KR20210057237A - 웨이퍼 정 위치 감지 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 정 위치 감지 장치에 관한 것으로, 웨이퍼가 놓이는 척이 위치한 챔버와 결합된 에어락 커버의 중앙에 배치되어 웨이퍼를 감지하는 웨이퍼 센서, 상기 에어락 커버에 위치하여 상기 웨이퍼 센서로부터 이격되어 있고, 상기 웨이퍼 센서를 기준으로 원주 방향을 따라 배열되어 상기 웨이퍼를 감지하는 복수의 외곽센서 및 상기 웨이퍼 센서와 상기 복수의 외곽센서와 연결되어 있는 제어부를 포함한다.

Description

웨이퍼 정 위치 감지 장치{sensing apparatus and wafer fixed position}
본 발명은 웨이퍼 정 위치 감지 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 설비의 챔버(Process Chamber)는 진공 상태를 항상 유지되어야 한다. 이에 풉(FOUP)과 챔버 간 웨이퍼 이동 경로상에는 에어락 챔버(Airlock Chamber)와 같은 대기압과 진공을 반복하여 웨이퍼가 이동하려는 장소의 환경과 일치시키기 위한 공간이 필요하다. 이때 풉에서 나온 웨이퍼가 에어락 챔버에 들어가기 전 프로세스 챔버 내 척(ESC) 위에 정확히 놓이기 위해 얼라이너(Aligner)에서 웨이퍼의 센터를 정확히 맞추어 에어락 챔버를 통해 프로세스 챔버로 반송된다. 이후 웨이퍼는 프로세스 챔버에서 프로세스를 완료한 후 다시 에어락 챔버를 통해 풉으로 들어오게 된다.
그러나 이러한 작업과정 중에서 프로세스 진행 시 척에 인가되었던 전압이 충분히 디스차지(discharge)가 이루어지지 않았거나 필요 이상의 디척킹(dechucking)이 이루어졌을 경우 웨이퍼 슬라이딩(wafer sliding)이 발생한다. 이때 챔버에서 위치가 틀어진 웨이퍼는 일정 범위 이상 벗어났을 경우 센서로 이를 감지하여 알람(alarm)을 발생시켜 수동으로 웨이퍼 위치 보정하는 등 필요한 조치를 취하게 된다.
이에, 반도체 제조 설비에 슬라이딩(Sliding)에 의해 웨이퍼가 정상적인 위치에 놓이지 않는 경우 이를 감지하여 "Unable Close Error"를 발생시켜 도어(Door)의 클로징(Close) 신호를 막아 웨이퍼의 손상을 방지하는 에어락 웨이퍼 디텍트 시스템(Airlock Wafer Detect System: AWDS)이 설치되어 있다.
AWDS는 제어부, 센서 등을 포함한다. 센서는 수광부와 발광부를 가지며 에어락 커버(Airlock Cover)에서 웨이퍼의 중심을 기준으로 원주 방향을 따라 배열되어 있다. 센서는, 에어락 커버에서 웨이퍼가 척에 정확하게 위치하지 않고, 벗어나게 되면, 척에서 벗어난 웨이퍼와 근접된 센서가 이를 감지하여 제어부에 신호를 인가한다. 신호를 입력 받은 제어부는 경보음을 발생시키고 도어가 작동하지 않도록 한다.
한편, 척의 가장자리를 따라 배치되어 웨이퍼의 가장자리를 지지하는 엣지링(Edge-ring)이 배치되어 있다. 엣지링 교체 작업 시 엣지링이 센서의 센싱 위치에 위치하게 되면서 웨이퍼의 슬라이딩으로 인식되어 인터로크(interlock) 현상이 발생하게 되었다.
이에, 엣지링이 에어락 이송(Airlock Transfer)시 AWDS의 센서 스팟(spot) 위치에 놓이게 되고, 웨이퍼 보다 외경이 큰 엣지링을 웨이퍼 슬라이딩으로 감지하게 되었다. 또한, 배열된 센서들 중 어느 1개만 감지되어도 웨이퍼 슬라이딩으로 감지되었다.
따라서 엣지링 교체 시 마다 AWDS 기능을 일시 정지시키기 위해 반도체 제조 설비에서 작업자가 직접 조작반(Manual)을 통해 AWDS 기능을 오프(Off) 해야 하였다.
특허등록 제10-0875691호 (2008.12.17) 특허등록 제10-0583955호 (2006.05.22)
본 발명은 에어락 커버의 센터에 웨이퍼 감지 센서를 배치하여 웨이퍼가 에어락에 있을 때에만 AWDS 기능이 작동하도록 하는 기술을 제공한다.
본 발명은 웨이퍼가 없을 때나 엣지링이 에어락에 들어오면 웨이퍼가 감지되지 않아 AWDS 기능이 자동으로 오프(OFF) 상태를 유지하도록 하는 기술을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 웨이퍼 정 위치 감지 장치는, 웨이퍼가 놓이는 척이 위치한 챔버와 결합된 에어락 커버의 중앙에 배치되어 웨이퍼를 감지하는 웨이퍼 센서, 상기 에어락 커버에 위치하여 상기 웨이퍼 센서로부터 이격되어 있고, 상기 웨이퍼 센서를 기준으로 원주 방향을 따라 배열되어 상기 웨이퍼를 감지하는 복수의 외곽센서 및 상기 웨이퍼 센서와 상기 복수의 외곽센서와 연결되어 있는 제어부를 포함한다.
상기 웨이퍼 센서는 척에 위치하는 상기 웨이퍼의 유무를 감지하고, 상기 복수의 외곽센서는 상기 웨이퍼의 위치를 감지할 수 있다.
상기 웨이퍼 센서에 의해 상기 웨이퍼가 감지되면 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템(Airlock Wafer Detect System: AWDS)이 작동할 수 있다.
상기 웨이퍼 센서에 의해 상기 웨이퍼가 감지되지 않으면 상기 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템이 오프(OFF)될 수 있다.
상기 웨이퍼 정 위치 감지 장치는, 상기 에어락 커버에 배치되어 상기 복수의 외곽센서를 받치는 외측 지지대를 더 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼 정 위치 감지 장치는, 상기 에어락 커버에 배치되어 상기 웨이퍼 센서를 받치는 중앙 지지대, 그리고 상기 중앙 지지대와 상기 외측 지지대를 연결하는 연결대를 더 포함할 수 있다.
상기 중앙 지지대와 상기 외측 지지대는 동심을 이룰 수 있다.
상기 외측 지지대 및 상기 중앙 지지대에는 상기 웨이퍼 센서, 상기 외곽센서가 위치하는 놓임홈이 형성되어 있고, 상기 놓임홈의 바닥은 상하 관통될 수 있다.
상기 척의 가장자리에 배치된 엣지링에 표시홈이 상기 척을 중심으로 원주 방향을 따라 간격을 두고 형성되어 있고, 상기 외측 지지대에는 간격을 두고 표시홀이 형성되어 있으며, 상기 표시홈의 간격과 상기 표시홀의 간격은 동일하며, 상기 표시홀을 통해 상기 표시홈이 보이면 상기 외측 지지대의 중심과 상기 척의 중심이 일치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 엣지링 교체 시 웨이퍼가 에어락 챔버의 외부로 반출된 상태가 되면 웨이퍼 센서가 웨이퍼가 없을 감지하고, 제어부는 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템을 오프하게 된다. 이에 작업자가 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템을 오프시키지 않아도 된다. 자동으로 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템이 오프되므로 엣지링 교체 작업을 무인(자동)으로 진행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 외측 지지대의 표시홀을 통해 엣지링에 형성된 표시홈이 보이면 외측 지지대는 척의 중심과 일치한 상태가 된다. 따라서 외곽센서와 웨이퍼 센서를 에어락 커버의 상면에서 간편하게 정 위치에 위치시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 웨이퍼 정 위치 감지 장치가 위치한 챔버를 개략적으로 나타낸 분해도.
도 2는 도 1의 결합 상태를 나타낸 일부 단면도.
도 3은 에어락 커버를 나타낸 사시도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 웨이퍼 정 위치 감지 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 웨이퍼 정 위치 감지 장치가 위치한 챔버를 개략적으로 나타낸 분해도이고, 도 2는 도 1의 결합 상태를 나타낸 일부 단면도이며, 도 3은 에어락 커버를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에 따른 웨이퍼 정 위치 감지 장치(100)는 에어락 커버에 설치되어 웨이퍼 센서(110), 외곽센서(120) 및 제어부(도시하지 않음)를 포함하며, 웨이퍼 센서를 에어락 커버의 센터에 배치하여 에어락 챔버에 웨이퍼가 있을 때에만 AWDS 기능이 작동하도록 한다.
에어락 챔버(1)에서는 반도체, PDP(plasma display panel), LCD(Liquid Crystal Display) 따위가 제조될 수 있다. 에어락 챔버(1)의 상면은 개방되어 있으며 에어락 커버(13)가 배치되어 있다.
에어락 커버(13)의 상면 일부분이 함몰되면서 배치공간(13a)이 형성되어 있다. 배치공간(13a)의 바닥에는 웨이퍼 센서홀(131)과 외곽 센서홀(132)이 형성되어 있다. 웨이퍼 센서홀(131)은 배치공간(13a)의 바닥 중앙과 근접한 위치에 형성되어 있다. 외곽 센서홀(132)은 배치공간(13a)의 바닥 외곽을 따라 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 웨이퍼 센서홀(131)과 외곽 센서홀(132)은 다단으로 형성되어 있다.
에어락 커버(13)의 상면에는 플레이트(14)가 배치되어 있으며 플레이트(14)는 배치공간(13a)의 바닥이 보이도록 투명 재질로 형성되어 있다. 플레이트(14)는 웨이퍼 센서홀(131)과 외곽 센서홀(132)에 놓이는 센서들을 외부요건으로부터 보호한다.
에어락 챔버(1)에는 웨이퍼(W)가 놓이는 척(11)이 배치되어 있으며, 척(11)의 둘레에는 엣지링(12)이 배치되어 있다. 척(11)의 상면과 엣지링(12)의 상면은 동일 평면에 위치한다. 엣지링(12)은 척(11)에 놓인 웨이퍼(W)의 가장자리를 지지한다. 그러나 엣지링(12)은 웨이퍼(W)를 지지하지 않을 수도 있다. 에어락 커버(13)의 상면을 기준으로 척(11)의 상면과 엣지링(12)의 상면은 척(11)의 상면에 놓이는 웨이퍼(W)의 상면보다 낮다.
웨이퍼 센서(110)는 웨이퍼 센서홀(131)에 배치되어 제어부와 연결되어 있다. 외곽센서(120)는 외곽 센서홀(132) 마다 배치되어 제어부와 연결되어 있으며 웨이퍼 센서(110)와 떨어져 있다. 외곽센서(120)는 외곽 센서홀(132)에 의해 배치공간(13a)의 바닥 외곽을 따라 위치한다. 이에 외곽센서(120)는 웨이퍼(W)의 가장자리를 벗어나 있는 엣지링(12)의 가장자리 부분과 마주한다.
그리고, 에어락 챔버(1)의 도어부에 배치된 도어 센서(도시하지 않음)를 더 포함한다. 도어 센서는 출입구를 통해 챔버를 출입하는 웨이퍼를 감지한다.
여기서, 웨이퍼 센서(110)와 외곽센서(120)는 각각 하우징, 하우징의 내부에 배치되어 있고 에어락 챔버(1)의 내부로 광을 조사하는 발광부, 발광부에서 조사된 광이 반사되어 입력되는 수광부, 그리고 발광부와 수광부를 제어하는 회로부를 포함한다.
웨이퍼 센서(110)는 척(11)에 놓이는 웨이퍼(W)의 유무를 감지한다. 외곽센서(120)는 웨이퍼(W)가 척(11)에서 일측으로 편심된 형태로 배치되었는지 감지한다. 웨이퍼(W)의 상면과 척(11) 및 웨이퍼(W)의 상면이 다르므로 웨이퍼 센서(110)와 외곽센서(120)는 발광부에서 조사된 광이 반사되어 수광부에 입력되는 시간 및 각도로 이상 유무를 감지할 수 있다.
이와 같은 웨이퍼 센서(110), 외곽센서(120) 및 도어 센서의 구성과 작용 효과는 본 출원인이 기 출원하여 공지된 웨이퍼 정 위치 감지 장치(특허등록 제10-1482593호)(2015.01.08.)의 센서 구성이 적용될 수 있는 바, 이하 자세한 설명은 생략한다.
웨이퍼 센서(110)와 외곽센서(120)를 상기 기재된 구성, 작용 효과로 한정하지 않는다. 센서의 구성, 작용 효과는 웨이퍼 정 위치 감지 장치의 설계에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
웨이퍼 센서(110)와 외곽센서(120)는 제어부와 연결되어 그 신호를 제어부에 전송할 수 있다. 외곽센서(120)가 웨이퍼(W)를 감지할 경우 제어부는 경보음을 발생시킬 수 있다. 또한 제어부는 도어의 구동부가 작동하지 않도록 구동부에 정지 신호를 인가할 수 있다. 정지 신호를 입력 받은 구동부는 정지 상태를 유지한다. 이에 따라 출입구는 개방 상태를 유지할 수 있다. 이후, 웨이퍼 반출 장치(도시하지 않음), 웨이퍼 위치 보정 장치(도시하지 않음)가 작동하여 웨이퍼를 정 위치에 위치시킨다. 또는 웨이퍼를 챔버 내에서 외부로 반출할 수 있다.
그리고 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템(Airlock Wafer Detect System: AWDS)이 작동하는 상태에서 웨이퍼 센서(110)는 웨이퍼(W)를 감지하고 있다. 그러나 웨이퍼 센서(110)에 의해 웨이퍼(W)가 감지되지 않으면 제어부는 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템이 오프(OFF)되도록 한다.
이에, 엣지링 교체 시 웨이퍼(W)가 에어락 챔버(1)의 외부로 반출된 상태가 되면 웨이퍼 센서(110)가 웨이퍼(W)가 없을 감지하고, 제어부는 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템을 오프하게 된다. 이에 작업자가 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템을 오프시키지 않아도 된다. 자동으로 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템이 오프되므로 엣지링 교체 작업을 무인(자동)으로 진행할 수 있다.
한편, 작업자는 제어부와 연결된 조작반을 통해 웨이퍼의 유무를 확인할 수 있다. 즉, 조작반에 램프가 배치되어 있고 척(11)에 웨이퍼가 놓인 경우 램프가 발광된 상태를 유지하게 된다. 이에 램프가 발광된 상태에서만 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템이 작동하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 에어락 챔버 11: 척
12: 엣지링 121: 표시홈
13: 에어락 커버
100: 웨이퍼 정 위치 감지 장치 110: 웨이퍼 센서
120: 외곽센서

Claims (4)

  1. 웨이퍼가 놓일 수 있는 척이 위치한 챔버와 결합된 에어락 커버에 배치되어 웨이퍼의 유무를 감지하는 웨이퍼 센서,
    상기 에어락 커버에 위치하여 상기 웨이퍼 센서로부터 이격되어 있고, 원주 방향을 따라 배열되어 상기 웨이퍼의 위치를 감지하는 복수의 외곽센서 및
    상기 웨이퍼 센서와 상기 복수의 외곽센서와 연결되어 있는 제어부
    를 포함하는 웨이퍼 정 위치 감지 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 웨이퍼 센서에 의해 상기 웨이퍼가 감지되면 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템(Airlock Wafer Detect System: AWDS)이 작동하는 웨이퍼 정 위치 감지 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 웨이퍼 센서에 의해 상기 웨이퍼가 감지되지 않으면 상기 에어락 웨이퍼 디텍스 시스템이 오프(OFF)되는 웨이퍼 정 위치 감지 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 에어락 커버에는 웨이퍼 센서홀과 외곽 센서홀이 각각 형성되어 있는 웨이퍼 정위치 감지 장치.
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