Aligner 이해 (3) 이슈

Aligner에 대한 글은 이번으로 마무리하려고 하는데요, 장비 관리자로 일하면서 겪었던 이슈들에 대해 설명해 보겠습니다.
 

- 램프 관리

 

1. intensity 변경

지난 글에서 저희 연구실에서는 350W 램프를 사용했고 CH mode를 사용할 시 사용자가 설정한 intensity를 맞추기 위해 적정 값보다 높은 power가 인가될 수 있다고 설명했습니다.

2023.08.21 - [etc./반도체 공정] - Aligner 이해 (2) 작동 모드

Aligner 이해 (2) 작동 모드

 

램프에는 적정 값보다 최대 20% 높은 power가 들어갈 수 있어서 420W 이상의 power가 필요하면 경고음이 울리게 됩니다. 제가 처음 연구실에 들어갔을 때 항상 420W power가 들어가서 노광 할 때마다 경고음이 들렸는데 이미 잡힌 공정환경이니까 그냥 사용했었어요.
제가 장비담당자가 된 이후 업체 엔지니어에게 문의하니 경고음이 울리는 원인이 위와 같고, intensity 값을 수정할 수 있다는 답변을 받았습니다. 그래서 intensity를 낮춘 뒤, 사용자들에게 낮아진 intensity 만큼 노광공정 시 expose time을 보정하라고 공지 메일을 보냈습니다. 그러니 확실히 램프에 인가되는 power가 낮아져서 경고음이 울리지 않더라구요.
 

2. Mirror 관리

제가 장비담당자가 되기 전까지 얼라이너 담당자의 업무는 대부분 수명이 다한 램프 교체 및 주문, 그리고 문제 생기면 업체에 CS 요청하는 것이었어요. 한 번은 램프가 계속 안 켜져서 CS를 요청하고 엔지니어가 왔을 때 뭘 하나 보니 램프 주면에 있는 Mirror를 살펴보더라구요.

 

Aligner 구조

 

Aligner 구조에 대한 글에서도 설명했듯이 내부 Optics는 건들면 안 되지만 램프 위아래에 있는 Ellipsoidal Mirro와 Cold Mirror는 주기적으로 질소가스와 DI water로 세척을 해줘야 한다고 하더라구요. 안 그래도 저희 연구실의 옐로우룸 환경이 많이 열악하거든요,,,,(클린룸도 아니었고 습도도 높았습니다) 그리고 램프를 cooling 해주기 위해 가스가 나오는 관이 있는데 원래는 질소가스를 사용해야 하지만, 비용이 들어서 컴프레셔를 달아서 사용했어요. 펌프로 주변 공기를 끌어다가 보내는 거여서 Mirror에 굉장히 안 좋은 영향을 주었습니다.
그래서 위의 두 Mirror를 주기적으로 세척해 주고 뒤에 설명하겠지만 얼라이너에 들어가는 가스를 컴프레셔 가스가 아닌 필터를 통과한 가스를 사용하니 램프 수명이 많이 길어졌습니다.
 

- 장비 사용환경 (compressed air)

얼라이너에는 2가지 가스를 사용합니다. 바로 질소와 compressed air인데요, 질소는 앞에서 말씀드린 대로 램프 cooling과 Hard contact에서 기판을 마스크와 밀착시키는 용도로 사용합니다. 그리고 compressed air는 Align을 맞출 때 기판을 확대해서 볼 수 있는 OM이나 Front mirror를 움직이는 공압으로 사용합니다. 물론 저희는 비용절감을 위해 질소가스가 필요한 기능도 compressed air를 사용했어요.
Compressed air는 컴프레셔에서 나왔는데 여기에 달린 펌프가 주기적으로 돌아서 밀폐된 옐로우룸이 진짜 시끄러웠어요. 연구소에는 중앙에서 보내주는 House gas가 있으니까 이걸 쓰면 되는데 왜 안 쓰는지 알아보니 예전에는 업무시간에만 gas가 나오고 새벽에는 안 보내줬다고 하더라구요. 얼라이너가 포토공정에 꼭 필요한 장비이다 보니, 사용자가 많아서 새벽에도 써야 하는데 House gas가 새벽에 안 나오면 쓸 수 없으니 컴프레셔를 달아서 썼다고 하더라구요.
그런데 이제는 24시간 내내 나온다고 해서 컴프레셔를 빼고 House gas를 사용하기로 했습니다. 박사님께 컴프레셔를 House gas로 대체해도 되고 필터를 달면 컴프레셔보다 오히려 램프 cooling에는 좋은 거라고 건의하니 허락을 받아서 추진하게 되었어요.
 

House gas 밸브, 1차 / 2차 필터

 
이렇게 하니까 사용자들이 소음으로 인한 스트레스가 없어졌다고 긍정적인 반응을 보이더라구요 ^^
 

- 램프 파워 에러

 자외선 intensity 조정하고 쿨링 시스템과 미러 관리를 하니 업체 엔지니어 CS 요청할만한 이슈는 발생하지 않았어요. 그래서 석사 2년 차 때는 거의 대부분의 문제가 제 선에서 해결 가능했는데 졸업 직전에 수명이 다한 램프를 교체하니 파워 에러가 발생했어요. 램프를 처음 켤 때 ignition을 하고 안정화되면 장비를 사용할 수 있는데 안정화가 안되고 에러가 나는 거예요.

엔지니어를 불러서 확인 요청하니 램프가 일정시간 안에 안정화돼야 하는데 그렇지 않아서 에러가 난 거고, 그 이유는 램프 쿨링하는 가스가 너무 세서 그렇다는 거예요. 그런데 가스 유량은 업체 측에서 처음 설정해 준 건데.... 이런 상황을 설명하니 이번 서비스는 CS 비용을 청구하지 않기로 했어요, 이게 맞죠~~

제가 알기로 수은 램프는 방전에 의해 빛이 나는데 그러려면 수은이 기체 상태가 되어야 하거든요. 그러기 위한 높은 온도가 안정적으로 유지되어야 하는데 쿨링이 너무 세니까 에러가 난 게 아닌가 예상해 봅니다.