KR20200030269A - 반도체 장비용 파티클 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 웨이퍼를 가공처리하는 반도체 장비 내부의 밀폐된 작업공간 내부에 투입되어 작업공간 내에 부유하
는 파티클의 크기 및 개수를 측정하고, 측정된 파티클을 필터로 여과할 수 있도록 하여 반도체 장비를 구동시키
는 과정에서 파티클의 실시간 측정이 가능하게 되며, 이에 따른 보다 정확한 측정데이터를 얻을 수 있도록 한 반
도체 장비용 파티클 측정장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 반도체 장비 내부에서 이동되며 파티클을 측정하기 위해 반도체 장비 내부로 투입되는 웨
이퍼와 대응하는 형태 및 크기로 형성된 본체와; 상기 본체 상에 설치되어 본체와 함께 반도체 장비 내부로 투입
된 후 작업공간 내부에 부유하는 파티클을 감지하여 측정하기 위한 센서모듈과; 상기 본체 상에 설치되어 센서모
듈에 의해 감지된 파티클의 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 파티클의 크기 및 개수 정보로 변환하여 출력하
는 컨트롤부;를 포함하여 구성된다.

Description

반도체 장비용 파티클 측정장치{Particle 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 후공정에서 표면처리 또는 칩 형태로 절단되는

공정을 거치게 되는데, 이는 전용의 반도체 장비에 의해 수행된다.

[0005] 이때, 상기 웨이퍼를 가공하기 위한 반도체 장비는 내부의 작업공간을 밀폐된 공간으로 형성하고, 대단히 정밀

한 작업이 수행되기 위해 상기 작업공간을 청정공간으로 유지시키게 된다. 참고적으로 반도체 제조 공정 진행

중 가장 큰 제품 불량은 미세입자, 미세분진(Particle, 이하 파티클)이 가장 큰 원인이라 할 수 있으며, 회로의

선폭(Pattern)이 50nm미만의 제품 생산이 더욱 많아지면서 특히 반도체 장비 내부에 존재하는 미세입자는 제품

에 치명적인 불량을 유발시킨다. 따라서, 상기와 같은 반도체 장비는 밀폐된 작업공간 내공기 혹은 기체에 포함

된 미세입자 혹은 미세분진의 크기 및 수량을 필수적으로 측정하게 된다.

[0006] 상기와 같이 반도체 장비 내부에 존재하는 파티클을 측정하기 위한 장비로 "파티클 카운터"라 지칭되는 측정장

비가 출시되어 사용되어지고 있다. 이와 같은 파티클 카운터는 상부에 공기흡입구가 형성되고, 이 공기흡입구에

반도체 장비 내부의 챔버와 연통되도록 튜브가 결합되어 파티클을 측정할 수 있도록 구성된다.

[0007] 이와 같은 종래의 파티클 카운터는 파티클을 측정하려면 반도체 장비의 구동을 정지시킨 후 작업을 수행해야 하

며, 반도체 장비 내부에서 파티클을 흡입한 후 측정을 수행하기 때문에 작업의 번거로움 및 측정결과가 부정확

한 문제점이 노출된다.

[0008] 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2006-2177호(명칭: 반도체 제조 설비의 파티클 측정장비 및 그 측정방법,

이하, 선출원발명)에 의하면, 상기 선출원발명은 웨이퍼를 가공하기 위한 반도체 장비의 챔버 내부에 설치되어

챔버 내부의 파티클을 측정하기 위한 장치와 방법을 제시하고 있다.

[0009] 이와 같은 선출원발명은 반도체 장비가 구동되는 상태에서 챔버 내부의 파티클을 실시간으로 측정하여 파티클을

측정하기 위해 반도체 장비를 구동정지시키는 작업의 번거로움과 챔버 내부의 파티클 부유정도를 보다 정확하게

측정하게 된다.

상기와 같은 선출원발명은 파티클을 측정하기 위한 측정센서가 주로 챔버의 [0010] 일측에 설치되기 때문에 자동화된

웨이퍼의 가공공정에서 웨이퍼가 이송되는 상당히 작은(상, 하 높이가 협소한) 지점의 챔버에서는 설치되기 어

려운 단점이 노출된다.

[0011] 특히, 상기 선출원 발명은 챔버의 일측에 측정센서가 설치됨으로 인해 파티클이 챔버 내부의 어느 일측에 편중

되어 부유된 경우 웨이퍼가 가공되기 위해 이송하는 전체 경로 상에 부유하는 파티클을 정밀하게 측정하기 불가

능한 문제점이 노출된다.

[0012] 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 발명한 것이다.

[0013] 이에 본 발명은, 반도체 장비 내부로 가공을 수행하기 위한 웨이퍼의 이송경로를 이동하며 작업공간에 전체적으

로 부유하는 파티클의 크기와 개수를 반도체 장비의 구동정지 없이 실시간으로 측정할 수 있도록 하여 보다 정

확한 파티클의 측정데이터를 얻을 수 있도록 한 파티클 측정장비를 제공함에 그 목적이 있다.

[0014] 본 발명의 다른 목적은, 반도체 장비의 작업공간 내에서 보다 미세한 파티클을 측정하기 위해 레이저 다이오드,

포토 다이오드 등의 광학부품을 이용한 센서를 구현하고, 파티클의 측정정보를 무선통신에 의해 얻을 수 있도록

한 파티클 측정장비를 제공함에 있다.

이상에서와 같이 본 발명은, 가공될 웨이퍼의 이송경로를 따라 이동되며 [0022] 작업공간에 부유하는 파티클의 크기와

개수를 측정하므로써 반도체 장비의 구동을 정지시키지 않고도 실시간으로 정확한 파티클 데이터를 얻을 수 있

는 효과가 있다.

[0023] 또한, 본 발명은 광학부품에 의해 센서가 제작되어 보다 미세한 파티클까지 측정할 수 있게 되며, 파티클의 측

정정보가 무선통신에 의해 얻어질 수 있게 되어 파티클의 측정을 보다 효율적으로 관리하며 작업수행할 수 있는

효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 파티클 측정장치의 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 파티클 측정장치의 센서모듈 발췌 사

시도이다.

[0026] 도면을 참조하면, 본 발명에 의한 파티클 측정장치는 본체(10), 센서모듈(20), 컨트롤부(30)로 이루어진 기본

구성을 갖는다. 도면 중 부호 11은 본체(10) 상에 센서모듈(20)과 컨트롤부(30)가 실장되기 위한 PCB를 나타낸

다.

[0027] 상기 본체(10)는 반도체 장비 내부로 투입되기 위해 웨이퍼와 같은 원판형태로 형성된다. 이와 같은 본체(10)는

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

듈(20) 등의 구성에 의해 파티클을 측정할 수 있도록 하는 구성이다.

[0028] 또한, 상기 본체(10)의 상면에는 센서모듈(20)과 컨트롤부(30)가 전기적으로 연결되어 연동되도록 하기 위해 전

기, 전자 패턴이 형성된 PCB(11)가 결합됨은 전술한 것과 같다.

[0029] 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 웨이퍼와 동일하게 감지될 수 있도록 하기 위해 'SEMI-STD Wafer 표준기술'을 근거로 하여

Notch 또는 Flatzone를 갖는다.

[0030] 상기 센서모듈(20)은 본체(10)의 PCB(11) 상에 설치된다. 이와 같은 센서모듈(20)은 본체(10)와 함께 반도체 장

비 내부로 투입된 후 작업공간 내부에 부유하는 파티클을 감지하여 측정하기 위한 구성이다. 이를 위해 상기 센

서모듈(20)은 모듈하우징(21), 흡입팬(22), 센싱유닛(23), 필터(24)로 이루어진다.

[0031] 상기 모듈하우징(21)은 본체(10)의 PCB(11) 상에 결합되며 반도체 장비에 투입된 후 작업공간 내에 부유된 파티

클이 어느 일측을 통과하여 타측으로 진행되기 위한 내부공간이 형성된다. 즉, 이와 같은 모듈하우징(21)은 작

업공간 내부에 부유하는 파티클이 통과되는 통로를 형성하기 위한 구성이다.

[0032] 상기 흡입팬(22)은 모듈하우징(21)의 파티클이 통과되기 위한 통로의 일측(입구)에 설치된다. 이와 같은 흡입팬(22)은 초소형 모터 및 임펠러, 프로펠러 등으로 구성되어 파티클을 흡입하여 진행시키게 된다. 이때, 상기 흡

입팬(22)은 동일한 기능을 수행하기 위한 진공이젝터 또는 소형의 진공펌프 등으로 대체되어 적용될 수 있다.

상기 센싱유닛(23)은 모듈하우징(21) 내부의 파티클이 통과되는 통로에 설치된다. [0033] 이와 같은 센싱유닛(23)은 파

티클을 내부로 통과시키며 파티클의 크기와 수량을 감지하기 위한 구성이다. 이를 위한 센싱유닛(23)의 구체적

인 구성은 도 3내지 도 5에서와 같으며 후술하기로 한다.

[0034] 상기 필터(24)는 센싱유닛(23)을 통과한 파티클이 외부로 배출되기 위한 모듈하우징(21)의 내부공간(통로의 출

구)에 설치된다. 이와 같은 필터(24)는 작업공간으로 배출되는 파티클을 포집하여 여과기능을 수행하기 위한 구

성이다. 이에따라 본 발명에 의한 파티클 측정장치는 파티클 여과의 기능을 동시에 수행할 수 있도록 구성된 것

이다.

[0035] 도 3은 본 발명에 의한 파티클 측정장치의 센싱유닛 사시도, 도 4는 본 발명에 의한 파티클 측정장치의 센싱유

닛 파티클 측정 예시도, 도 5는 본 발명에 의한 파티클 측정장치의 센싱유닛의 주요부 확대도이다.

[0036] 도면을 참조하면, 상기 센싱유닛(23)은 센서하우징(25), 레이저 다이오드(26), 포토 다이오드(27)로

이루어진다.

[0037] 상기 센서하우징(25)은 각 구성이 내부에 설치되고, 파티클이 일측으로 진입하여 타측으로 통과되기 위한 튜브

(28)가 장착되며, 센서하우징(25)의 내부에는 튜브(28)를 중심으로 양측에 상기 레이저 다이오드(26)와 포토 다

이오드(27)가 배치되어 구성된다.

[0038] 상기 레이저 다이오드(26)는 센서하우징(25)의 튜브(28) 일측에 장착된다. 이와 같은 레이저 다이오드(26)는 파

티클이 통과되는 튜브(28)를 관통하도록 레이저를 조사하기 위한 구성이다. 여기서, 상기 레이저가 출사되는 레

이저 다이오드(26)의 전방에는 레이저의 직경을 조절할 수 있도록 하기 위한 포커스렌즈(29)가 배치되어 구성된

다.

[0039] 상기 포토 다이오드(27)는 센서하우징(25)에서 튜브(28)를 중심으로 레이저 다이오드(26)와 대향되도록 장착된

다. 이와 같은 포토 다이오드(27)는 레이저 다이오드(26)에서 조사되어 튜브(28)를 통과한 레이저를 감지하여

튜브(28)를 통해 진행되는 파티클의 크기 및 수량을 측정하기 위한 구성이다.

[0040] 이와 같은 센싱유닛(23)의 구성에서 튜브(28)의 외면에는 미러(28a)가 결합되는데, 이 미러(28a)는 튜브(28)를

통과하는 레이저가 파티클에 충돌하여 난반사될 때 이를 포토 다이오드(27)로 진행시키기 위한 구성이다.

[0041] 도 6은 본 발명에 의한 파티클 측정장치의 컨트롤부 블록도이다.

[0042] 도면을 참조하면, 상기 컨트롤부(30)는 본체(10)의 PCB(11) 상에 실장된 칩 또는 소자형태의 구성이다. 이와 같

은 컨트롤부(30)는 센서모듈(20)에 의해 감지된 파티클의 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 파티클의 크기

및 개수 정보로 변환하여 출력하기 위한 구성이다.

[0043] 이를 위해 상기 컨트롤부(30)는 전류감지부(31), 컨트롤 프로세서(32)를 기본 구성으로 하여 무선통신부(33)와,

유저디스플레이부(34)를 포함하여 구성된다.

[0044] 상기 전류감지부(31)는 PCB(11)에 실장된 칩 형태의 구성으로, 상기 센서모듈(20)의 센싱유닛(23)에 의해 감지

된 파티클의 크기와 수량의 정보가 전류값으로 감지되도록 하기 위한 구성이다.

[0045] 상기 컨트롤 프로세서(32)도 PCB(11)에 실장된 칩 형태의 구성으로, 상기 전류감지부(31)에 의해 감지된 파티클

의 크기와 수량의 정보를 데이터로 변환하여 출력하는 신호처리장치이다.

[0046] 상기 무선통신부(33)는 컨트롤 프로세서(32)에서 출력된 파티클의 크기와 수량의 데이터를 무선 송수신하기 위

해 본체(10)의 PCB(11)와 유저디스플레이부(34)와 연동되는 PC 또는 노트북 등의 단말기에 나누어져 설치된 송

수신 모듈로 구성된다.

[0047] 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 송신된 파티

클의 크기와 수량의 데이터를 육안으로 확인할 수 있도록 하기 위한 구성이다.도면 중 부호 35는 컨트롤부(30)의 회로구성에 전원을 공급하기 위한 배터리이며, [0048] 36는 파티클이 측정되는 지점

의 온도조건을 확인하기 위한 온도센서이다.

[0049] 도 7은 본 발명에 의한 파티클 측정장치의 사용상태 예시도이다.

[0050] 도면을 참조하면, 상기 파티클 측정장치는 웨이퍼의 규격과 대응하는 형태와 규격으로 제작되어 반도체 장비의

공간으로 투입되어 작업공간 내부의 파티클을 실시간으로 측정할 수 있게 된다. 도면에서는 반도체 장비 내부의

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

Claims (1)

1. 반도체 장비 내부에서 이동되며 파티클을 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 작업공간 내부에 부유하는 파티클
   을 감지하여 측정하기 위한 센서모듈(20)과;
   상기 본체(10) 상에 설치되어 센서모듈(20)에 의해 감지된 파티클의 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 파티
   클의 크기 및 개수 정보로 변환하여 출력하는 컨트롤부(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장비용 파
   티클 측정장치.

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