JP2021533554A - ケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置及び方法 - Google Patents

ケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置及び方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、ケミカル溶液が収容され、制御部の作業開始信号によって前記ケミカル溶液を供給するケミカル溶液供給装置、前記ケミカル溶液供給装置と繋がって前記ケミカル溶液が供給される第１供給流路、前記第１供給流路と繋がって前記ケミカル溶液を浄化するフィルター、前記フィルターで分岐される分岐流路及びメイン流路、前記分岐流路と繋がって前記分岐流路を開閉するドレインバルブ、前記メイン流路と繋がって前記ケミカル溶液のパーティクル量を感知するパーティクル監視器、及び前記パーティクル監視器から前記ケミカル溶液が供給され、被作業対象物に前記ケミカル溶液を供給するディスペンサー部を含み、前記パーティクル監視器及びディスペンサー部は第２供給流路で繋がって、前記第２供給流路には前記パーティクル監視器からディスペンサー部に供給される前記ケミカル溶液の供給を制御する制御バルブを含むケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置を提供する。

Description

本発明は、半導体工程などに用いられるケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置及び方法に係り、より詳しくは、ウェハーなどの作業対象物に供給されるケミカル溶液のパーティクル含量をリアルタイムで確認し、前記ケミカル溶液のパーティクル含量が基準値を超える場合、該当ケミカル溶液をドレインさせ、ウェハーなどの作業対象物がパーティクルが含まれたケミカル溶液によって汚染することを防ぐことができる装置及び方法に関する。
一般的に、半導体製造用ウェハー（ｗａｆｅｒ）上に回路パターンを形成するための方法としてフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が利用される。前記フォトリソグラフィは、半導体ウェハー上に感光特性のあるフォトレジスト（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）を薄く塗布した後、所望のマスクパターンを載せて光を照射し、写真を撮るのと同様の方法で回路を形成する方法である。
このようなフォトリソグラフィは、大きくウェハー上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ、ＰＲ）層を形成する塗布工程（ＰＲ ｃｏａｔｉｎｇ）、ウェハーに塗布されたフォトレジスト層に回路パターンが形成されたマスクを通して光を照射して回路パターンを現像する露光工程（ｅｘｐｏｓｕｒｅ）及びフォトレジストパターンを乾式または湿式方法を通じて取り除くことで所望のパターンを半導体ウェハー上に形成する蝕刻工程（ｅｔｃｈｉｎｇ）で構成される。
一方、前記塗布工程では半導体製造用ウェハー上に感光液または現像液が塗布されるが、前記感光液または現像液などにパーティクルが存在する場合、ウェハー全体が損傷することがある。
したがって、従来にはフィルターを利用してケミカル溶液のパーティクルを取り除こうとしたが、それにもかかわらず一部除去されなかったパーティクルによってウェハー全体が使えなくなる問題が頻繁に発生した。
一方、半導体製造工程のみならず、ティーエフティーエルシーディー（ＴＦＴ ＬＣＤ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）製造工程にもフォトレジスターを塗布するフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が利用されるが、前記半導体製造工程と比べて被塗布体（すなわち、ケミカル溶液が塗布される物体）がウェハーではなくガラスである点で差があるだけであって、フォトリソグラフィは実質的に同様に行われる。よって、ティーエフティーエルシーディー製造工程でも上述したケミカル溶液に混合されたパーティクルによる問題が同一または類似に存在し、これは感光性インクが塗布される工程が含まれたピーシービー（ＰＣＢ、Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、印刷回路基板）製造工程、エルイーディー（ＬＥＤ、ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）製造工程などでも同様である。
これによって、感光液、現像液、感光インク、ガラス樹脂、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）などのケミカル溶液が塗布される工程でケミカル溶液のパーティクルを感知し、パーティクルが含まれたケミカル溶液によるウェハーの損傷を防ぎながら工程が連続的に行われるようにするシステムの開発が要求される。
本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためのものであって、半導体などの加工装置に利用されるケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置及び方法を提供するためのものである。
本発明の目的はこれに制限されず、言及されていないまた別の目的は、以下の記載から当業者に明確に理解されることができる。
本発明の一実施例によるケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置は、ケミカル溶液が収容され、制御部の作業開始信号によって前記ケミカル溶液を供給するケミカル溶液供給装置、前記ケミカル溶液供給装置と繋がって前記ケミカル溶液が供給される第１供給流路、前記第１供給流路と繋がって前記ケミカル溶液を浄化するフィルター、前記フィルターから分岐される分岐流路及びメイン流路、前記分岐流路と繋がって前記分岐流路を開閉するドレインバルブ、前記メイン流路と繋がって前記ケミカル溶液のパーティクル量を感知するパーティクル監視器、及び前記パーティクル監視器から前記ケミカル溶液が供給されて被作業対象物に前記ケミカル溶液を供給するディスペンサー部を含み、前記パーティクル監視器及びディスペンサー部は第２供給流路で繋がって、前記第２供給流路には前記パーティクル監視器からディスペンサー部に供給される前記ケミカル溶液の供給を制御する制御バルブを含む。
前記制御バルブは、前記パーティクル監視器からディスペンサー部に供給されるケミカル溶液の供給を遮断または許容することができる。
例えば、前記ドレインバルブが開放された場合、前記制御バルブは閉鎖状態で、前記ドレインバルブが閉鎖状態の場合、前記制御バルブは開放された状態で維持されることができる。
前記ディスペンサー部は、被作業対象物の一側に位置して前記被作業対象物に前記ケミカル溶液を供給しないホームポジション、及び前記被作業対象物の上部に位置して前記被作業対象物にケミカル溶液を供給する作動ポジションで選択的移動が可能である。
一方、前記パーティクル監視器の測定値が既設定された基準値以上の場合、前記ドレインバルブは開放され、前記制御バルブは閉じることがある。
また、前記開放されたドレインバルブを通じて所定時間前記ケミカル溶液が外部へドレインされた後、前記ドレインバルブが閉じて、前記制御バルブは開放され、前記ディスペンサー部はホームポジションに移動し、前記ディスペンサー部に供給された前記ケミカル溶液は所定時間ドレイされることができる。
前記ディスペンサー部を通じて前記ケミカル溶液がドレインされる間、前記パーティクル監視器の測定値が基準値以下の場合、前記ディスペンサー部を前記作動ポジションに移動させることができる。
本発明の一実施例によるケミカル溶液のパーティクルモニタリング方法は、前述したパーティクルモニタリング装置を利用したケミカル溶液のパーティクルモニタリング方法に係り、ドレインバルブを閉めて制御バルブを開放した状態で前記ケミカル溶液供給装置からケミカル溶液を供給する第１段階、前記パーティクル監視器から測定された測定値と既設定された基準値を比べる第２段階、前記測定値が基準値を超える場合、ドレインバルブを開放して制御バルブを閉め、前記ディスペンサー部をホームポジションに移動させる第３段階、前記ドレインバルブを通じて所定時間ケミカル溶液をドレインさせる第４段階、前記所定時間以後前記ドレインバルブを閉めて前記制御バルブを開放する第５段階、前記ディスペンサー部をホームポジションで維持させる第６段階、前記ディスペンサー部を通じて所定時間前記ケミカル溶液をドレインさせる第７段階、及び前記第７段階が行われる間に前記パーティクル監視器の測定値が基準値以下で維持される場合、前記ディスペンサー部を作動ポジションに移動させて工程を行う第８段階を含み、前記第７段階または前記第８段階で前記パーティクル監視器の測定値が基準値を超える場合、再度第１段階から次の段階を順次行うことができる。
本発明によるケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置及び方法は次のような効果がある。
第一、ケミカル溶液に含まれたパーティクルによるウェハーの損傷が防止される。
本発明によるケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置は、ウェハー加工前にケミカル溶液内部のパーティクルをモニタリングして、異常がある場合該当ケミカル溶液を所定時間ドレインさせることで汚染されたケミカル溶液によるウェハーの損傷を根本的に予防することができる。
第二、工程が中断されずに速かに行われることができる。
本発明によるケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置及び方法は、ケミカル溶液をリアルタイムでモニタリングし、ケミカル溶液にパーティクルが混合した場合これをドレインさせ、ケミカル溶液に異常がない場合に再び正常工程を行うので、作業者が介入しなくても汚染されたケミカル溶液を自動に排出させて工程を連続的に行うことができる長所がある。
以上のように、本発明はケミカル溶液に混合されたパーティクルをリアルタイムで監視してパーティクルによるウェハーの損傷を防止しながら、工程を中断せずに連続的に工程を行うことができる効果がある。
本発明の効果は、前記言及した効果に制限されず、言及されていないまた別の効果は請求範囲の記載から当業者に明確に理解されることができる。
従来のケミカル溶液供給装置を示すブロック図。 本発明によるケミカル溶液供給装置を示すブロック図。 本発明によるケミカル溶液供給方法を示すフローチャート。
実施例を添付の図面を参照して説明する。本実施例を説明するにあたり、同一な構成に対しては同一名称及び同一符号が使われ、これによる付加説明は省略する。
また、本発明の実施例を説明するにあたり、同一機能を有する構成要素に対しては同一名称及び同一符号を使用するのみであって、実質的には従来と完全に同一ではないことを予め明らかにする。
また、本発明の実施例で使った用語は単に特定実施例を説明するために使われたもので、本発明を限定する意図ではない。単数の表現は文脈上明らかに異なる意味を持たない限り、複数の表現を含む。
また、本発明の実施例において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の別の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在、または付加可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
図１を利用して従来のケミカル溶液を利用したウェハー処理工程手続きを具体的に詳察する。
先ず、制御部（図示せず）がケミカル溶液供給装置１０にケミカル溶液の供給信号を送信する。ケミカル溶液供給装置１０にはケミカル溶液を供給するためのポンプが備えられることができ、または供給装置と繋がった流路にポンプが備えられることもできる。
前記供給装置を通じるケミカル溶液供給開始とともに、制御部では作業ノズル４０をホームポジションから動作ポジションに移動させる。
前記ホームポジションはノズルがウェハーの一側に位置してケミカル溶液がウェハーに伝達されない状態で、動作ポジションはノズルがウェハーの上端に位置してケミカル溶液をウェハーに供給できる位置である。
以後、ケミカル溶液が作業ノズル４０を通じてウェハーの上端に供給され、ウェハー処理作業が行われる。
前記ウェハー上部から供給された溶液の中で、一部はチャンバー６０に集まって、前記チャンバー６０にはドレイン流路が繋がって、前記チャンバー６０に集まった溶液が流路を通じてドレインされる。
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図２に図示されたように、本発明によるケイカル溶液のパーティクル監視装置は、ケミカル溶液供給装置１００、パーティクル監視器３００及びディスペンサー部４００を含む。本実施例において、前記ディスペンサー部４００では作業ノズル４００が使われることができ、以下ではディスペンサー部４００で作業ノズル４００が使用されると説明する。ただし、ケミカル溶液の特性を考慮してディスペンサー部４００の具体的な具現手段は変わることができる。
一方、前記ケミカル溶液供給装置１００とパーティクル監視器３００を連結する第１供給流路１１０にはフィルター２００が備えられ、前記第１供給流路１１０は前記フィルター２００から分岐流路１２０とメイン流路１３０に分岐されて構成され、前記分岐流路１２０はドレインバルブ２５０と繋がる。
また、前記パーティクル監視器３００と作業ノズル４００、第２供給流路１４０によって繋がって、前記第２供給流路１４０には前記第２供給流路１４０を開閉することができる制御バルブ３５０が備えられる。
前記作業ノズル４００は、ウェハー上にケミカル溶液を供給して現像などの半導体処理工程を行うようになるが、前記作業ノズル４００は初期状態でウェハーの一側のホームポジションに位置し、以後工程遂行時にウェハーの上部へ移動してウェハーにケミカル溶液を供給できる作動ポジションに移動するように構成される。
図３を利用して、本発明によるケイカル溶液のパーティクル監視装置を利用したケミカル溶液のパーティクルモニタリング方法について具体的に詳察する。
先ず、作業遂行とともに制御部（図示せず）によってケミカル溶液供給装置１００に作業開始信号が伝達され、これによって前記ケミカル溶液供給装置１００からケミカル溶液が第１供給流路１１０に供給される。
前記ケミカル溶液供給装置１００は内部に加圧ポンプが備えられて前記ケミカル溶液を押圧して排出するように構成されることができ、または前記第１供給流路１１０に加圧ポンプが備えられてケミカル溶液供給装置１００からケミカル溶液を押圧して前記第１供給流路１１０へ供給するように構成されることができる。
作業初期状態でドレインバルブ２５０は閉まった状態であり、制御バルブ３５０は開放された状態である。したがって、前記ケミカル溶液は前記第１供給流路１１０を経てフィルター２００を通してパーティクル監視器３００に供給される。
以後、前記ケミカル溶液は前記パーティクル監視器３００を経て開放された状態を維持する制御バルブ３５０を通して作業ノズル４００に伝達される。
前記ケミカル溶液の供給によるウェハー処理工程の開始による制御部の制御信号によって前記作業ノズル４００は初期ホームポジションからウェハー上部のディスフェンシングポジションに移動し、前記作業ノズル４００はウェハー上部からケミカル溶液を供給して作業を行う。
この過程で前記パーティクル監視器３００は、メイン流路１３０を通して制御バルブ３５０に供給されるケミカル溶液のパーティクルを持続的にモニタリングしてその値をサーバー７００にリアルタイムで保存する。
制御部は前記モニタリング値が既設定された値以下であるかを検査し、既設定された値以下の場合は引き続き作業を進める。
もし、前記パーティクル監視器３００のモニタリング値が既設定された基準値を超える場合、前記制御部は制御バルブ３５０を閉じると同時に作業ノズル４００をホームポジションに移動させる。
また、ドレインバルブ２５０を開放させて前記ケミカル供給装置１００から第１供給流路１１０に供給される溶液を分岐流路１２０を通じて外部へドレインさせる。
所定時間ドレインバルブ２５０を通じてケミカル溶液がドレインされた後、またドレインバルブ１５０を閉じると同時に制御バルブ３５０を開放させ、前記ケミカル溶液がパーティクル監視器３００を通して作業ノズル４００に供給されるようにする。
この時、前記パーティクル監視器３００とドレインバルブ１５０の間にはパーティクルが含まれたケミカル溶液が残っている可能性が高いので、制御バルブ３５０を開放すると同時に作業ノズル４００をホームポジションに維持させて所定時間チャンバー６００へケミカル溶液を流す。
前記作業ノズル４００から排出されたケミカル溶液はチャンバー６００に集まり、前記チャンバーに集まったケミカル溶液は前記チャンバー６００に繋がったドレイン流路を通じて外部にドレインされるように構成される。
前記のように、所定時間ケミカル溶液をチャンバー６００に流す過程において、パーティクル監視器３００でパーティクル感知信号が基準値以下で維持されれば、作業ノズル４００を作動位置に移動させて工程を行う。
ただし、前記ドレイン過程中にパーティクル監視器３００の感知信号が再び基準値を超えれば、また制御バルブ３５０を閉じてドレインバルブ１５０を開放し、ケミカル溶液をまた所定時間ドレインさせる。
以後、前記過程と同様に所定時間ドレインバルブ２５０を通してケミカル溶液がドレインされた後、再びドレインバルブ１５０を閉じると同時に制御バルブ３５０を開放させ、前記ケミカル溶液がパーティクル監視器３００を通して作業ノズル４００に供給されるようにする。
作業工程が引き続き行われる間、パーティクル監視器３００の感知信号が基準値以上に検出されれば、前記説明したパーティクル溶液排出過程が最初からまた行われる。
一方、前記パーティクル監視器３００はレーザー散乱方式を利用するが、溶液にレーザーを投射して散乱される光の大きさと数を計算してパーティクル量を感知するように構成される。
また、前記パーティクル監視器３００による感知信号は持続的にサーバー７００に伝達されて保存され、制御部は前記サーバー７００に伝達される感知信号を確認して前記ケミカル溶液排出過程を進めるように構成されるが、前記パーティクル監視器３００とサーバー７００はブルートゥース（登録商標）通信を通じて繋がることが好ましい。
一方、前記サーバー７００はまた別のメインサーバー８００とＨＳＭＳ通信で繋がって、前記メインサーバー８００は作業者によって前記サーバー７００のパラメーターを変更するように構成される。
前記パラメーターはパーティクル監視器３００でケミカル溶液が汚染された状態であることを判断する基準値、ドレインバルブ１５０を通じたドレイン時間、制御バルブ３５０開放後のドレイン時間が含まれる。
前記パラメーターは、工程に用いられるケミカル溶液の種類などによって使用者が変更するように構成される。
以上で察してみたように、本発明によるケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置及び方法は、前記ケミカル溶液に含まれたパーティクル量をリアルタイムで監視し、前記パーティクル量が基準値以上の場合、ケミカル溶液をドレインさせてウェハーの汚染を防ぐように構成される。本発明が属する技術分野の当業者は、本発明がその技術的思想や必須特徴を変更せずに別の具体的な形態で実施されることを理解することができる。
よって、上述した実施例は全ての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。本発明の範囲は詳細な説明よりは後述する請求範囲によって示され、特許請求範囲の意味及び範囲、そして等価概念から想到する全ての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものとして解釈しなければならない。

Claims (8)

  1. ケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置に係り、
    ケミカル溶液が収容され、制御部の作業開始信号によって前記ケミカル溶液を供給するケミカル溶液供給装置；
    前記ケミカル溶液供給装置と繋がって前記ケミカル溶液が供給される第１供給流路；
    前記第１供給流路と繋がって前記ケミカル溶液を浄化するフィルター；
    前記フィルターで分岐される分岐流路及びメイン流路；
    前記分岐流路と繋がって前記分岐流路を開閉するドレインバルブ；
    前記メイン流路と繋がって前記ケミカル溶液のパーティクル量を感知するパーティクル監視器；及び
    前記パーティクル監視器から前記ケミカル溶液が供給されて被作業対象物に前記ケミカル溶液を供給するディスペンサー部を含み、
    前記パーティクル監視器及びディスペンサー部は第２供給流路で繋がって、
    前記第２供給流路には前記パーティクル監視器からディスペンサー部に供給される前記ケミカル溶液の供給を制御する制御バルブを含むケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置。
  2. 前記制御バルブは、前記パーティクル監視器からディスペンサー部に供給されるケミカル溶液の供給を遮断または許容するように構成される請求項１に記載のケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置。
  3. 前記ドレインバルブが開放された場合、前記制御バルブは閉鎖状態で、
    前記ドレインバルブが閉鎖状態の場合、前記制御バルブは開放された状態で維持される請求項１に記載のケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置。
  4. 前記ディスペンサー部は、被作業対象物の一側に位置して前記被作業対象物に前記ケミカル溶液を供給しないホームポジション、及び前記被作業対象物の上部に位置して前記被作業対象物にケミカル溶液を供給する作動ポジションへ選択的移動できるように構成される請求項１に記載のケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置。
  5. 前記パーティクル監視器の測定値が既設定された基準値以上の場合、
    前記ドレインバルブは開放され、前記制御バルブは閉じるように構成される請求項４に記載のケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置。
  6. 前記開放されたドレインバルブを通じて所定時間前記ケミカル溶液が外部にドレインされた後、前記ドレインバルブが閉じて、前記制御バルブは開放される、
    前記ディスペンサー部はホームポジションに移動し、前記ディスペンサー部に供給された前記ケミカル溶液は所定時間ドレインされるように構成される請求項５に記載のケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置。
  7. 前記ディスペンサー部を通じて前記ケミカル溶液がドレインされる間、前記パーティクル監視器の測定値が基準値以下の場合、前記ディスペンサー部を前記作動ポジションに移動させる請求項６に記載のケミカル溶液のパーティクルモニタリング装置。
  8. 請求項１に記載のパーティクルモニタリング装置を利用したケミカル溶液のパーティクルモニタリング方法に係り、
    ドレインバルブを閉じて、制御バルブを開放した状態で前記ケミカル溶液供給装置からケミカル溶液を供給する第１段階；
    前記パーティクル監視器から測定された測定値と既設定された基準値を比べる第２段階；
    前記測定値が基準値を超える場合、ドレインバルブを開放して制御バルブを閉じて前記ディスペンサー部をホームポジションに移動させる第３段階；
    前記ドレインバルブを通じて所定時間ケミカル溶液をドレインさせる第４段階；
    前記所定時間以後、前記ドレインバルブを閉じて前記制御バルブを開放する第５段階；
    前記ディスペンサー部をホームポジションに維持させる第６段階；
    前記ディスペンサー部を通じて所定時間前記ケミカル溶液をドレインさせる第７段階；及び
    前記第７段階が行われる間、前記パーティクル監視器の測定値が基準値以下で維持される場合、前記ディスペンサー部を作動ポジションに移動させて工程を行う第８段階；を含み、
    前記第７段階または前記第８段階で前記パーティクル監視器の測定値が基準値を超える場合、再び第１段階から次の段階を順次行うように構成されるケミカル溶液のパーティクルモニタリング方法。
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