반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법{Single-type cleaning device for cleaning a semiconductor wafer of the control and monitoring method}

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정을 위한 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼를 집적 회로로 제조할 때 제조공정 중에 발생하는 잔류 물질(residual chemicals), 작은 파티클(small particles), 오염물(contaminants) 등을 제거하기 위하여 반도체 웨이퍼를 세정하는 공정이 요구된다. 반도체 웨이퍼의 세정 공정은 약액처리 공정, 린스 공정, 그리고 건조 공정으로 나눌 수 있다. 약액처리 공정은 웨이퍼 상의 오염물질을 화학적 반응에 의해 식각 또는 박리시키는 공정이며, 린스 공정은 약액 처리된 반도체 웨이퍼를 탈이온수로 세척하는 공정이며, 건조 공정은 최종적으로 웨이퍼를 건조하는 공정이다. 상술한 공정을 진행하기 위하여 다양한 처리조들이 사용된다.

예컨대, 웨이퍼 상의 유기물을 제거하기 위해 수산화 암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2), 물(H2O)의 혼합용액이 사용되는 처리조, 웨이퍼 상의 무기물을 제거하기 위해 세정액으로 염산(HCL), 과산화수소(H2O2), 물의 혼합용액이 사용되는 처리조, 그리고 자연산화막이나 무기오염 물질 제거를 위해 희석된 불산이 사용되는 처리조, 린스공정이 수행되는 처리조, 건조공정이 수행되는 처리조 등이 있다.

일반적으로 사용되는 세정 장치는 상술한 처리조들이 일렬로 배치되는 세정부를 가지며, 세정부의 양단에는 각각 공정이 진행될 웨이퍼가 수용된 카세트가 놓여지는 로딩부와 세정이 완료된 웨이퍼가 수용될 카세트가 놓여지는 언로딩부가 배치 된다. 또한, 세정부 내에는 상술한 처리조들간 웨이퍼를 이송하는 이송로봇이 배치되고, 세정부와 나란한 방향으로 세정부의 측면에는 빈 카세트를 로딩부로부터 언로딩부로 이송시키는 카세트 이송부가 제공된다.

그러나 상술한 세정 장치의 경우 많은 수의 처리조들뿐 만 아니라 로딩부와 언로딩부가 각각 제공되어야 하므로 설비가 차지하는 면적이 매우 커지는 문제가 있으며, 웨이퍼의 크기가 대구경화됨에 따라 처리조의 크기도 이에 비례하여 증대되므로 상술한 문제는 더욱 커진다. 또한, 로딩부와 언로딩부간에 빈 카세트를 이송하는 카세트 이송부가 제공되어야 하므로 설비 구성이 복잡하다.

본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 레시피, 스핀, 인터락, 알림 등을 제어하고 공정상태를 모니터링하는 방법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 웨이퍼 지지 및 회전을 위한 복수개의 스핀장치와, 상기 스핀장치에 지지되어 회전되는 웨이퍼에 약액 및 세정수를 공급하기 위한 공급장치와, 상기 스핀장치와 공급장치를 제어하기 위한 제어장치와, 상기 제어장치에 의해 제어되는 스핀장치와 공급장치의 상태를 표시하기 위한 모니터를 포함하는 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법에 있어서, 상기 스핀장치의 피처리 웨이퍼의 세정을 위한 레시피를 설정하는 레시피 설정 단계(S10)와; 상기 레시피 설정 단계(S10)에서 설정된 레시피가 실행 가능한지 여부를 확인하도록 공급장치의 약액 및 세정수의 보유량과, 스핀장치의 피처리 웨이퍼의 안착 유무를 체크하는 것을 포함하는 레시피 실행 조건 체크 단계(S20)와; 상기 레시피 실행 조건 체크 단계(S20)를 통해 레시피 실행 조건이 만족하면 레시피를 실행하고, 불만족이면 레시피의 실행을 중지하는 레시피 구동 단계(S30);를 포함하는 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면, 각 스핀장치에 안착된 피처리 웨이퍼가 상이하더라도 각 스핀장치에 따라 레시피를 달리할 수 있어 다품종 세정이 가능한 장점이 있다.

또한, 세정 중 약액 또는 세정수가 세정에 충분하지 않는 등의 경우 작업자는 알림을 통해 이를 인지할 수 있기 때문에 약액 또는 세정수의 충진을 선행할 수 있어 세정이 덜 이루어진 상태로 진행되는 것을 방지하는 등 작업자가 작업상태변화를 통해 능동적으로 대처할 수 있다.

또한 레시피는 초기화 및 작업 중에도 변경이 가능하여 투입되는 웨이퍼의 종류가 변경되더라도 신속한 대처가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법을 설명하기 위한 세정장치의 구성을 나타낸 도면.

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법에 관한 것으로서, 웨이퍼 지지 및 회전을 위한 복수개의 스핀장치와, 상기 스핀장치에 지지되어 회전되는 웨이퍼에 약액 및 세정수를 공급하기 위한 공급장치와, 상기 스핀장치와 공급장치를 제어하기 위한 제어장치와, 상기 제어장치에 의해 제어되는 스핀장치와 공급장치의 상태를 표시하기 위한 모니터를 포함하는 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법에 있어서,

상기 스핀장치의 피처리 웨이퍼의 세정을 위한 레시피를 설정하는 레시피 설정 단계(S10)와; 상기 레시피 설정 단계(S10)에서 설정된 레시피가 실행 가능한지 여부를 확인하도록 공급장치의 약액 및 세정수의 보유량과, 스핀장치의 피처리 웨이퍼의 안착 유무를 체크하는 것을 포함하는 레시피 실행 조건 체크 단계(S20)와; 상기 레시피 실행 조건 체크 단계(S20)를 통해 레시피 실행 조건이 만족하면 레시피를 실행하고, 불만족이면 레시피의 실행을 중지하는 레시피 구동 단계(S30);를 포함한다.

여기서 상기 (S10)단계의 레시피 파라미터는 약액 및 세정수의 공급순서, 공급량, 공급시간 및 웨이퍼의 회전속도를 포함하고, 상기 레시피 파라미터는 변경이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법은 상기 복수개의 스핀장치와, 공급장치의 상태를 모니터에 표시하고, 상기 스핀장치와 공급장치의 상태가 미리 설정한 조건을 만족하면 알림을 수행하는 단계(S40);를 더 포함하고, 상기 레시피 설정 단계(S10)의 레시피 설정은 각 스핀장치에 따라 다르게 설정된다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법을 설명하기 위한 세정장치의 구성을 나타낸 도면이다.

일실시예에 따른 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치의 제어 및 모니터링 방법은 스핀장치(10)의 피처리 웨이퍼(W)(세정이 완료되기 전의 웨이퍼(W)를 의미함)의 세정을 위한 레시피를 설정하는 레시피 설정 단계(S10)와, 상기 레시피 설정 단계(S10)에서 설정된 레시피가 실행 가능한지 여부를 확인하도록 공급장치(20)의 약액 및 세정수(예컨대, 초순수(DIW:Deionized Water))의 보유량과 스핀장치(10)의 피처리 웨이퍼(W)의 안착 유무를 체크하는 것을 포함하는 레시피 실행 조건 체크 단계(S20)와, 상기 레시피 실행 조건 체크 단계(S20)를 통해 레시피 실행 조건이 만족하면 레시피를 실행하고, 불만족이면 레시피의 실행을 중지하는 레시피 구동 단계(S30)를 포함한다.

그리고 상기 (S10)단계의 레시피 파라미터는 약액 및 세정수의 공급순서, 공급량, 공급시간 및 웨이퍼의 회전속도를 포함하고, 상기 레시피 파라미터는 변경이 가능하다.

구체적으로, 반도체 웨이퍼 세정용 싱글타입 세정장치는 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼 지지 및 회전을 위한 복수개의 스핀장치(10)와, 상기 스핀장치(10)에 지지되어 회전되는 웨이퍼(W)에 약액 및 세정수를 공급하기 위한 공급장치(20)와, 상기 스핀장치(10)와 공급장치(20)를 제어하기 위한 제어장치(30)와, 상기 제어장치(30)에 의해 제어되는 스핀장치(10)와 공급장치(20)의 상태를 표시하기 위한 모니터(40)를 포함한다.

도 3에서는 스핀장치(10)가 4 개(제1 스핀장치(11), 제2 스핀장치(12), 제3 스핀장치(13), 제4 스핀장치(14)) 설치된 것으로 도시되었으나, 그 이상 또는 이하로 설치될 수 도 있다. 스핀장치(10)는 웨이퍼(W) 지지 및 회전을 위한 구성으로서, 스핀척(11a)에 웨이퍼(W)를 안착시키고 적당한 회전력을 가하여 웨이퍼(W)를 회전시킨다. 이때 웨이퍼(W)의 회전 구동 및 조절은 제어장치(30)에 의해 이루어진다.

공급장치(20)는 각 스핀장치(10)에 지지되어 회전되는 웨이퍼(W)에 약액 및 세정수를 공급하기 위한 구성으로서, 약액으로는 다양한 종류의 화학약품(chemical), 유기용제(solvent) 등일 수 있다. 그리고 공급장치(20)는 약액 및 세정수를 스핀장치(10)에 공급하기 위한 공급관(21,22,23,24,25,26,27)이 구비되어 있는데 이러한 공급관은 전자밸브가 구비되고 웨이퍼(W)의 상부 및 하부에 배치되어 웨이퍼(W)의 상부, 하부 또는 상하부에서 동시에 약액 및 세정수를 분사한다. 이때 웨이퍼(W)에 공급되는 약액 및 세정수의 공급순서, 공급량, 공급시간은 전자밸브를 제어하는 제어장치(30)로부터 이루어진다.

모니터(40)는 제어장치(30)에 의해 제어되는 스핀장치(10)와 공급장치(20)의 상태를 표시하기 위한 구성으로서, 스핀장치(10)의 스핀척(11a)의 회전상태, 공급장치(20)를 통해 스핀장치(10)에 공급되는 약액 및 세정수의 공급량, 공급시간, 공급순서 등의 레시피를 표시하고, 그 밖에 레시피가 변경되거나 레시피를 수행할 수 없는 조건(스핀장치(10)에 웨이퍼(W)의 안착되지 않은 경우, 약액 또는 세정수의 보유량이 설정량 보다 적은 경우 등)이 되거나, 공급장치(20)의 상태변화(약액 또는 세정수의 보유량이 설정량 보다 적은 경우, 전자밸브의 이상 작동의 경우 등)가 있는 경우 알림이 표시된다. 또한 알림은 모니터(40)에 표시되는 것 뿐 아니라 부저 등을 통해 소리로서도 알림이 가능하다.

스핀장치(10)의 피처리 웨이퍼(W)의 세정을 위한 레시피를 설정하는 레시피 설정 단계(S10)는 예를들어 웨이퍼(W)의 종류(예, 크기)에 따라 스핀척(11a)의 회전속도, 약액 및 세정수의 공급량, 공급시간, 공급순서 등의 레시피 파라미터를 결정하는 것을 의미한다. 그리고 레시피 파라미터가 결정되더라도 웨이퍼(W) 변경 등에 의한 요인으로 변경될 수 있다.

레시피 실행 조건 체크 단계(S20)는 레시피 설정 단계(S10)에서 설정된 레시피가 실행 가능한지 여부를 확인하도록 공급장치(20)의 약액 및 세정수의 보유량과, 전자밸브의 동작상태, 스핀장치(10)의 피처리 웨이퍼(W)의 안착 유무를 체크하는 것을 포함한다. 약액 및 세정수의 보유량 체크, 웨이퍼(W)의 안착 유무 체크는 통상의 센서로 체크가 가능하다.

레시피 구동 단계(S30)는 레시피 실행 조건 체크 단계(S20)를 통해 레시피 실행 조건이 만족하면 레시피를 실행하고, 불만족이면 레시피의 실행을 중지하는 단계로서, 이를 통해 웨이퍼(W)가 세정되지 않은 상태로 세정 시간의 경과로 인해 배출되는 것을 방지함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 다른 실시예에서는 일실시예에 더하여 복수개의 스핀장치(10)와, 공급장치(20)의 상태를 모니터(40)에 표시하고, 상기 스핀장치(10)와 공급장치(20)의 상태가 미리 설정한 조건을 만족하면 알림을 수행하는 단계(S40)가 부가된다.

여기서 미리 설정한 조건이라 함은 스핀장치(10)의 스핀척(11a)의 회전속도가 정상인지 유무와, 공급장치(20)의 전자밸브의 정상 작동유무와, 약액 및 세정수의 보유량이 기준치 이상인지를 체크하여 조건에 부합되지 않으면 작업자에게 모니터(40) 또는 부저 등을 통해 알림을 제공하여 작업자가 능동적으로 대처할 수 있도록 한다.

그리고 레시피 설정 단계(S10)의 레시피 파라미터의 설정은 각 스핀장치(10)에 따라 다르게 설정될 수 있는데 이는 각 스핀장치(10)에 투입되는 웨이퍼(W)의 종류가 다를 수 있기 때문이다. 따라서 본 발명을 이용하면 다품종 소량 생산도 가능하다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 스핀장치
20: 공급장치
30: 제어장치
40: 모니터