KR20120129498A - 제조장비의 온도 모니터링 장치 - Google Patents

Abstract

장비에 기본적으로 설치되는 온도조절장치에 별도로 온도 모니터링 장치를 제공하여 온도조절장치가 오동작하는 경우에도 장비에 공급되는 물이나 가스 등의 온도를 실시간으로 측정하고, 측정된 온도가 설정된 범위를 벗어나는 경우 장비에 경고 신호를 전송한다.
온도 모니터링 장치는 항온수 공급라인에 설치되어, 항온수의 온도를 감지하는 온도센서와 온도센서에서 감지한 온도가 설정된 범위를 벗어나는 경우, 장비에 경고신호를 출력하는 이상온도 검출장치를 포함한다.

Description

제조장비의 온도 모니터링 장치 {An monitoring apparatus of manufacture equipment}

본 발명은 제조장비의 온도 모니터링 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 제조장비의 온도를 실시간으로 모니터링하여 이상 발생시 장비로 경고하는 제조장비의 온도 모니터링 장치에 관한 것이다.

근래에 퍼스널 컴퓨터, DMB 폰, 휴대용 무선 단말기 등과 같은 정보처리 장치의 급속한 발전에 따라 정보처리 장치의 메모리 부품으로서 채용되는 반도체 소자도 고속 동작화 및 대용량화되는 추세이다. 이에 따라 반도체 장치를 제조하기 위한 제조장비도 반도체 장치의 집적도, 동작속도, 및 신뢰도를 향상시키는 방향으로 눈부시게 진보되고 있다.

통상적으로, 반도체 제조공정에서 웨이퍼를 가공하는 제조장비는, 웨이퍼 상에 원하는 막질을 증착하는 증착기와, 웨이퍼 상에 감광액을 도포하는 코터(coater)와, 도포된 감광액을 베이킹하는 베이크 유닛과, 웨이퍼를 일정한 위치에 정렬시키기 위한 정렬기와, 마스크나 레티클의 패턴이 웨이퍼 상부의 감광막에 전사되도록 하기 위해 노광원을 제공하는 노광기와, 노광된 감광막을 현상하여 식각 마스크로서 사용되어질 감광막 패턴이 얻어지도록 하는 현상기와, 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 노출된 막을 식각하는 식각장치와, 원하는 부위에 이온을 주입하기 위한 이온주입 장치 등을 포함한다.

상기한 바와 같은 반도체 제조장비는 장비의 온도를 일정하게 제어할 필요가 있기 때문에, 보통 온도조절장치를 구비하고 있다. 특히, 코터와 현상기에서는 케미컬 용액의 온도를 일정 온도로 제어하기 위해 항온수 라인을 통해 항온수를 순환시킴으로써 온도를 조절하는 방식을 주로 채용하고 있다.

그러나, 종래의 반도체 제조장비에서는 장치에 설치된 온도조절장치만으로 온도를 제어하기 때문에, 만일 장비에 설치된 온도조절장치가 오동작하여 항온수의 온도가 설정치 이상으로 공급되더라도 정상적인 것으로 판단하는 경우가 발생하는 경우에는, 반도체 제조공정상의 불량이 발생하는 문제점이 존재한다.

본 발명이 해결하려는 과제는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 장비에 설치된 온도조절장치의 백업수단으 설치되어 장비에 공급되는 물이나 가스 등의 온도를 실시간으로 측정하고, 측정된 온도가 설정된 범위를 벗어나는 경우 장비에 경고 신호를 전송하는 제조장비의 온도 모니터링 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 특징에 따른 제조방의 온도 모니터링 장치는

제조장비에 온도제어 매개체를 전달하는 온도제어 매개체 공급라인과 상기 온도제어 매개체 공급라인을 통해 상기 온도제어 매개체를 공급하여 상기 제조장비의 온도를 제어하는 장비온도 제어장치를 포함하는 제조장비의 온도를 모니터링하는 장치로서,

상기 온도제어 매개체 공급라인에 설치되어, 상기 온도제어 매개체의 온도를 감지하는 온도센서; 및 상기 온도센서에서 감지한 온도가 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 제조장비에 경고신호를 출력하는 이상온도 검출장치를 포함한다.

여기서, 상기 이상온도 검출장치는

상기 온도센서와 온도센서라인을 통해 연결되며, 상기 온도센서에서 측정한 상기 온도제어 매개체의 온도를 디지털 온도 데이터로 변환하는 온도측정부; 상기 온도측정부에서 출력한 온도 데이터에 기초해서, 온도제어 매개체의 온도가 설정범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 반도체 장비 시스템은

일정한 온도에서 반도체를 제조하는 공정에 사용되는 반도체 제조장치; 상기 반도체 제조장치에 항온수를 전달하는 항온수 공급라인; 상기 반도체 제조장치에 공급되는 항온수의 온도를 제어하는 장비온도 제어장치; 상기 항온수 공급라인에 설치되어, 상기 항온수의 온도를 감지하는 온도센서; 상기 온도센서에서 감지한 상기 항온수의 온도가 설정된 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 이상온도 검출장치; 및 상기 이상온도 검출장치에 의해 상기 반도체 제조장치에 공급되는 항온수가 이상임을 알리는 경고신호를 출력하는 경고출력부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 장비에 기본적으로 설치되는 온도조절장치에 별도로 온도 모니터링 장치를 제공함으로써, 온도조절장치가 오동작하는 경우에도 장비에 공급되는 물이나 가스 등의 온도를 실시간으로 측정하고, 측정된 온도가 설정된 범위를 벗어나는 경우 장비에 경고 신호를 전송함으로써, 반도체 제조공정이 불량이 되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장비 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이상온도 검출장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이상온도 검출장치의 동작을 설명하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 온도 모니터링하는 대상 장비로서 반도체 장비를 예로서 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 온도를 일정하게 제어하는 것이 필요한 다른 장비에도 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장비 시스템을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 장비 시스템은 반도체 장비(100)와 반도체 장비(100)에 연결되는 장비온도 모니터링 장치(200)를 포함한다.

반도체 장비(100)는 반도체 제조장치(120), 장비온도 제어장치(140), 경고출력부(160) 및 항온수 라인(180a, 180b, 180c)을 포함한다.

반도체 제조장치(120)는 일정한 온도에서 반도체를 제조하는 장치로서, 웨이퍼 상에 감광액을 도포하는 코터(coater), 도포된 감광액을 베이킹하는 베이크 유닛, 현상기 등이 될 수 있다.

본 발명의 실시에에 따르면, 반도체 제조장치(120)는 최종 온도제어대상이 되는 하나 이상의 피제어유닛(도시하지 않음)을 포함할 수 있는데, 예컨대 코터의 경우에는 하나의 장치에 세 개의 노즐(피제어유닛)이 포함될 수 있다.

항온수 라인(180a, 180b, 180c)은 온도조절 매개체의 역할을 하는 항온수를 장비에 공급하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에서는 온도조절 매개체로서 항온수를 예로서 설명하였으나, 항온수 이외에 가스와 같은 다른 물질이 사용될 수도 있다.

장비온도 제어장치(140)는 장비를 일정한 온도범위에서 동작하도록 제어하는 역할을 하며, 구체적으로 적정온도로 맞추어진 항온수(온도조절 매개체)를 항온수 라인(180a, 180b, 180c)을 통해 반도체 제조장치(120)로 순환 공급하는 서큘레이터(도시하지 않음)와 항온수의 온도를 감지하기 위한 온도센서(도시하지 않음)를 포함한다.

경고출력부(160)는 장비온도 제어장치(140)에서 제어하는 항온수의 온도를 디스플레이하며, 항온수의 온도가 설정범위를 초과하는 경우 작업자에게 경고신호를 출력한다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 1차적으로 장비온도 제어장치(140)에서 반도체 장치에 공급되는 항온수의 온도를 제어하며, 장비온도 제어장치(140)가 오동작하는 경우를 대비해서 후술하는 바와 같은 장비온도 모니터링장치(200)가 추가적으로 설치된다.

장비온도 모니터링 장치(200)는 항온수 라인(180a, 180b, 180c)에 각각 설치되어 항온수의 온도를 실시간으로 감지하기 위한 온도센서(220a, 220b, 220c), 온도센서에서 실시간으로 감지한 온도가 설정된 범위 이내인지를 판단하고, 설정된 범위를 벗어나는 경우 경고 신호를 반도체 장비(100)의 경고출력부(160)로 출력하는 이상온도 검출장치(240)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 온도센서(220a, 220b, 220c)는 각각 온도센서 라인(Ls1, Ls2, Ls3)을 통해 이상온도 검출장치(240)에 연결되며, 이상온도 검출장치(240)는 경고신호 라인(La)을 통해 경고출력부(160)에 연결된다. 도 1에서는 경고신호라인(La)이 유선인 것을 예로서 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이상온도 검출장치(240)와 경고출력부(160)는 무선을 통해 연결될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서, 온도센서(220a, 220b, 220c)는 온도측정의 정밀을 위해 측온 저항체(RTD, Resistance Temperature Detector) 센서를 사용한다. 측온 저항체 센서는 금속의 전기저항과 온도 사이에 일정한 관계가 있는 것을 이용한 것으로서, 전기저항 값을 통해 해당 온도를 측정하는 센서를 말한다. 본 발명의 실시예에서는 온도계수에 따라 저항이 직선적으로 변하는 백금 측온 저항체 센서를 사용하였으며, 구체적으로는 PT 100 센서를 사용하였다.

다음은 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이상온도 검출장치(240)에 대해 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 이상온도 검출장치(240)는 온도측정부(241), 통신부(242), 제어부(243), 디스플레이부(244) 및 장비출력부(245)를 포함한다.

온도측정부(241)는 온도센서 라인(Ls1, Ls2, Ls3)을 통해 온도센서(220a, 220b, 220c)에 연결되며, 각각 온도센서의 저항값을 감지하여 저항값에 대응하는 해당 항온수의 온도를 측정한 후, 측정한 온도를 디지털 온도데이터로 변환한다.

측온저항체 센서의 저항값의 측정은 이미 알고 있는 온도센서 라인(Ls1, Ls2, Ls3)의 저항값과 온도에 의해 가변되는 측온 저항체 센서(220a, 220b, 220c)의 저항값을 전기회로적으로 모델링한 후, 해당 측온저항체 센서에 전류를 공급하여 전압을 측정함으로써 쉽게 구할 수 있다. 이러한 측온저항체 센서의 저항값의 변화를 통해 해당 온도를 측정하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 전문가라면 쉽게 알 수 있는 사항이므로 이하에서는 상세한 설명을 생략한다.

이때, 온도센서 라인의 저항값이 크면 측온저항체 센서의 저항값의 변화를 미세하게 감지하는 것이 어렵기 때문에, 본 발명의 실시예에서는 온도센서 라인의 저항값을 낮추기 위해, 온도측정부를 온도센서 근처에 설치하여 온도센서 라인의 길이를 최소화한다.

온도측정부(241)에서 출력한 디지털 온도데이터는 제어부(243)에 전달되는데, 본 발명의 실시예에서는 온도측정부(241)로부터 출력된 디지털 온도데이터를 제어부(243)로 효율적으로 전송하기 위해, 통신부(242)가 추가된다. 통신부(242)는 다수의 온도센서(220a, 220b, 220c)로부터 측정된 각각의 온도 데이터를 다중화하여 전송함으로써 데이터 전송의 효율성을 증대시키는 역할을 수행한다. 이때, 본 발명의 실시예에 따르면 통신규격으로 RS 485 통신규격을 사용하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 이외의 다양한 유무선 통신규격을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 통신부(242)는 온도측정부(241)와 제어부(243)가 공간상으로 멀리 떨어지게 배치되는 것을 가능하게 한다. 즉, 온도측정부(241)가 온도센서의 측정의 정확성을 위해 온도센서 근처(즉, 장비근처)에 배치되는 경우, 통신부(242)에 의해 제어부(243)가 관리의 편의를 위해 관리자가 작업하는 부근에 배치하도록 설계하는 것이 가능하다. 구체적으로 통신부(242)의 송신 모듈(도시하지 않음)을 온도측정부(241) 근처 또는 내부에 설치하고, 통신부(242)의 수신모듈(도시하지 않음)을 제어부(243)의 근처 또는 내부에 설치함으로써 온도측정부(241)와 제어부(243)를 원격으로 배치하는 것이 가능하다.

제어부(243)는 각 피제어대상에 공급되는 항온수의 온도가 미리 설정된 설정범위 이내에 있는 지를 판단하여, 설정범위를 벗어난 경우 장비출력부(245)를 통해 반도체 장비의 경고출력부(160)에 장비에 공급되는 항온수의 온도가 적절히 제어되고 있지 않다는 경고신호를 출력한다.

장비출력부(245)는 제어부(243)의 제어에 의해 피제어대상에 공급되는 항온수가 설정범위를 벗어났다는 경고신호를 장비의 경고출력부(160)에 출력하며, 디스플레이부(246)는 실시간 모니터링하는 항온수의 온도를 디스플레이한다.

다음은 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이상온도 검출장치(240)의 동작을 설명한다.

먼저 관리자는 채널별(피제어대상별)로 각 피제어대상의 온도범위를 설정한다. (S10).

제어부(243)는 각각의 온도센서(210a, 210b, 210c)에 의해 측정된 온도값에 기초한 디지털 온도 데이터를 온도측정부(241)로부터 수신한다. (S20)

그리고나서, 제어부(243)는 각 피제어대상에 공급되는 항온수의 온도가 미리 설정된 설정범위 이내에 있는 지를 판단한다. (S30)

상기 단계 S30에서의 판단결과, 피제어대상에 공급되는 항온수의 온도가 미리 설정된 설정범위를 벗어난 경우에는, 장비출력부(245)를 통해 해당 피제어대상에 공급되는 항온수의 온도가 적절히 제어되고 있지 않다는 경고신호를 장비(100)의 경고출력부(160)로 출력한다. (S40)

상기 단계 S30에서의 판단결과, 모든 피제어대상에 공급되는 항온수의 온도가 미리 설정된 설정범위에 있는 경우에는 S20 단계로 되돌아가서, 실시간 온도 모니터링을 수행한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 장비에 기본적으로 설치되는 온도조절장치에 별도로 온도 모니터링 장치를 제공함으로써, 온도조절장치에 에러가 발생하는 경우에도 장비에 공급되는 물이나 가스 등의 온도를 실시간으로 측정하고, 측정된 온도가 설정된 범위를 벗어나는 경우 장비에 경고 신호를 전송함으로써, 반도체 제조공정이 불량이 되는 것을 방지할 수 있다.

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.

100 반도체 장비, 200 장비온도 모니터링 장치
120 반도체 제조장치, 140 장비온도 제어장치, 160 경고출력부
220a, 220b, 220c 온돈센서, 220 이상온도 검출장치
241 온도측정부, 242 통신부, 243 제어부, 244 디스플레이부 245 장비출력부

Claims (12)

1. 제조장비에 온도제어 매개체를 전달하는 온도제어 매개체 공급라인과 상기 온도제어 매개체 공급라인을 통해 상기 온도제어 매개체를 공급하여 상기 제조장비의 온도를 제어하는 장비온도 제어장치를 포함하는 제조장비의 온도를 모니터링하는 장치에 있어서,
   상기 온도제어 매개체 공급라인에 설치되어, 상기 온도제어 매개체의 온도를 감지하는 온도센서; 및
   상기 온도센서에서 감지한 온도가 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 제조장비에 경고신호를 출력하는 이상온도 검출장치를 포함하는 제조장비의 온도 모니터링 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이상온도 검출장치는
   상기 온도센서와 온도센서라인을 통해 연결되며, 상기 온도센서에서 측정한 상기 온도제어 매개체의 온도를 디지털 온도 데이터로 변환하는 온도측정부;
   상기 온도측정부에서 출력한 온도 데이터에 기초해서, 온도제어 매개체의 온도가 설정범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 제조장비의 온도 모니터링 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 온도센서는 측온 저항체 센서인 것을 특징으로 하는 제조장비의 온도 모니터링 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부의 제어에 의해 상기 제조장비에 공급되는 온도제어 매개체의 온도가 설정범위를 벗어났다는 경고신호를 상기 제조장비에 출력하는 장비출력부를 추가로 포함하는 제조장비의 온도 모니터링 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서
   상기 장비온도 제어장치는 상기 제조장비에 다수의 온도제어 매개체 공급라인을 통해 다수의 온도제어 매개체를 전달하며,
   상기 온도센서는 다수의 온도제어 매개체 라인에 각각 설치되어, 대응하는 온도제어 매개체의 온도를 측정하는 다수의 온도센서로 구성되며,
   상기 온도측정부는 다수의 상기 온도센서에서 각각 측정한 다수의 상기 온도제어 매개체의 온도를 각각 디지털 온도 데이터로 변환하는 제조장비의 온도 모니터링 장치.
6. 제5항에 있어서
   상기 온도 측정부에 의해 출력된 다수의 상기 온도센서에 대응하는 디지털 온도 데이터를 다중화하여 상기 제어부로 전송하는 통신부를 추가로 포함하는 제조장비의 온도 모니터링 장치.
7. 제6항에 있어서
   상기 온도 측정부와 상기 제어부는 멀리 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 제조장비의 온도 모니터링 장치.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서
   상기 제조장비는 반도체 제조장비이며, 상기 온도제어 매개체는 항온수인 것을 특징으로 하는 제조장비의 온도 모니터링 장치.
9. 일정한 온도에서 반도체를 제조하는 공정에 사용되는 반도체 제조장치;
   상기 반도체 제조장치에 항온수를 전달하는 항온수 공급라인;
   상기 반도체 제조장치에 공급되는 항온수의 온도를 제어하는 장비온도 제어장치;
   상기 항온수 공급라인에 설치되어, 상기 항온수의 온도를 감지하는 온도센서;
   상기 온도센서에서 감지한 상기 항온수의 온도가 설정된 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 이상온도 검출장치; 및
   상기 이상온도 검출장치에 의해 상기 반도체 제조장치에 공급되는 항온수가 이상임을 알리는 경고신호를 출력하는 경고출력부를 포함하는 반도체 장비 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 이상온도 검출장치는
    상기 온도센서와 온도센서라인을 통해 연결되며, 상기 온도센서에서 측정한 상기 항온수의 온도를 디지털 온도 데이터로 변환하는 온도측정부;
    상기 온도측정부에서 출력한 온도 데이터에 기초해서, 상기 항온수의 온도 가 설정범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 반도체 장비 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 온도 측정부에 의해 출력된 상기 온도센서에 대응하는 디지털 온도 데이터를 통신 규격에 맞춰 변환하여, 상기 제어부로 전송하는 추가로 통신부를 추가로 포함하는 반도체 장비 시스템.
12. 제11항에 있어서
    상기 온도 측정부와 상기 제어부는 멀리 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장비 시스템.

Images