process)을 포함하는 반도체 공정이 수행되는 챔버에는 각각의 공정에 필요한 약액, 가스 등이 주입되어 설정된 온도 범위에서 해당 공정이 수행된다.
챔버 내부의 온도는 해당 공정의 수행을 위해 정밀하게 조절되어야 하며, 공정 수행 중에 챔버 내부의 온도가 목표로 하는 온도 범위를 벗어나는 경우 공정 중에 발생하는 파티클(particle), 퓸(fume) 등에 의해 웨이퍼가 오염되어 공정 불량이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 반도체 공정이 수행되는 챔버의 내부 온도를 정밀하게 제어하는 동시에 현재 온도 상태를 실시간 모니터링할 수 있는 기술적 수단이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0122008호(공개일자: 2015년 10월 30일, 명칭: 기판 처리 장치) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0046527호(공개일자: 2014년 04월 21일, 명칭: 기판처리방법) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0059433호(공개일자: 2010년 06월 04일, 명칭: 웨이퍼 건조 장치)
본 발명의 기술적 과제는 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 자동으로 정밀하고 신속하게 조절할 수 있고, 챔버 내부의 온도에 이상이 있는 경우 해당 관리자 등에게 알람정보를 실시간 전파하여 공정불량 및 안전사고발생 위험을 차단할 수 있도록 하는 챔버 내부 온도 관리 시스템을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 반도체 장비를 구성하는 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템으로서, 메인 제어기, 반도체 공정이 수행되는 복수의 챔버, 상기 메인 제어기로부터 전달받은 공정 제어명령에 따라 상기 챔버에서 상기 공정 제어명령에 대응하는 반도체 공정이 수행되도록 제어하는 복수의 챔버 제어기, 상기 복수의 챔버 제어기의 제어에 따라 상기 복수의 챔버로 공급되는 기체를 가열 또는 냉각시키는 복수의 열교환 모듈, 상기 복수의 열교환 모듈에 의해 가열 또는 냉각된 공기를 정화시켜 상기 복수의 챔버로 공급하는 복수의 팬 필터 유닛 및 상기 복수의 챔버의 내부 온도를 감지하여 상기 복수의 챔버 제어기로 전달하는 복수의 온도 센서를 포함한다.
본 발명에 따른 챔버 내부 온도 관리 시스템에 있어서, 상기 챔버 제어기는, 상기 온도 센서로부터 전달받은 현재 온도값과 상기 공정 제어명령에 포함된 기준 온도값을 비교하여 온도 편차를 계산하고, 계산된 온도 편차가 상쇄되도록 상기 열교환 모듈의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 챔버 내부 온도 관리 시스템에 있어서, 상기 챔버 제어기는 상기 온도 센서로부터 전달받은 현재 온도값을 상기 메인 제어기로 실시간 전달하고, 상기 메인 제어기는 상기 챔버 제어기로부터 전달받은 현재 온도값을 저장되어 있는 기준 온도값과 비교하여 온도 편차를 계산하고, 상기 복수의 챔버 별로 상기 온도 편차를 시각화한 온도 상태정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 챔버 내부 온도 관리 시스템에 있어서, 상기 메인 제어기는, 상기 온도 편차가 미리 설정된 허용범위를 초과하는 지속시간이 미리 설정된 허용시간을 초과하는 경우 비정상 온도상태로 판단하고, 비정상 온도상태로 판단된 챔버를 식별하기 위한 챔버식별정보가 매핑된 알람정보가 미리 설정된 관리자 장치로 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 자동으로 정밀하고 신속하게 조절할 수 있고, 챔버 내부의 온도에 이상이 있는 경우 해당 관리자 등에게 알람정보를 실시간 전파하여 공정불량 및 안전사고발생 위험을 차단할 수 있도록 하는 챔버 내부 온도 관리 시스템이 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템의 구체적인 동작을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템은 메인 제어기(10), 복수의 챔버(20), 복수의 챔버 제어기(30), 복수의 기체 공급부(40), 복수의 열교환 모듈(50), 복수의 팬 필터 유닛(60) 및 복수의 온도 센서(70)를 포함한다.
메인 제어기(10)는 복수의 챔버(20) 각각의 동작을 제어하는 챔버 제어기(30)로 공정 제어명령을 전달함으로써, 복수의 챔버(20) 각각의 동작을 제어하는 챔버 제어기(30)를 제어하여 복수의 챔버(20)에서 공정 제어명령에 대응하는 반도체 공정이 수행되도록 제어한다. 여기서, 공정 제어명령은 챔버(20)에서 특정 반도체 공정이 수행되는 과정에서 필요한 제반 제어정보를 포함하며, 예를 들어, 공정 제어명령에는 회전 척을 구동하는 스핀들의 회전제어 관련 정보, 약액의 공급시간 관련 정보, 공정 수행 중의 특정 시점 또는 공정 종료 후의 특정 시점에서 챔버(20)로 약액, 특정 기능 수행을 위한 기체를 공급하거나 공정 부산물로 발생하는 액체, 기체 등을 외부로 배출하는 과정을 제어하는 과정에서의 제반 밸브들의 동작 관련 정보, 공정 수행중에 챔버(20) 내부에서 유지되어야 할 기준 온도값에 대한 정보 등이 포함될 수 있다.
복수의 챔버(20)는 메인 제어기(10)와 복수의 챔버 제어기(30)의 제어에 따른 반도체 공정이 수행되는 구성요소이다.
복수의 챔버 제어기(30)는 메인 제어기(10)로부터 전달받은 공정 제어명령에 따라 복수의 챔버(20)에서 공정 제어명령에 대응하는 반도체 공정이 수행되도록 제어한다.
복수의 기체 공급부(40)는 후술하는 복수의 열교환 모듈(50)로 기체를 공급하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 기체 공급부(40)에서 열교환 모듈(50)로 공급되는 기체는 가열 또는 냉각되지 않은 기체일 수 있다.
복수의 열교환 모듈(50)은 복수의 챔버 제어기(30)의 제어에 따라 복수의 챔버(20)로 공급되는 기체를 가열 또는 냉각시키는 기능을 수행한다. 이를 위한 구성으로서, 예를 들어, 열교환 모듈(50)은 기체 공급부(40)를 통해 공급되는 기체를 가열하는 가열기, 상기 기체를 냉각하는 냉각기, 챔버 제어기(30)의 제어에 따라 열교환 모듈(50)을 구성하는 가열기와 냉각기 중에서 하나가 동작하도록 제어하는 동작모드 선택기를 포함하여 구성될 수 있다.
복수의 팬 필터 유닛(60)은 복수의 열교환 모듈(50)에 의해 가열 또는 냉각된 공기를 정화시켜 복수의 챔버(20)로 청정 공기를 공급하는 기능을 수행한다. 이를 위한 구성으로서, 예를 들어, 팬 필터 유닛(60)은 기류 발생을 위한 팬 및 팬에 의해 기류화된 기체에 포함되어 있을 수 있는 이물질을 필터링하는 필터를 포함하여 구성될 수 있다.
복수의 온도 센서(70)는 복수의 챔버(20)의 내부 온도를 감지하여 복수의 챔버 제어기(30)로 실시간 전달하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 챔버 제어기(30)는, 챔버(20) 내부에 설치된 온도 센서(70)로부터 전달받은 챔버(20) 내부의 현재 온도값과 메인 제어기(10)로부터 전달받은 공정 제어명령에 포함된 기준 온도값을 비교하여 온도 편차를 계산하고, 계산된 온도 편차가 상쇄되도록 열교환 모듈(50)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다.
구체적인 예로, 챔버(20) 내부의 현재 온도값이 기준 온도값보다 큰 경우, 챔버 제어기(30)는 열교환 모듈(50)을 구성하는 냉각기가 동작하도록 하여 챔버(20)의 내부 온도를 하강시킬 수 있다. 역으로, 챔버(20) 내부의 현재 온도값이 기준 온도값보다 작은 경우, 챔버 제어기(30)는 열교환 모듈(50)을 구성하는 가열기가 동작하도록 하여 챔버(20)의 내부 온도를 상승시킬 수 있다.
예를 들어, 챔버 제어기(30)는 온도 센서(70)로부터 전달받은 현재 온도값을 메인 제어기(10)로 실시간 전달하고, 메인 제어기(10)는 챔버 제어기(30)로부터 전달받은 현재 온도값을 저장되어 있는 기준 온도값과 비교하여 온도 편차를 계산하고, 복수의 챔버(20) 별로 온도 편차를 시각화한 온도 상태정보를 생성하여 관리자 등에게 제공할 수 있다.
또한, 예를 들어, 메인 제어기(10)는, 계산된 온도 편차가 미리 설정된 허용범위를 초과하는 지속시간이 미리 설정된 허용시간을 초과하는 경우 챔버(20) 내부의 상태를 비정상 온도상태로 판단하고, 비정상 온도상태로 판단된 챔버(20)를 식별하기 위한 챔버식별정보가 매핑된 알람정보가 미리 설정된 관리자 장치 등으로 실시간 전송되도록 제어할 수 있다.
이하에서는 도 2를 추가로 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버(20)의 내부 온도를 관리하는 시스템의 구체적인 동작을 예시적으로 설명한다.
도 2를 추가로 참조하면, 단계 S10에서는, 메인 제어기(10)가 복수의 챔버 제어기(30)로 공정 제어명령을 전달하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 메인 제어기(10)가 복수의 챔버 제어기(30)로 전달하는 공정 제어명령은 동일하거나 상이할 수 있으며, 메인 제어기(10)가 복수의 챔버 제어기(30)로 서로 상이한 공정 제어명령을 전달하는 경우, 복수의 챔버(20)에서는 이에 대응하는 상이한 반도체 공정이 수행될 수 있다.
단계 S20에서는, 챔버 제어기(30)가 메인 제어기(10)로부터 전달받은 공정 제어명령에 따른 반도체 공정이 자신이 담당하는 챔버(20)에서 수행되도록 제어하는 과정이 수행된다. 구체적인 예로, 단계 S20에서는, 챔버 제어기(30)가 메인 제어기(10)로부터 전달받은 공정 제어명령에 따라, 회전 척을 구동하는 스핀들의 회전 제어 동작, 공정 수행 중의 특정 시점 또는 공정 종료 후의 특정 시점에서 챔버(20)로 약액, 특정 기능 수행을 위한 기체를 공급하거나 공정 부산물로 발생하는 액체, 기체 등을 외부로 배출하는 제어 동작 등을 포함하는 제반 제어 동작을 수행할 수 있다.
단계 S30에서는, 챔버(20) 내부에 설치된 온도 센서(70)가 챔버(20) 내부의 온도를 측정하여 챔버 제어기(30)로 실시간 전달하는 과정이 수행된다.
단계 S40에서는, 챔버 제어기(30)가 온도 센서(70)로부터 전달받은 챔버(20) 내부의 현재 온도값과 메인 제어기(10)로부터 전달받은 공정 제어명령에 포함된 기준 온도값을 비교하여 온도 편차를 계산하는 과정이 수행된다.
단계 S50에서는, 챔버 제어기(30)가 계산된 온도 편차가 상쇄되도록 열교환 모듈(50)의 동작을 제어하는 과정이 수행된다.
예를 들어, 단계 S50에서는, 챔버(20) 내부의 온도가 너무 높은 경우, 즉, 챔버(20) 내부의 현재 온도값이 기준 온도값보다 큰 경우, 챔버 제어기(30)는 열교환 모듈(50)을 구성하는 냉각기가 동작하도록 하여 챔버(20)의 내부 온도를 하강시킬 수 있다. 또한, 챔버(20) 내부의 온도가 너무 낮은 경우, 즉, 챔버(20) 내부의 현재 온도값이 기준 온도값보다 작은 경우, 챔버 제어기(30)는 열교환 모듈(50)을 구성하는 가열기가 동작하도록 하여 챔버(20)의 내부 온도를 상승시킬 수 있다.
단계 S60에서는, 메인 제어기(10)가 챔버 제어기(30)로부터 전달받은 챔버(20) 내부의 현재 온도값을 저장되어 있는 기준 온도값과 비교하여 계산한 온도 편차가 미리 설정된 허용범위를 초과하는지 여부를 판단하는 과정이 수행된다. 단계 S60에서의 판단 결과 온도 편차가 허용범위를 초과하는 경우 단계 S70으로 전환되고, 그렇지 않은 경우 단계 S30으로 전환되어 챔버(20) 내부의 온도 모니터링 및 제어 동작이 지속적으로 수행된다.
단계 S70에서는, 메인 제어기(10)가 계산된 온도 편차가 미리 설정된 허용범위를 초과하는 상태가 유지되는 지속시간이 미리 설정된 허용시간을 초과하는지 여부를 판단하는 과정이 수행된다. 단계 S70에서의 판단 결과 온도 편차가 허용범위를 초과하는 상태가 유지되는 지속시간이 허용시간을 초과하는 경우 단계 S80으로 전환되고, 그렇지 않은 경우 단계 S30으로 전환되어 챔버(20) 내부의 온도 모니터링 및 제어 동작이 지속적으로 수행된다.
단계 S80에서는, 메인 제어기(10)가 챔버(20)의 현재 상태를 비정상 온도상태로 판단하고, 비정상 온도상태로 판단된 챔버(20)를 식별하기 위한 챔버식별정보가 매핑된 알람정보가 미리 설정된 관리자 장치로 실시간 전송되도록 제어하는 과정이 수행된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 자동으로 정밀하고 신속하게 조절할 수 있고, 챔버 내부의 온도에 이상이 있는 경우 해당 관리자 등에게 알람정보를 실시간 전파하여 공정불량 및 안전사고발생 위험을 차단할 수 있도록 하는 챔버 내부 온도 관리 시스템이 제공되는 효과가 있다.
10: 메인 제어기
20: 챔버
30: 챔버 제어기
40: 기체 공급부
50: 열교환 모듈
60: 팬 필터 유닛
70: 온도 센서

Claims (4)

  1. 반도체 장비를 구성하는 복수의 챔버의 내부 온도를 관리하는 시스템으로서,
    메인 제어기;
    반도체 공정이 수행되는 복수의 챔버;
    상기 메인 제어기로부터 전달받은 공정 제어명령에 따라 상기 챔버에서 상기 공정 제어명령에 대응하는 반도체 공정이 수행되도록 제어하는 복수의 챔버 제어기;
    상기 복수의 챔버 제어기의 제어에 따라 상기 복수의 챔버로 공급되는 기체를 가열 또는 냉각시키는 복수의 열교환 모듈;
    상기 복수의 열교환 모듈에 의해 가열 또는 냉각된 공기를 정화시켜 상기 복수의 챔버로 공급하는 복수의 팬 필터 유닛; 및
    상기 복수의 챔버의 내부 온도를 감지하여 상기 복수의 챔버 제어기로 전달하는 복수의 온도 센서를 포함하는, 챔버 내부 온도 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 제어기는,
    상기 온도 센서로부터 전달받은 현재 온도값과 상기 공정 제어명령에 포함된 기준 온도값을 비교하여 온도 편차를 계산하고, 계산된 온도 편차가 상쇄되도록 상기 열교환 모듈의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는, 챔버 내부 온도 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 제어기는 상기 온도 센서로부터 전달받은 현재 온도값을 상기 메인 제어기로 실시간 전달하고,
    상기 메인 제어기는 상기 챔버 제어기로부터 전달받은 현재 온도값을 저장되어 있는 기준 온도값과 비교하여 온도 편차를 계산하고, 상기 복수의 챔버 별로 상기 온도 편차를 시각화한 온도 상태정보를 생성하는 것을 특징으로 하는, 챔버 내부 온도 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메인 제어기는,
    상기 온도 편차가 미리 설정된 허용범위를 초과하는 지속시간이 미리 설정된 허용시간을 초과하는 경우 비정상 온도상태로 판단하고, 비정상 온도상태로 판단된 챔버를 식별하기 위한 챔버식별정보가 매핑된 알람정보가 미리 설정된 관리자 장치로 전송되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 챔버 내부 온도 관리 시스템.
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