파운드리 공정 엔지니어 업무 실전 편 ③Interlock 설비편_1

파운드리 공정 엔지니어 업무 실전 편 ③Interlock 설비 편_1

 Interlock 이란? 네이버에서 검색해보면 사전적 의미는 다음과 같습니다.

 

기계 각 부분의 작동이 정상적으로 작동하는 조건이 만족되지 못하는 경우에 기계적, 유ㆍ공압적 등의 방법에 의해 자동적으로 그 기계를 작동할 수 없도록 하는 기구를 인터 로크라 하며, 안전 측면에서는 기계의 위험 부분에 설치하는 안전커버 등이 개방되면 그 기계를 기동 할 수 없게 하거나, 안전장치 등이 정상으로 사용되지 못하면 기계를 작동할 수 없다. 또한 안전장치 등이 작동하면 기계가 급정지하는 등, 작업자에 대한 위험 유해방지를 위해 여러 가지 인터 로크의 기구가 이용되고 있다.

 

 반도체 설비 관리 및 생산에 있어서 Interlock(이하 I/L) 은 위험에 대한 예방 등을 위해서 Hardware 적인 것도 있지만 품질 측면에서 예방하고자 System 적으로 Interlock을 거는 경우도 있습니다. 이러한 I/L 은 설비 엔지니어가 CARE 하는 부분과 공정 엔지니어가 CARE 하는 부분으로 나눌 수 있습니다. 먼저 설비 엔지니어가 CARE 하는 부분에 대해 알아보겠습니다.

CVD 기준으로 설명드리는 점 참고 바랍니다.

 1. Hardware I/L

 반도체 공정을 진행하면서 인체에 무해한 비활성 GAS (N2, Ar , He 등) 도 사용이 되지만 유독성의 위험한 GAS 및 CHEMICAL 등이 사용되는 경우가 많습니다. 하기는 가장 많이 사용되는 실란(SiH4) MSDS인데 유독성 GAS 인 것을 알 수 있습니다.

SIH4 MSDS

 하기는 가장 많이 사용되는 AMAT 사의 Producer Se라는 장비인데 빨간색 네모 친 부분이 Gas Panel입니다. 이곳에는 Gas의 유량을 Control 하는 MFC (Mass Flow Controler) 들이 장착되어 있는 저쪽의 Door를 Open 하거나 하면 위험하기 때문에 위험을 인지하고 I/L 이 걸리는 것입니다. 이렇듯 안전을 위한 I/L 도 있고 Error 등으로 인해서 진행이 불가능한 경우에 I/L 이 걸리는 경우도 있습니다.

AMAT Producer Model GAS Panel

MFC

 예시 1 )  Gas Flow I/L

 위에 사진의 MFC는 Gas의 유량을 Control 하는 장치입니다. 1000 sccm 이 필요하면 MFC에서 1000sccm 만 flow 시키는 방식인 겁니다. 이를 Chart로 그리면 1000sccm Flow 명령을 주는 순간 MFC 에서 Gas flow를 시키고 Analog 방식인 만큼 시간에 따라서 linear 하게 증가를 합니다. 그러다가 일정량의 Overshoot 이 발생하고 이후에 안정된 값으로 flow가 지속됩니다. 여기에서 만약 MFC 불량 등으로 Overshoot 구간이 Spec을 넘어서는 현상이 발생하거나 1000 sccm을 제대로 유지하지 못하는 등 문제가 발생하면 설비에서 Alarm을 띄우고 I/L이 걸립니다.

 예시 2 ) RF I/L

 Plasma를 쓰는 공정의 경우 RF Power를 인가하고 Impedance 값에 따라 Reflect가 생기기도 합니다. 대학교 때 배운 전자기학... 물론 다 까먹었습니다.

 

RF Generator / RF Matcher

 100W의 set 값을 입력했는데 Generator 문제 등으로 인해서 출력이 90W 만 나오는 등 제대로 안 나오는 경우, Matcher 불량 등으로 인해서 Impedance 가 제대로 매칭이 안되어서 Reflect 가 많이 뜨는 경우(쉽게 말하면 100W를 인가했는데 반사가 되어서 80W 만 인가되는 경우) 등의 이유로 문제가 발생하면 설비에서 Alarm을 띄우고 I/L이 걸립니다.

 

 예시 3 ) Pressure I/L

 공정을 진행함에 있어 일정 수준의 압력을 유지하는 것도 중요합니다. 압력이 변하면 막질의 물성이 달라지기 때문입니다. 예를 들어 5 Torr를 맞춰야 하는 상황에서 Pump의 성능 저하라던가 , T/V (Throttle Valve , 압력을 Control 하는 Parts 로써 Full pumping 시는 90° Full open 이 되며 0° 가 되면 Full Close 상태. Chamber 내에 Pressure를 reading 하면서 스스로 Valve 각도를 조절하여서 일정 수준의 Pressure를 유지시켜줌) 문제가 발생하면 설비에서 Alarm을 띄우고 I/L이 걸립니다.

Throttle Valve

 예시 4 ) Moving 관점

  Robot 불량으로 인한 진동, Blade 체결 결함 등으로 Wafer Sliding 등이 일어날 수 있으며 이럴 경우 Wafer가 원래 있어야 할 위치보다 벗어난 위치에 자리하는 경우가 생깁니다. Sensor로 Wafer 위치를 Monitoring 하는데 이를 벗어나게 되면 Alarm을 띄우고 I/L이 걸립니다. 그 외에도 Air로 구동되는 door 등이 정해진 시간 내에 open/close 가 안되거나 하는 경우에도 I/L 이 걸립니다.

VHP ROBOT

 설비 관련 업무는 제가 전문가가 아니라서 간략하게 다루는데도 글이 길어지네요 ㅠㅠ

다음에는 System 적인 I/L에 대해서 알아보겠습니다.

 

감사합니다!