KR100425962B1 - 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치 및 방법 - Google Patents

웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

간단한 구성으로 화학약품을 정량적으로 공급할 수 있으므로, 그 제어가 간단할 뿐만 아니라 세정장비의 제작비용을 절감시킬 수 있고, 세정장비의 이상여부를 감지하여 그에 상응하는 대처를 할 수 있으며, 화학약품의 사용량을 데이터베이스화하여 관리함으로써, 화학약품의 사용량과 비용 등의 자료를 출력할 수 있도록 한 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
세정조로 공급된 화학약품과의 화학반응에 의해 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치에 있어서, 상기 세정장비의 초기값을 설정하는 입력수단과; 상기 화학약품의 공급량에 상응하는 감지신호를 발생하고 그 감지신호에 따라 화학약품의 공급량을 측정하는 공급량측정수단과; 상기 공급량측정수단을 통해 측정된 공급량과 상기 입력수단을 통해 입력된 초기값에 따라 상기 세정조로 공급되는 화학약품의 공급을 제어하기 위한 제어수단 및; 상기 공급량측정수단에서 측정된 화학약품의 공급량에 따라 그 사용량을 데이터베이스화하여 저장하는 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING CHEMICAL FLUX IN A WAFER CLEANING SYSTEM AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼를 세정시키기 위한 화학약품을 정량탱크에 저장하지 않고서도 화학약품의 유량을 정량적으로 제어할 수 있도록 한 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 초미세 회로가공 웨이퍼(Wafer)의 오염 및 미세먼지(Paticle)를 제거하기 위해 화학약품의 화학작용을 이용하여 웨이퍼를 세정시키는 세정공정이 필요하다.
세정시에 화학약품은 통상적으로 한 가지 이상의 화학약품을 혼합시켜 사용하므로, 정량탱크에 각 화학약품의 일정량을 각각 담아 두었다가 필요한 시기에 화학약품을 각각 공급하여 일정한 농도가 되도록 화학약품을 혼합한 다음 세정공정을 수행한다.
도 1은 종래의 통상적인 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치를 나타낸 도면이다.
동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 초기에 배출밸브(123)가 개방되어 내부세정조(In Bath, 140)와 외부세정조(Out Bath, 150)에 잔존하는 화학약품(H2SO4, H2O2혼합액)이 드레인부(124)를 통해 외부로 배출되는 동시에, 시수밸브(119)가 개방되어 시수(City Water)와 함께 화학약품은 외부로 배출된다.
이때, 내부세정조(140) 내에 설치된 레벨센서(142)와 외부세정조(150) 내에 설치된 레벨센서(152)를 통해 각 세정조(140,150) 내에 잔존하는 화학약품이 모두 배출된 것으로 감지되면, 배출밸브(123)와 시수밸브(119)가 폐쇄되어 화학약품의 배출이 차단된다.
한편, 각 세정조(140,150)로부터 화학약품이 배출되는 동안, 인입밸브(111,112)가 개방되어 제1정량탱크(100)와 제2정량탱크(130)로 화학약품(H2SO4, H2O2)이 각각 공급되고, 제1정량탱크(100)와 제2정량탱크(130) 내에 설치된 각 레벨센서 (102,132)를 통해 미리 설정된 용량이 공급된 것으로 감지되면, 상기 인입밸브 (111,112)가 폐쇄되어 각 화학약품(H2SO4, H2O2)이 제1 및 제2정량탱크(100,130)로 공급되는 것이 차단된다.
그 다음, 공급밸브(113, 114)가 개방되어 제1 및 제2정량탱크(100,130)에 공급된 화학약품(H2SO4, H2O2)이 내부세정조(140)로 유입되어 혼합되고, 내부세정조(140)에서 혼합된 화학약품은 오버플로우(Overflow)되어 외부세정조(150)로 유입된다.
내부세정조(140)와 외부세정조(150) 내의 각 레벨센서(142,152)를 통해 미리 설정된 용량의 화학약품이 공급된 것으로 감지되면, 공급밸브(113,114)가 폐쇄되어 화학약품이 내부세정조(140)와 외부세정조(150)로 공급되던 것이 차단된다.
다음에, 다시 인입밸브(111, 112)가 개방되어 제1정량탱크(100)와 제2정량탱크(130)로 화학약품(H2SO4, H2O2)이 공급되어 정량으로 보관되는데, 이는 액교환시나 보충공급시에 사용된다.
이와 같이 내부세정조(140)에 공급된 화학약품 속으로 웨이퍼 카세트 또는 보오트에 의해 웨이퍼가 실려 안치되고, 화학약품의 화학작용에 의해 웨이퍼에 있는 미세먼지나 오염원이 세정된다.
웨이퍼의 세정중에 화학약품이 웨이퍼에 묻어나가거나 자연증발되어 화학약품이 줄어들게 되는데, 이때에는 보충펌프(115,117)가 동작되어 보충밸브 (116,118)를 통해 화학약품이 외부세정조(150)로 보충공급된다.
상기 외부세정조(150) 내의 화학약품은 순환펌프(120)에 의해 히터(121)와 필터(122)를 통해 내부세정조(140)로 재공급되고, 내부세정조(140)로 공급된 화학약품은 외부세정조(150)로 오버플로우되어 공급되므로써, 웨이퍼 세정시에 화학약품은 계속 순환된다.
화학약품의 순환시에, 외부세정조(150)로부터 내부세정조(140)로 공급되는 화학약품은 히터(121)에 의해 설정된 온도로 유지됨과 동시에, 필터(122)에 의해 불순불이 제거된다.
웨이퍼의 세정 중에 미리 설정된 화학약품의 사용가능한 시간 또는 사용가능한 횟수를 만족하면 화학약품을 교환을 해야 하는데, 이러한 화학약품의 교환, 즉 액교환은 상술한 바와 같은 동작과정을 통해 이루어진다.
한편, 제1정량탱크(100)와 제2정량탱크(130) 내의 레벨센서(102,132)의 고장 또는 오류로 인해 화학약품이 초과공급되는 것을 방지하기 위해 배수관이 설치되어 있는데, 이 배수관은 설정된 정량레벨(A,B) 부위에 설치되어 화학약품(H2SO4, H2O2)이 초과공급되면 초과공급된 화학약품은 이 배수관을 거쳐 드레인부(124)를 통해 외부로 배출된다.
그러나, 종래의 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치는 각 화학약품의 정량을 측정하기 위해 각각의 정량탱크 및 레벨센서가 필요하며, 보충용 펌프와 각종 밸브가 필요하기 때문에, 이들을 제어하는 것이 복잡할 뿐만 아니라, 장비의 비용을 상승시키는 문제점이 있다.
또한, 정량탱크 내의 레벨센서가 고장 또는 오동작하여 화학약품이 초과공급되는 경우, 배수관을 통해 외부로 지속적으로 배출되기 때문에, 화학약품의 과다낭비를 초래할 수 있고, 화학약품의 외부누출로 인해 발생되는 화학약품가스 때문에 장비의 부식을 초래할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 내부 및 외부세정조로 공급되는 화학약품을 직접 공급 또는 차단함으로써 화학약품의 유량을 정량적으로 공급할 수 있는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 내부 및 외부세정조로 공급되는 화학약품의 용량을 측정하여 측정된 화학약품의 용량에 따라 그 공급용량을 조절함으로써, 화학약품을 정량적으로 공급할 수 있는 세정장비의 화학약품 유량제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1은 종래의 통상적인 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치를 도시한 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치의 개략적인 블록구성도
도 3은 도2의 제어부의 제어에 따라 웨이퍼 세정장비에 화학약품을 정량적으로 제어하는 것을 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명에 따라 웨이퍼 세정장비의 화학약품의 유량을 제어하는 동작과정을 설명하기 위한 플로우챠트
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210 : 입출력부 220 : 배출감지센서부
231 : CPU 232 : 입력유닛
233 : 출력유닛 234 : 고속카운터
235 : 통신유닛 250 : 플로우센서부
241,243 : 인입밸브
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 세정장비의 화학약품 유량제어 장치는, 세정조로 공급된 화학약품과의 화학반응에 의해 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치에 있어서, 상기 세정장비의 초기값을 설정하는 입력수단과; 상기 화학약품의 공급량에 상응하는 감지신호를 발생하고 그 감지신호에 따라 화학약품의 공급량을 측정하는 공급량측정수단과; 상기 공급량측정수단을 통해 측정된 공급량과 상기 입력수단을 통해 입력된 초기값에 따라 상기 세정조로 공급되는 화학약품의 공급을 제어하기 위한 제어수단 및; 상기 공급량측정수단에서 측정된 화학약품의 공급량에 따라 그 사용량을 데이터베이스화하여 저장하는 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 방법은, 세정조로 공급된 화학약품의 화학반응에 의해 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 방법에 있어서, 상기 웨이퍼를 세정하기 위한 초기값을 입력하는 입력단계와; 상기 화학약품의 공급량에 따라 공급량을 측정하는 공급량측정단계와; 상기 입력단계에서 입력된 초기값과 상기 공급량측정단계에서 측정된 화학약품의 공급량을 비교하는 공급량비교단계와; 상기 공급량비교단계에서의 비교 결과에 따라 상기 세정조로 공급되는 화학약품의 공급을 조절하는 공급조절단계 및; 상기 공급량측정단계에서 측정된 화학약품의 공급량에 따라 그 사용량을 데이타베이스화하여 저장하는 데이타베이스저장단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 구성에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치의 개략적인 블록구성도로서, 입출력부(210), 배출감지센서부(220), 제어부(230) 및 플로우센서부(250)로 구성된다.
입출력부(210)는 웨이퍼 세정장비의 초기값(예를 들면, 각 화학약품의 정량치, 보충시기 및 액교환시기 등)을 설정시키고, 데이터베이스화된 화학약품의 공급량 등의 자료를 출력할 뿐만 아니라, 세정장비의 이상동작시 이를 경보한다.
그리고, 배출감지센서부(220)는 제1배출감지센서(221)와 제2배출감지센서 (222)로 구성되며 각 배출감지센서(221,222)는 각각 도 3의 내부세정조(140)와 외부세정조 (150)로부터 드레인부(124)를 통해 외부로 배출되는 화학약품의 유무를 감지하여 그에 상응하는 감지신호를 제어부(230)로 제공한다.
제어부(230)는 CPU(231), 입력유닛(232), 출력유닛(233), 고속카운터(234) 및 통신유닛(235)로 구성되며, CPU(231)는 제어부(230)의 전반적인 제어를 위한 제어신호를 발생하고, 입력유닛(232)은 배출감지센서부(220)로부터 제공되는 감지신호를 입력받고, 출력유닛(233)은 CPU(231)로부터의 제어신호에 의해 인입밸브 (241,243)의 개폐제어신호를 발생한다. 또한, 고속카운터(234)는 후술될 플로우센서부(250)로부터 제공되는 펄스신호를 카운터하여 CPU(231)에 제공하고, 통신유닛 (235)은 입출력부(210)와 통신을 위한 것이다.
그리고, 플로우센서부(250)는 제1 및 제2플로우센서(251,252)로 구성되며 인입밸브(241,242)를 통해 공급되는 화학약품의 유속에 따른 펄스를 발생하여 제어부(230) 내의 고속카운터(234)로 제공한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치 및 방법의 동작과정에 대하여 도 4의에 도시된 플로우챠트를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 사용자가 입출력부(210)를 통해 웨이퍼 세정장치의 초기값(예를 들면, 각 화학약품의 정량치, 보충시기 및 액교환시기 등)을 입력한다(단계 410).
그러면, 입출력부(210)를 통해 입력된 초기값에 따른 제어부(230)로부터의 제어신호에 의해 웨이퍼 세정장비가 동작된다.
상세하게는, 제어부(230) 내의 CPU(231)로부터의 제어신호에 의해 배출밸브 (123)와 시수밸브(247)가 개방되어 내부세정조(140)와 외부세정조(150)에 잔존하는 화학약품(H₂SO₄,H₂O₂혼합액)이 시수와 함께 드레인부(124)를 통해 외부로 배출된다(단계 412).
이때, 제1배출감지센서(221)와 제2배출감지센서(222)를 통해 화학약품이 모두 배출된 것으로 감지되면(단계 414), 각 배출감지센서(221,222)로부터 그에 상응하는 감지신호가 제어부(230) 내의 입력유닛(232)으로 제공되고, 이 감지신호에 의해 CPU(231)는 외부로 배출되는 화학약품을 차단시키기 위한 제어신호를 발생한다.
따라서, CPU(231)로부터의 차단 제어신호에 의해 배출밸브(123)와 시수밸브(247)가 차단되어 외부로 배출되는 화학약품이 차단된다(단계 416).
그 다음, CPU(231)는 화학약품을 내부 및 외부세정조(140,150)로 공급시키기 위한 제어신호를 발생하고, CPU(231)로부터의 제어신호에 의해 인입밸브(241,243)와 제1 및 제2플로우센서(251,252)와 공급밸브(242,244,245,246)가 개방되어, 화학약품이 인입밸브(241,243)와 플로우센서부(250) 및 공급밸브(242,244,245,246)를 거쳐 내부세정조(140) 및 외부세정조(150)로 공급된다(단계 418).
각 세정조(140,150)로 화학약품이 공급되는 중에, 플로우센서부(250)를 통해 화학약품의 유속에 따른 펄스가 고속카운터(234)로 제공되고, 고속카운터(234)를 통해 화학약품의 공급량이 측정되어 그 측정치가 CPU(231)로 제공되고(단계 420), CPU(231)는 고속카운터(234)로부터 제공되는 화학약품의 측정치를 이용하여 동작의 정상여부를 판단한다(단계 422).
상기 단계(422)에서의 판단결과, 동작이 정상적이면 CPU(231)는 고속카운터(234)로부터 제공된 화학약품의 측정치와 입출력부(210)를 통해 설정된 공급량을 비교하여(단계 424), 측정치가 설정된 공급량에 미달되면 단계(418)로 되돌아가 화학약품을 계속적으로 공급하고, 측정치가 설정된 공급량에 도달되면 CPU(231)는 화학약품의 공급을 차단시키기 위한 제어신호를 발생한다.
따라서, CPU(231)로부터의 제어신호에 의해 인입밸브(241,243)와 플로우센서부(250) 및 공급밸브(242,244,245,246)가 폐쇄되어 내부세정조(140) 및 외부세정조 (150)로 공급되는 화학약품이 차단된다(단계 426).
이후, 외부세정조(150)에 공급된 화학약품은 순환펌프(120)에 의해 히터(121)와 필터(122)를 통해 내부세정조(140)로 재공급되고, 내부세정조(140)로 공급된 화학약품이 오버플로우되어 외부세정조(150)로 공급되므로써, 화학약품이 계속적으로 순환된다(단계 428).
그 다음, 웨이퍼의 세정중에 화학약품이 웨이퍼에 묻어나가거나 자연증발되므로써 화학약품이 줄어들게 되는데, 입출력부(210)를 통해 입력된 보충공급시기가 되면 CPU(231)는 화학약품을 보충시키기 위한 제어신호를 발생하고, 이 제어신호에 의해 인입밸브(241,243), 플로우센서부(250) 및 공급밸브(245,246)가 개방되어 외부세정조(150)로 화학약품이 공급됨으로써 화학약품이 보충공급된다(단계 430,432).
화학약품이 보충공급되는 중에, CPU(231)는 고속카운터(234)를 통해 측정된 화학약품의 측정치와 입출력부(210)를 통해 설정된 보충용량을 비교하여(단계 434), 측정치가 설정된 보충용량에 미달되면 단계(432)로 되돌아가 화학약품의 보충공급이 계속되고, 측정치가 설정된 보충용량에 도달되면 CPU(231)로부터의 제어신호에 의해 인입밸브(241,243), 플로우센서부(250) 및 공급밸브(245,246)가 폐쇄되어 외부세정조(150)로 보충공급되는 화학약품이 차단된다(단계 436).
한편, 상기 단계(422)에서의 판단결과, 동작이 정상이 아닌 경우, 즉 설정된 소정시간 동안의 화학약품 공급량이 과도하게 부족하거나 또는 과도하게 초과하는 경우, CPU(231)는 경보음을 발생시키기 위한 제어신호 및 화학약품의 공급을 차단시키기 위한 제어신호를 발생하고, CPU(231)로부터의 제어신호에 의해 입출력부(210)를 통해 비정상상태가 청각적 또는 시각적으로 경보됨과 동시에(단계 438), CPU(231)부터의 제어신호에 의해 인입밸브(241,243) 및 공급밸브(242,244,245,246)가 폐쇄되어 내부세정조(140) 및 외부세정조(150)로 공급되는 화학약품이 차단된다(단계 440).
다른 한편, 상기 단계(430)에서의 화학약품의 보충공급시기가 되지 않으면CPU(231)는 액교환시기인가를 판단하여(단계 442), 액교환시기가 아니면 단계(428)로 되돌아가 단계(430 내지 436)을 반복수행하고, 액교환시기이면 단계(412)로 되돌아가 상술한 모든 단계(412 내지 440)를 반복수행함으로써 화학약품의 액교환이 수행된다.
이후, 사용자가 입출력부(210)를 통해 자료출력을 요청하면, 통신유닛(235)를 통해 CPU(231)로 요청신호가 입력되고, CPU(231)로부터의 제어신호에 의해 데이터베이스화된 자료(상세하게는, 화학약품의 사용량, 비용 등의 자료)가 다시 통신유닛(235)를 통해 입출력부(210)로 제공되므로써, 입출력부(210)를 통해 자료가 출력된다.
상술한 바와 같이, 종래기술과 달리 본 발명은 화학약품의 정량을 측정하기 위해 정량탱크 등과 같은 여러 부속품 없이 플로우센서부(250)를 통해 각 세정조(140,150)로 화학약품을 정량적으로 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 간단한 구성으로 화학약품을 정량적으로 공급할 수 있으므로, 그 제어가 간단할 뿐만 아니라 세정장비의 제작비용을 절감시킬 수 있고, 세정장비의 이상여부를 감지하여 그에 상응하는 대처를 할 수 있으며, 화학약품의 사용량을 데이터베이스화하여 관리함으로써, 화학약품의 사용량과 비용 등의 자료를 출력할 수 있는 효과가 있다.
한편 본 발명의 바람직한 실시예에 의거 설명하였으나, 당해 기술분야의 업자라면 본 발명의 사상과 기술적수단으로 부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 물론이다.

Claims (9)

  1. 세정조로 공급된 화학약품과의 화학반응에 의해 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치에 있어서,
    상기 세정장비의 초기값을 설정하는 입력수단과; 상기 화학약품의 공급량에 상응하는 감지신호를 발생하고 그 감지신호에 따라 화학약품의 공급량을 측정하는 공급량측정수단과; 상기 공급량측정수단을 통해 측정된 공급량과 상기 입력수단을 통해 입력된 초기값에 따라 상기 세정조로 공급되는 화학약품의 공급을 제어하기 위한 제어수단 및; 상기 공급량측정수단에서 측정된 화학약품의 공급량에 따라 그 사용량을 데이터베이스화하여 저장하는 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어수단이 상기 공급량측정수단의 측정결과에 따라 세정장비의 이상유무를 판단하여 이상 동작시 제어신호를 발생하는 것에 따라, 이상상태를 경보하는 경보수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급량측정수단은 플로우센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급량측정수단은 고속카운터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 장치.
  5. 세정조로 공급된 화학약품의 화학반응에 의해 웨이퍼를 세정하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼를 세정하기 위한 초기값을 입력하는 입력단계와; 상기 화학약품의 공급량에 따라 공급량을 측정하는 공급량측정단계와; 상기 입력단계에서 입력된 초기값과 상기 공급량측정단계에서 측정된 화학약품의 공급량을 비교하는 공급량비교단계와; 상기 공급량비교단계에서의 비교 결과에 따라 상기 세정조로 공급되는 화학약품의 공급을 조절하는 공급조절단계 및; 상기 공급량측정단계에서 측정된 화학약품의 공급량에 따라 그 사용량을 데이타베이스화하여 저장하는 데이타베이스저장단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공급량측정단계의 측정결과에 따라 세정장비의 이상유무를 판단하고, 이상 동작시 제어신호를 발생시키는 이상동작경보단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장비의 화학약품 유량제어 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력단계에서 입력된 초기값에 따라 설정된 보충기시가 되면 설정된 보충량 만큼의 화학약품을 세정조에 보충하는 보충단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장비의 유량제어 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력단계에서 입력된 초기값에 따라 설정된 액교환시기가 되면 상기 세정조에 공급된 화학약품을 외부로 배출하고 새로운 화학약품을 공급받아 화학약품을 액교환하는 액교환단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장비의 유량제어 방법.
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