| 과제명 |
차세대 반도체용 진공공정의 실시간 측정/진단/제어기술개발 |
| 주관연구기관 |
한국표준과학연구원
Korea Research Institute of Standards and Science
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| 보고서유형 |
최종보고서
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| 발행국가 |
대한민국
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| 언어 |
한국어
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| 발행년월 |
2013-10
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| 과제시작년도 |
2012
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| 주관부처 |
산업통상자원부
Ministry of Trade, Industry and Energy |
| 등록번호 |
TRKO201700001255
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| 과제고유번호 |
1415124447
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| 사업명 |
전자정보디바이스산업원천기술개발 |
| DB 구축일자 |
2017-09-20
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| 키워드 |
공간분해 발광분광법.플라즈마 센서.미세 아크.실시간 입자 측정.툴박스.공정 이상 감지 진단 시스템.첨단 공정 제어.진공펌프 자기진단.상태진단.예지보수.원격제어.
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초록
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최종목표
◻ 반도체 양상 공정 진단용 센서 개발 효율성 극대화 연구 (총괄)
▪ 세부과제 유기적 협력 효율화 제고
▪ 사업성 검증 워크샵 개최
▪ 사업 진도점검 및 수요업체와의 스펙 검증 정례화
◻ 반도체 ...
최종목표
◻ 반도체 양상 공정 진단용 센서 개발 효율성 극대화 연구 (총괄)
▪ 세부과제 유기적 협력 효율화 제고
▪ 사업성 검증 워크샵 개최
▪ 사업 진도점검 및 수요업체와의 스펙 검증 정례화
◻ 반도체 공정 실시간 진단용 고기능 핵심 모듈 및 시스템 개발 (세부 1)
▪ 반도체 플라즈마 실공정 계측을 위한 공간분해 OES 상용화 장비 개발
▪ 능동형 오염방지 기술을 채용한 고밀도 플라즈마 SPOES 개발
▪ 실시간 광학 플라즈마 모니터링 시스템(OPMS) 개발
▪ 반도체 양산 공정 나노오염입자 실시간 진단용 소형 시스템 개발
▪ Advanced Sensor 통합 솔루션(Tool Box) 개발
▪ 증착 장비용 첨단 공정제어(APC) 시스템 및 제어 알고리즘 개발
◻ 스마트형 PMS 개발 (세부2)
▪ 배기 시스템의 다중 상태변수 진단 및 제어 기술 개발: e-Diagnostics level 3 도달
▪ 측정, 통신, 제어, 공정 적응 통합형 smart형 PMS (pump monitoring system) 개발: 1 Mbps, 64 동시연결, e-Diagnostics Level 0 에서 3을 모드 만족하는 기술이전 및 제품화 성공
▪ 배기시스템 상태진단을 통한 PPM(predictive & preventive maintenance) 주기설정 기술 이전 및 제품화
개발내용 및 결과
(1) 세부과제 1
◻ 플라즈마 공간 분포와 균일도를 자동으로 계측할 수 있는 공간 분해 OES 상용화 하드웨어 및 소프트웨어 개발 완료
◻ 능동형 오염방지 기술, 고밀도플라즈마 방전 기술을 적용한 SPOES(Self -Plasma Optical Emission Spectroscopy) 개발 완료
◻ 플라즈마 모니터링 및 비 접촉식 고속회전체 모니터링이 가능한 OPM 개발 완료
◻ 챔버 구조를 재구성하고 기존 대비 50% 부피를 축소한 나노오염입자 실시간 진단용 소형 시스템 개발 및 국산화 완료
◻ 다수의 이종 센서(External Sensors)를 통한 실시간 공정 Monitoring 기술 및 장비의 효율적인 운영솔루션(Application) 개발 완료
◻ 반도체 양산 장비용 첨단 공정제어 시스템 및 제어 알고리즘 개발 완료
(2) 세부과제 2
◻ 소닉노즐을 이용한 공정 현장용(portable)배기속도 측정 장치 개발: 50 mbar에서 5,060 ㎥/h 배기속도, 확장 불확도 = 0.2 ∼ 3.2 % 도달 (세계 최고 수준), 국내특허 3건 등록완료.
◻ 다중 상태변수 측정/평가 장치 개발: 성능지표 15종과 운전특성치 9종 평가 능력 확보 (세계 최고 수준의 측정 및 평가 능력)
◻ 상태진단(자기진단)/예지보수 알고리즘 개발: 공정 적응형 인자모델(APM) 기반의 상태진단 code 및 GUI 개발: 16종의 펌프 failure 경우에 적용하여 e-Diagnostics level 2 & 3 만족함을 검증, 참여기업 LOT베큠사에 기술이전 및 제품화.
◻ 측정/통신/제어 통합형(smart형) PMS 개발: CAN 통신기반의 PMS 모델 개발(통신속도 1 Mbps (dual mode = 2 Mbps), 총 128대 동시연결, e-Diagnostics Level 0 ∼ 3 모두지원, 상태진단/예지보수 코드 이전 및 제품화
기술개발 배경
◻ 반도체 산업의 경쟁이 치열해지면서, 장비의 수요 기업인 반도체 제조 기업은 생산 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 장비 및 기술을 요구함
◻ 다양한 형태의 센서를 장비에 구축하고 실시간으로 생산 공정을 모니터 함으로써, 불량의 발생 요인을 실시간으로 검출하고 사고 이전에 불량의 확산요인을 제거하는 기술의 도입이 필요한 상황임
◻ 센서를 통해 측정된 결과를 유용한 정보로 가공하고 정밀 분석 및 제어에 이용하는 알고리즘 기술 개발을 통한 공정 이상 감지진단 (Fault Detection & Classification, FDC) 및 첨단 공정 제어(Advanced Process Control, APC) 시스템 구축이 필요함
◻ 반도체/평판디스플레이 공정용 건식진공펌프의 통합 성능평가, 상태진단 및 예지보수 기술의 국내 수요 대처 및 국외시장 선점을 위한 세계선도 수준의 원천기술 개발 및 신 제품화에 대한 국내외 필요성에 부응
핵심개발 기술의 의의
◻ 기존의 발광분광 분석법(OES)에 없었던, 공간분해 기능이 포함된 신규 진단 센서를 세계 최초로 상용화 및 국산화율 향상으로 수출이 가능
◻ 능동형 오염방지 기술, 고밀도 플라즈마 방전기술 등을 100% 독자 개발하였으며, 악조건의 오염 환경에서 6개월 이상 운용이 가능한 세계 최고 수준의 SPOES 센서를 개발함
◻ 최초로 개발된 고속의 광학 방식의 플라즈마 모니터링 센서로, 국내·외 소자기업 및 장비기업으로 다수의 판매 성과를 기대 중
◻ Electron Gun, Deflector, Faraday Cup, Controller, UI Program 등을 자체 개발하여 소형화 및 최적화를 진행하여 국산화를 완료하였음
◻ Global 소자기업 및 장비기업에서 경쟁력 확보를 위하여 도입을 시작한 상황이며, 현재 초기 단계로 시장을 선점한 경쟁기업이 아직 존재 하지 않은 상황임
◻ 정확도 및 신뢰도를 향상 시킨 예측 알고리즘 모형의 개발하였으며, 실제 공정에 적용될 경우 계측 비용을 절감하고 공정의 예측 정확도를 높임으로서 공정의 수율을 극대화 할 수 있음
◻ 세계최고 수준의 진공펌프 종합성능평가 기술 개발 및 보급시설 구축
◻ 상태진단(자기진단)/예지보수, PM 주기설정 원천기술 확보
◻ Smart형(측정/통신/제어/공정적응 통합형) PMS 개발 및 국내기업 제품화 지원으로 세계시장 진출 기반 확보
적용 분야
◻ 반도체 양산 공정 진단 및 운용
▪ PECVD, ALD, PVD, Etch, Oxidation 공정 등
◻ 디스플레이, 태양전지, LED 등 진공 공정을 사용하는 타 산업 분야에도 확대 적용이 가능함
(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록)
