KR101841607B1 - 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼 - Google Patents

전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회로 임베디드 웨이퍼에 있어서, 특히 실시간 공정 모니터링을 위해 회로들을 내장한 회로 임베디드 웨이퍼의 전원 소모를 최소화하도록 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼에 관한 것이다. 바람직하게는, 회로 임베디드 웨이퍼에 내장되는 회로들의 실효 동작을 위해서만 전원을 공급하도록 제어하기 위해, 웨이퍼에 장착되며 그 장착된 각 지점에서 센싱한 감지신호를 발생시키는 제1 내지 N 센서, 상기 웨이퍼에 장착되어 상기 제1 내지 N 센서에서 발생된 감지신호를 무선으로 송신하고 또한 무선으로 제어명령을 수신하는 무선데이터통신회로, 상기 웨이퍼에 장착되어 무선으로 공급되는 전원을 배터리에 충전하는 무선충전회로, 그리고 상기 무선충전회로의 충전 동작을 제어하며 또한 상기 제1 내지 N 센서와 상기 무선데이터통신회로로의 전원 공급을 제어하는 마이크로제어유닛을 포함하되, 상기 마이크로제어유닛이 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작 여부에 따라 상기 제1 내지 N 센서로의 전원 공급을 제어하는 것이 특징인 발명이다.

Description

전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼{circuit-embeded wafer having power control function}
본 발명은 회로 임베디드 웨이퍼에 관한 것으로, 특히 실시간 공정 모니터링을 위해 회로들을 내장한 회로 임베디드 웨이퍼의 전원 소모를 최소화하도록 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼에 관한 것이다.
종래에는 각 공정에서의 챔버 내부 상태나 챔버에 로딩된 웨이퍼의 상태를 모니터링하기 위한 기술이 연구되었다. 그 중 하나가 웨이퍼의 온도 센싱 기술로 SOW(Sensor On Wafer)에 기반하여 각 센서에 리드선을 연결하는 방식이 소개되었다.
상기와 같은 종래의 각 센서에 리드선을 연결하는 방식은, 테스트용 웨이퍼 상에 센서를 장착하고, 각각의 센서를 리드선으로 연결하는 구조를 가지고 있었다. 이러한 구조는 단품 생산 시에는 비용이 저렴한 장점을 가지지만 대량 생산 시에는 리드선 연결을 위한 수작업 공정에 의해 생산 단가가 상승하는 단점이 있었다.
그에 따라, 등록특허 제10-1618629호에는 센서를 회로패턴(메탈패턴)으로 연결하여 수작업 공정을 줄이기 위한 구조가 소개되었다. 그 기술에서는 메탈 패턴을 적용함에 따라 리드선을 수작업으로 연결할 필요는 없게 되었으나 센싱 값을 전송하기 위한 커넥터를 웨이퍼에 구비하면서 그 커넥터를 리더기에 유선으로 연결하여 공정 모니터링을 진행할 수 있었기 때문에 여전히 구조의 복잡도 문제를 해결할 수 없을 뿐만 아니라 생산 단가도 크게 줄지 않는다는 단점이 있다.
상기한 단점을 보완하여 구조를 최소화하기 위해, 최근에는 전기신호(센싱 값)를 발생시켜 무선으로 송신하는 센서를 웨이퍼 상에 장착하는 구조와, 그 센서로부터 감지된 정보로부터 공정 모니터링을 처리하는 회로들을 웨이퍼에 내장하는 구조가 개발되고 있는데, 이러한 구조에서는 센서에 의한 감지 동작과 감지신호의 송신 동작에 의해 배터리의 전원을 가장 많이 소모한다. 특히, 각 센서의 감지 기간에 따라 감지신호의 송신량도 증가하기 때문에 배터리의 전원 소모가 많아 지속적인 충전이 요구되는 문제가 있었다. 따라서, 센서 및 회로들의 동작을 위한 전원 공급 및 효율적인 전원 제어가 요구된다.
본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 특히 회로 임베디드 웨이퍼에 내장되는 회로들의 실효 동작을 위해서만 전원을 공급하도록 제어하여 전원 소모를 최소화할 수 있는 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼의 특징은, 웨이퍼에 장착되며 그 장착된 각 지점에서 센싱한 감지신호를 발생시키는 제1 내지 N 센서, 상기 웨이퍼에 장착되어 상기 제1 내지 N 센서에서 발생된 감지신호를 무선으로 송신하고 또한 무선으로 제어명령을 수신하는 무선데이터통신회로, 상기 웨이퍼에 장착되어 무선으로 공급되는 전원을 배터리에 충전하는 무선충전회로, 그리고 상기 무선충전회로의 충전 동작을 제어하며 또한 상기 제1 내지 N 센서와 상기 무선데이터통신회로로의 전원 공급을 제어하는 마이크로제어유닛을 포함하되, 상기 마이크로제어유닛이 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작 여부에 따라 상기 제1 내지 N 센서로의 전원 공급을 제어하는 것이다.
바람직하게, 상기 마이크로제어유닛은, 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작이 온(on) 시에, 상기 제1 내지 N 센서로의 전원 공급을 차단하도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 마이크로제어유닛은, 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작이 오프(on) 시에, 상기 제1 내지 N 센서로의 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 마이크로제어유닛은 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작에 독립되어 상기 무선데이터통신회로로 전원을 상시 공급하도록 제어할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 마이크로제어유닛은, 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작이 오프(on) 시에, 상기 무선데이터통신회로를 통해 수신되는 상기 제어명령에 따라 상기 제1 내지 N 센서로의 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 내지 N 센서는 상기 웨이퍼에 방사상 형성된 제1 내지 M 전극라인에 적어도 하나씩 배치될 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 마이크로제어유닛은 상기 무선데이터통신회로를 통해 수신되는 상기 제어명령에 따라 상기 제1전극라인부터 상기 제M전극라인까지 순차적으로 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 구조적 복잡도를 줄이기 위해 공정 모니터링을 위한 센서, 전기신호(센싱 값)을 무선 전송하기 위한 회로, 센서 및 회로들의 동작에 필요한 전원을 공급하는 회로. 그리고 센서 및 회로들의 동작을 제어하는 회로 등을 웨이퍼 자체에 내장하는 회로 임베디드 웨이퍼의 전원 공급을 효율적으로 제어하여 전원 소모를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼의 구성을 도시한 다이어그램이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼의 배치구조를 도시한 다이어그램이다.
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 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼의 구성을 도시한 다이어그램이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼의 배치구조를 도시한 다이어그램이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼(1)는 제1 내지 N 센서(10), 마이크로제어유닛(MCU)(20), 무선데이터통신회로(30), 메모리(40), 무선충전회로(50), 그리고 배터리(60)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 회로 임베디드 웨이퍼(1)는 상기 나열되는 구성요소(10~60)을 내장하는 것으로 이해될 수 있다.
제1 내지 N 센서(10)는 회로 임베디드 웨이퍼(1)의 배치 설계에 따른 지점에 장착되며, 장착된 각 지점에서 공정 모니터링을 위해 센싱한 감지신호를 발생시킨다. 제1 내지 N 센서(10)는 가스를 감지하는 센서, 압력을 감지하는 센서, 플라즈마를 감지하는 센서, 온도를 감지하는 센서 등을 포함할 수 있다.
제1 내지 N 센서(10)는 회로 임베디드 웨이퍼(1)에 고루 분포될 수 있도록 방사상 형성되는 것이 바람직하며, 이를 위해 회로 임베디드 웨이퍼(1)는 방사상 형성된 제1 내지 M 전극라인에 적어도 하나씩 센서가 배치될 수 있다.
도 2는 제1 내지 N 센서(10)가 방사상으로 형성된 제1 내지 M 전극라인에 배치된 예이다. 즉, 제1전극라인부터 시계방향으로 제M전극라인까지 방사상으로 형성되며, 제1전극라인에 배치된 센서들(11)부터 제M전극라인에 배치된 센서들(12)까지 도시한 것이다. 본 발명에서는 동일한 전극라인에 배치된 센서들은 전원 제어에 의해 같이 온/오프되는 것이 바람직하다.
마이크로제어유닛(MCU)(20)은 회로 임베디드 웨이퍼(1)에 장착되어 제1 내지 N 센서(10)의 동작을 제어하며, 무선데이터통신회로(30)와 무선충전회로(50)의 동작을 제어한다. 마이크로제어유닛(20)는 센서와 회로의 동작을 제어하기 위해 메모리(40)와 연동할 수 있다. 메모리(40)는 감지 및 전송 처리에 대한 로그 데이터를 저장하는 것으로, 마이크로제어유닛(20)이 제1 내지 N 센서(10)에서 센싱한 센싱 값을 교정 처리한 기록과 무선데이터통신회로(30)가 센싱 값을 무선으로 송신한 기록을 저장한다. 또한 메모리(40)는 무선데이터통신회로(30)를 통해 수신되는 제어명령에 따른 제어를 수행하기 위한 데이터를 저장한다.
마이크로제어유닛(20)은 제1 내지 M 전극라인에 각각 전기적으로 연결되어 배치된 제1 내지 N 센서(10)에서 감지된 센싱 값을 무선으로 전송 가능한 데이터포맷으로 교정(Calibration)할 수 있으며, 또한 마이크로제어유닛(20)은 후술되는 전력제어기능에서 무선충전회로(50)의 동작을 제어하여 배터리(60)로의 충전 또는 배터리(60)의 방전을 제어할 수 있다.
무선데이터통신회로(30)는 회로 임베디드 웨이퍼(1)에 장착되어 제1 내지 N 센서(10)에서 주기적으로 발생된 감지신호(전기신호, 센싱 값)를 마이크로제어유닛(20)으로부터 전달받아 무선으로 송신하고 또한 무선으로 제어명령을 수신한다. 이를 위해, 무선데이터통신회로(30)는 안테나(미도시)와 연동하며, 그 안테나(미도시)는 무선데이터통신회로(30)와 금속배선으로 연결될 수 있다.
무선충전회로(50)는 배터리(60)에 필요한 전원을 충전하는 것으로, 회로 임베디드 웨이퍼(1)에 장착되어 무선으로 공급되는 전원을 배터리(60)에 충전한다. 무선충전회로(50)는 배터리(60)로의 충전을 위해 무선충전용 안테나(미도시)와 연동할 수 있다.
이하에서는 회로 임베디드 웨이퍼(1)에 장착되는 마이크로제어유닛(MCU)(20)이 전력제어기능을 수행하는 예를 설명한다.
마이크로제어유닛(20)은 기본적으로 회로 임베디드 웨이퍼(1)에 장착되는 센서와 회로의 동작을 제어하는 것으로, 특히 무선충전회로의 충전 동작을 제어하며 또한 제1 내지 N 센서(10)와 무선데이터통신회로(30)로의 전원 공급을 제어한다.
일예로, 마이크로제어유닛(20)은 무선충전회로(50)에 의한 충전 동작 여부에 따라 제1 내지 N 센서(10)로의 전원 공급을 제어한다. 즉, 마이크로제어유닛(20)은 무선충전회로(50)에 의해 배터리(60)로 전원을 충전 중일 때 제1 내지 N 센서(10)에 의한 감지 동작과 무선데이터통신회로(30)에 의한 전기신호(센싱 값)의 송신 동작을 인터럽트시킨다. 여기서, 마이크로제어유닛(20)은 제1 내지 N 센서(10)에 의한 감지 동작을 인터럽트시키기 위해 제1 내지 N 센서(10)로의 전원 공급을 차단할 수 있으며, 무선데이터통신회로(30)에 대해서는 전원은 공급하되 전기신호(센싱 값)의 송신 동작만을 인터럽트시킬 수 있다. 따라서, 무선데이터통신회로(30)는 무선충전회로(50)에 의해 배터리(60)로 전원을 충전 중일 때 무선으로 제어명령만을 수신할 수 있는 모드로 동작할 수 있다.
보다 상세하게, 마이크로제어유닛(20)은 무선충전회로(50)에 의한 충전 동작이 온(on) 시에, 제1 내지 N 센서(10)로의 전원 공급을 차단하도록 제어하며, 무선충전회로(50)에 의한 충전 동작이 오프(on) 시에, 제1 내지 N 센서(10)로의 전원을 배터리(60)로부터 공급하도록 제어할 수 있다.
그리고, 마이크로제어유닛(20)은 무선충전회로(50)에 의한 충전 동작에 독립되어 무선데이터통신회로(30)로 전원을 상시 공급하도록 제어한다. 그러나, 무선데이터통신회로(30)에 대해서는 송신 동작은 인터럽트시키고 제어명령을 수신하기 위한 수신 동작만 가능하게 제어한다.
다른 예로, 마이크로제어유닛(20)은 무선충전회로(50)에 의한 충전 동작의 온/오프에만 의존하여 제1 내지 N 센서(10)로의 전원 공급을 제어할 수도 있으나, 무선충전회로(50)에 의한 충전 동작의 오프시에 무선데이터통신회로(30)를 통해 수신되는 제어명령을 더 참조하여 제1 내지 N 센서(10)로의 전원을 공급하도록 제어할 수도 있다. 즉, 마이크로제어유닛(20)은 무선충전회로(50)에 의한 충전 동작이 오프이면서 제1 내지 N 센서(10)의 감지 동작을 개시하기 위한 제어명령이 수신됨에 따라, 제1 내지 N 센서(10)로의 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.
한편, 제1 내지 N 센서(10)가 회로 임베디드 웨이퍼(1)에 방사상 형성된 제1 내지 M 전극라인에 적어도 하나씩 배치됨에 따라, 제1 내지 N 센서(10)에 대한 전원 제어는 전극라인으로의 전원 공급을 제어하는 것에 의존한다. 즉, 방사상 형성된 제1 내지 M 전극라인을 통해 제1 내지 N 센서(10)로의 전원이 공급되므로, 마이크로제어유닛(20)은 무선충전회로(50)에 의한 충전 동작의 온/오프에 따라 제1 내지 M 전극라인으로 전원 공급을 제어한다. 일예로, 마이크로제어유닛(20)은 무선충전회로(50)에 의한 충전 동작의 오프 시에, 제1전극라인부터 제M전극라인까지 순차적으로 전원을 공급하도록 제어할 수 있다. 그에 따라, 도 2에서는 제1전극라인에 배치된 센서들(11)부터 동작을 개시하여 순차적으로 제2 내지 (M-1) 전극라인에 배치된 센서들(미도시)이 동작하고, 마지막으로는 제M전극라인에 배치된 센서들(12)이 동작한다.
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.
10: 제1 내지 N 센서
20: 마이크로제어유닛(MCU)
30: 무선데이터통신회로
40: 메모리
50: 무선충전회로
60: 배터리

Claims (7)

  1. 웨이퍼에 장착되고, 장착된 각 지점에서 센싱한 감지신호를 발생시키는 제1 내지 N 센서;
    상기 웨이퍼에 장착되어 상기 제1 내지 N 센서에서 발생된 감지신호를 무선으로 송신하고, 무선으로 제어명령을 수신하는 무선데이터통신회로;
    상기 웨이퍼에 장착되어 무선으로 공급되는 전원을 배터리에 충전하는 무선충전회로; 그리고
    상기 무선충전회로의 충전 동작을 제어하고, 상기 제1 내지 N 센서와 상기 무선데이터통신회로로의 전원 공급을 제어하는 마이크로제어유닛을 포함하되,
    상기 마이크로제어유닛은 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작 여부에 따라 상기 제1 내지 N 센서로의 전원 공급을 제어하되,
    상기 마이크로제어유닛은,
    상기 무선충전회로에 의한 충전 동작이 온(on) 시에 상기 제1 내지 N 센서에 의한 감지 동작을 인터럽트시키기 위해 상기 제1 내지 N 센서로의 전원 공급을 차단하도록 제어하고, 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작이 오프(off) 시에 상기 제1 내지 N 센서로의 전원을 공급하도록 제어하고, 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작에 독립되어 상기 무선데이터통신회로로 전원을 상시 공급하도록 제어하되, 상기 무선충전회로에 의한 충전 동작이 온(on) 시에는 상기 무선데이터통신회로의 상기 감지신호에 대한 송신 동작을 인터럽트시키면서 상기 제어명령에 대한 수신 동작은 가능하게 제어하는 것을 특징으로 하는 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로제어유닛은,
    상기 무선충전회로에 의한 충전 동작이 오프(off) 시에, 상기 무선데이터통신회로를 통해 수신되는 상기 제어명령에 따라 상기 제1 내지 N 센서로의 전원을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 N 센서는,
    상기 웨이퍼에 방사상 형성된 제1 내지 M 전극라인에 적어도 하나씩 배치되는 것을 특징으로 하는 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 마이크로제어유닛은,
    상기 무선데이터통신회로를 통해 수신되는 상기 제어명령에 따라 상기 제1전극라인부터 상기 제M전극라인까지 순차적으로 전원을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼.
KR1020170015299A 2017-02-03 2017-02-03 전원제어기능을 가지는 회로 임베디드 웨이퍼 KR101841607B1 (ko)

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