KR100450668B1 - 반도체 클리닝 시스템 및 그 구동 방법 - Google Patents

반도체 클리닝 시스템 및 그 구동 방법 Download PDF

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KR100450668B1 KR10-2001-0081959A KR20010081959A KR100450668B1 KR 100450668 B1 KR100450668 B1 KR 100450668B1 KR 20010081959 A KR20010081959 A KR 20010081959A KR 100450668 B1 KR100450668 B1 KR 100450668B1
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Abstract

케미컬 공급 오류시 클리닝 시스템을 인터락(interlock)시킬 수 있는 반도체 클리닝 시스템 및 그 구동 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 웨이퍼 표면의 파티클 및 케미컬들을 제거하기 위한 초순수 세정부와, 웨이퍼 표면에 유기물 또는 산화물을 제거하기 위한 케미컬 세정부를 포함하는 반도체 클리닝 시스템으로서, 상기 케미컬 세정부의 케미컬 공급 상태를 감지하는 감지부와, 상기 감지부의 데이터에 따라, 상기 클리닝 시스템의 인터락 여부를 결정하는 제어부, 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라, 케미컬 세정부에 케미컬이 공급되지 않음을 경고하는 경고부를 포함한다.

Description

반도체 클리닝 시스템 및 그 구동 방법{Semiconductor cleaning system and method for operating the same}
본 발명은 반도체 클리닝 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 케미컬 공급 오류시 클리닝 시스템을 인터락(interlock)시킬 수 있는 반도체 클리닝 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자의 고밀도화, 미세화 및 배선 구조의 다층화에 따라 단차가 증가하게 되었으며, 표면 단차를 평탄화하기 위한 기술로는 SOG(Silicon On Glass), BPSG(BoroPhosphoSilicater Glass)의 리플로우 및 CMP등이 있다. 이중 CMP는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)와 RIE(Reactive Ion Etch)공정과 함께 서브 미크론 크기의 칩 제조에 있어서 반드시 필요한 공정이다.
여기서, CMP 공정은 웨이퍼를 연마 패드 표면위에 접촉하도록 한 상태에서 연마액을 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서, 연마 테이블을 회전 운동시키고 연마 헤드를 회전 및 요동 운동시켜 물리적으로 웨이퍼 표면의 요철 부분을 평탄화하는 기술이다. 이때, CMP 공정 이후, 웨이퍼는 그 표면에 남아있는 각종 오염 물질을 제거하기 위한 클리닝 공정을 수행하여야 한다.
도 1은 일반적인 CMP 설비의 클리닝 시스템 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하여, CMP 설비(도시되지 않음)내에서 CMP 공정을 수행한 웨이퍼(도시되지 않음)는 웨이퍼 표면에 잔류하는 오염물들을 제거하기 위하여 클리닝 시스템(10)에 장입된다. 클리닝 시스템(10)은 초순수 세정부(15a,15b,15c)와 웨이퍼 표면에 잔류하는 유기물들을 제거하기 위한 NH4OH 세정부(20) 및 웨이퍼 표면에 잔류하는 산화물을 제거하기 위한 HF 세정부(25)를 포함한다. 또한, 클리닝 시스템(10)은 초순수, NH4OH 및 HF 세정을 마친 후 웨이퍼 표면을 건조시키기 위한 건조부(30)를 포함한다. 이때, 초순수, NH4OH 및 HF 세정부(15,20,25)는 각각 초순수 탱크(40), NH4OH 탱크(45) 및 HF 탱크(50)로부터 초순수, NH4OH 및 HF 케미컬을 공급받으며, 초순수, NH4OH 및 HF 케미컬의 흐름은 매뉴얼 밸브(manual valve: 35)에 의하여 제어된다. 매뉴얼 밸브(35)는 투웨이(2-way) 밸브로서, 초순수와, NH4OH 용액 및 HF 케미컬과 같은 케미컬의 흐름을 동시에 제어한다.
이러한 클리닝 시스템에서의 공정은 다음과 같이 진행된다. 먼저, CMP 공정을 마친 웨이퍼는 초순수 세정부(15a)에서 1차적으로 세정된다음, NH4OH 세정부(20)에서 유기물을 제거하기 위한 세정이 진행된다. 그후, 다시 초순수 세정부(15b)에 장입되어 NH4OH 성분을 세정한다음, HF 세정부(25)에 장입된다. HF 세정부(25)에서 웨이퍼 표면에 발생된 산화물들을 세정에 의하여 제거한다음, 다시 초순수 세정부(15c)에서 잔류하는 HF 성분을 세정한다. 그리고 나서, 세정된 웨이퍼는 건조부(30)에서 건조되어, 클리닝 일련의 공정을 마치게 된다.
그러나, 상기한 종래의 클리닝 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다.
일반적으로, 공정자들은 클리닝 시스템이 제대로 동작되는지 여부를 알아보기 위하여 또는 특수한 클리닝 공정 이전에 레시피(recipe)를 변경하는 테스트 공정을 실시할 수 있다. 이때, 공정자는 매뉴얼 밸브(35)를 수동 조작하여 초순수 또는 NH4OH 및 HF 케미컬이 제대로 공급되는지를 테스트하거나, 특수한 클리닝 공정을 진행하기 위하여 초순수, NH4OH 및 HF 케미컬의 조절량등 레시피(recipe)를 변경하면서 테스트 공정을 진행한다.
그러나, 공정자는 실수로 매뉴얼 밸브(35) 및 각 케미컬의 레시피를 원상태로 복원시키지 않은 채로, 테스트 공정을 마칠 수 있다. 이러한 상태에서 본래의 클리닝 공정을 진행하면, 매뉴얼 밸브(35) 및 케미컬 레시피가 원상태로 복원되어 있지 않기 때문에, 초순수 또는 특정 케미컬만이 지속적으로 공급된다. 아울러, 종래의 클리닝 시스템은 상기와 같이 매뉴얼 밸브(35)의 오동작 또는 레시피가 변환되었을 때 이를 공정자에게 알려주는 기능이 없으므로, 공정자는 장비가 오동작되는지도 모른 채, 계속적으로 웨이퍼 클리닝 공정을 수행하게 된다. 이로 인하여, 웨이퍼 손상을 발생된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 케미컬 공급 오류시 클리닝 시스템을 인터락(interlock)시킬 수 있는 반도체 클리닝 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 반도체 클리닝 시스템의 구동 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 CMP 설비의 클리닝 시스템 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 클리닝 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 클리닝 시스템의 인터락 장치 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 클리닝 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 클리닝 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 클리닝 시스템의 인터락 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 클리닝 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
110a,110b,110c,210a,210b,21c - 초순수 세정부
120- 케미컬 세정부 121,225,245 - 감지부
135,270 - 매뉴얼 밸브 220 - NH4OH 세정부
240 - HF 세정부
본 발명의 목적과 더불어 그의 다른 목적 및 신규한 특징은, 본 명세서의 기재 및 첨부 도면에 의하여 명료해질 것이다.
본원에서 개시된 발명중, 대표적 특징의 개요를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 일 견지의 일실시예에 따른 반도체 클리닝 시스템은, 웨이퍼 표면의 파티클 및 케미컬들을 제거하기 위한 초순수 세정부와, 웨이퍼 표면에 오염 물질들을 제거하기 위한 케미컬 세정부를 포함하는 반도체 클리닝 시스템으로서, 상기 케미컬 세정부의 케미컬 공급 상태를 감지하는 감지부와, 상기 감지부의 데이터에 따라, 상기 클리닝 시스템의 인터락 여부를 결정하는 제어부, 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라, 케미컬 세정부에 케미컬이 공급되지 않음을 경고하는 경고부를 포함한다.
여기서, 상기 감지부는 상기 케미컬 세정부에 웨이퍼가 장입되었는지를 감지하는 웨이퍼 감지 센서와, 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시, 공급관에 케미컬이 흐르는지를 감지하는 유량 감지 센서, 및 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시, 케미컬 공급관의 압력이 상승되었는지를 감지하는 압력 감지 센서를 포함한다. 이때, 감지부는 상기 유량 감지 센서 및 압력 감지 센서에서 감지된 데이터를 제어부로 스위칭하기 위한 스위치부 더 포함한다. 여기서, 감지부의 유량감지 센서는 케미컬이 흘렀을 때 빛을 발하는 포토 센서일 수 있다. 또한, 경고부는 상기 경고부는 알람 또는 디스플레이 소자일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 견지의 다른 실시예에 따른 반도체 클리닝 시스템은, CMP 공정을 수행한 웨이퍼 표면의 파티클 및 케미컬들을 제거하기 위한 적어도 하나 이상의 초순수 세정부와, 상기 웨이퍼 표면에 잔류하는 유기물을 제거하기 위한 제 1 케미컬 세정부 및 상기 웨이퍼 표면에 잔류하는 산화물을 제거하기 위한 제 2 케미컬 세정부를 포함하는 반도체 클리닝 시스템로서, 상기 제 1 케미컬 세정부의 케미컬 공급 상태를 감지하는 제 1 감지부와, 상기 제 2 케미컬 세정부의 케미컬 공급 상태를 감지하는 제 2 감지부와, 상기 제 1 및 제 2 감지부의 감지 데이터에 따라, 상기 클리닝 시스템의 인터락 여부를 결정하는 제어부, 및 상기 제어부의 제어 신호에 따라, 케미컬 세정부에 케미컬이 공급되지 않음을 경고하는 경고부를 포함한다.
여기서, 상기 제 1 감지부는 상기 제 1 케미컬 세정부에 웨이퍼가 장입되었는지를 감지하는 웨이퍼 감지 센서와, 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시, 제 1 케미컬 공급관에 케미컬이 흐르는지를 감지하는 유량 감지 센서, 및 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시, 제 1 케미컬 공급관의 압력이 상승되었는지를 감지하는 압력 감지 센서를 포함한다. 이때, 상기 제 1 케미컬은 예를들어 NH4OH 이다.
또한, 상기 제 2 감지부는, 상기 제 2 케미컬 세정부에 웨이퍼가 장입되었는지를 감지하는 웨이퍼 감지 센서와, 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시,제 2 케미컬 공급관에 케미컬이 흐르는지를 감지하는 유량 감지 센서, 및 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시, 제 2 케미컬 공급관의 압력이 상승되었는지를 감지하는 압력 감지 센서를 포함한다. 여기서, 상기 제 2 케미컬은 예를들어, HF일 수 있다. 또한, 제 2 감지부는 상기 제 2 케미컬의 PH가 기준치인가를 측정하는 PH 측정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 견지에 따른 반도체 클리닝 시스템의 구동 방법은 다음과 같다. 먼저, 소정의 공정을 수행한 웨이퍼를 클리닝 시스템의 초순수에 의하여 세정을 실시한다. 그후, 초순수 세정을 마친 웨이퍼를 케미컬 세정부에 장입한다. 그리고나서, 상기 케미컬 세정부에 웨이퍼가 장입되면, 케미컬이 공급되는 공급관에 케미컬 흐름이 감지되었는지 및 케미컬이 공급되는 공급관의 압력이 상승되었는지를 감지한다. 이때, 공급관에 케미컬의 흐름이 감지되지 않거나 공급관의 압력이 상승되면 클리닝 시스템을 인터락시킨다. 반면, 공급관에 케미컬의 흐름이 감지되거나 공급관의 압력이 상승되지 않으면 웨이퍼를 케미컬 세정한다.
본 발명에 의하면, 클리닝 시스템에 있어서, 케미컬 세정부(또는 공정 가스 세정부)에 케미컬(또는 공정 가스)이 정상적으로 공급되는지를 감지하여, 정상적으로 공급이 이루어지지 않을 시에, 공정자에게 이를 알림과 동시에 클리닝 시스템을 인터락시킨다. 이에따라, 비정상적인 상태로 클리닝되는 것을 방지할 수 있으므로, 클리닝 시스템의 오동작으로 인한 웨이퍼의 손상을 방지할 수 있다.
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한, 어떤 층이 다른 층 또는 반도체 기판의 "상"에 있다라고 기재되는 경우에, 어떤 층은 상기 다른 층 또는 반도체 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는, 그 사이에 제 3의 층이 개재되어질 수 있다.
(실시예 1)
첨부한 도면 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 클리닝 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 클리닝 시스템의 인터락 장치 개략적으로 나타낸 블록도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 클리닝 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 도 2를 참조하여, 본 실시예에 따른 반도체 클리닝 시스템은, 웨이퍼 표면의 파티클 및 케미컬을 세정하는 초순수 세정부(110a,110b)와, 웨이퍼 표면의 오염 물질을 제거하는 케미컬 세정부(120) 및 웨이퍼 표면을 건조시키는 건조부(130)를 포함한다. 여기서, 초순수 세정부(110a,110b) 및 케미컬 세정부(120)는 각각 초순수 탱크(137) 및 케미컬 탱크(139)로부터 초순수 및 케미컬 각각을 공급받는다. 아울러, 초순수 및 케미컬은 매뉴얼 밸브(135)에 의하여 제어된다. 매뉴얼 밸브(135)는 예를들어, 에어(air) 밸브로서, 에어가 공급되면, 초순수 탱크(137)로부터 초순수가 공급되고, 케미컬 공급은 차단된다. 반면, 에어(air)의 공급이 차단되면, 반대로 초순수의 공급은 차단되고, 케미컬이 케미컬 세정부(120)로 공급된다.
이러한 클리닝 시스템은 오동작시 클리닝 시스템을 인터락시키는 장치를 구비하며, 이러한 인터락 장치의 구성은 다음과 같다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 케미컬 세정부(120)의 케미컬 공급 상태를 감지하는 감지부(121)와, 상기 감지부(121)의 신호에 따라 클리닝 시스템의 인터락 여부를 결정하는 제어부(150), 제어부 신호에 따라 동작되는 경고부(160)를 포함한다.
감지부(121)는 케미컬 세정부(120)내에 웨이퍼가 장입되었는지의 여부를 감지하는 웨이퍼 감지 센서(122)와, 웨이퍼 감지 센서(122)로부터 웨이퍼 감지시 케미컬 세정부(120)에 해당 케미컬이 흐르는지를 감지하는 유량 감지 센서(124:flow meter sensor) 및 웨이퍼 감지 센서(122)로부터 웨이퍼 감지시, 케미컬 공급관의 압력이 증가됨에 따라 케미컬이 공급되는지를 감지하는 압력 감지 센서(126)를 포함한다. 또한, 감지부(121)는 유량 감지 센서(122) 및 압력 감지 센서(126)에서 감지된 데이터를 제어부(150)에 스위칭하기 위한 스위치부(128)를 포함한다. 여기서, 웨이퍼 감지 센서(122)는 케미컬 세정부(120) 내부에 설치될 수 있고, 유량 감지 센서(124) 및 압력 감지 센서(126)는 케미컬이 공급되는 공급관에 설치된다. 여기서, 유량 감지 센서(124)는 케미컬이 공급관을 흘렀을 때, 빛을 발하는 포토 센서일 수 있다. 아울러, 스위치부(128)는 유량 감지 센서(124)로부터 감지된 데이터를스위칭하는 제 1 스위치와, 압력 감지 센서(126)로부터 감지된 데이터를 스위칭하는 제 2 스위치를 포함할 수 있다. 이들 제 1 및 제 2 스위치는 예를 들어, 기계적 접점 타입일 수 있다.
한편, 제어부(150)는 웨이퍼가 케미컬 세정부(120)에 장입되었는데도 불구하고 유량 감지 센서(124)로부터 케미컬 유량이 감지되지 않았거나, 혹은 공급관의 압력이 증대되었을 때, 케미컬 공급이 이루어지지 않음을 판단하고, 클리닝 시스템을 인터락시키기 위한 제어 신호를 클리닝 시스템의 온/오프부(170)에 출력한다. 여기서, 공급관의 압력이 증대되었을 때, 클리닝 시스템을 인터락시키는 것은 다음과 같은 이유에서이다. 상술한 바와 같이, 매뉴얼 밸브(135)는 에어의 공급 여부에 의하여 선택적으로 동작하는 투웨이 밸브이다. 이에따라, 에어가 공급되는 경우는 초순수를 공급하면서 케미컬을 차단하고, 에어가 공급되지 않는 경우는 초순수를 차단하고 케미컬을 공급한다. 이때 알려진 바와 같이 에어가 공급되면, 압력이 점차 상승하게 된다. 그러므로, 공급관의 압력이 상승하면, 에어가 공급되어 케미컬의 공급이 차단되었음을 알 수 있는 것이다.
경고부(160)는 제어부(150)의 제어 신호에 따라 동작되며, 알람 또는 디스플레이부일 수 있다.
이하, 상기한 인터락 기능을 갖는 반도체 클리닝 시스템의 동작을 도 2, 도 3 및 도 4를 통하여 설명하도록 한다.
이전의 공정을 수행한 웨이퍼는 반도체 클리닝 시스템에 반입된다. 웨이퍼는 우선적으로 초순수 세정부(110a)에 담겨져 초기 세정을 수행한다. 초기 세정을 마친 웨이퍼는 표면에 발생된 유기물 또는 산화물을 제거하기 위하여 케미컬이 담겨진 케미컬 세정부(120)로 옮겨진다. 이때, 케미컬 세정부(120)에 웨이퍼가 담겨지면, 웨이퍼 감지 센서(122)가 이를 감지한다(S1). 웨이퍼 감지 센서(122)로부터 케미컬 세정부(120)에 웨이퍼가 장입되었음이 감지되면, 유량 감지 센서(124) 및 압력 감지 센서(126) 각각은 공급관에 케미컬이 흐르고 있는지, 공급관의 압력이 상승되었는지를 감지한다(S2,S3). 또한, 웨이퍼 감지 센서(122)로부터 웨이퍼가 감지되지 않으면, 웨이퍼가 감지될 때까지 재차 반복한다. 이때, 유량 감지 센서(124)에 의하여 케미컬의 흐름이 감지되었으면, 제어부(150)는 케미컬이 케미컬 세정부(120)에 공급되는 것이라 판단하고, 케미컬 세정을 진행한다(S4-1). 반면, 유량 감지 센서(124)로부터 케미컬의 흐름이 감지되지 않으면, 케미컬 세정부(120)에 케미컬이 공급되지 않는 것으로 판단하고, 클리닝 시스템을 인터락시킨다(S4-2). 한편, 압력 감지 센서(125)로부터 공급관의 압력이 증대되었음이 감지되면, 제어부(150)는 케미컬 세정부(120)에 케미컬이 공급되지 않음을 판단하고, 클리닝 시스템을 인터락시킨다(S5-1). 반면, 압력 감지 센서(125)가 공급관의 압력을 감지하지 못하면, 제어부(150)는 케미컬 세정부(120)에 정상적으로 케미컬이 공급된다고 판단하고, 케미컬 세정을 진행한다(S5-2).
이와같이, 본 실시예에 의하면, 케미컬 세정부(120)에 유량 감지 센서(124) 및 압력 감지 센서(126) 설치하여, 케미컬 세정이 진행되어야 할 때 케미컬 공급이 이루어지지 않으면 클리닝 시스템을 인터락시킨다. 이에따라, 클리닝 시스템의 오동작으로 인한 웨이퍼 손상을 줄일 수 있다.
(실시예 2)
첨부한 도면 도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 클리닝 시스템을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 클리닝 시스템의 인터락 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 또한, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 반도체 클리닝 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 아울러, 본 실시예는 CMP 설비내의 클리닝 시스템에 대하여 설명한다.
먼저, 도 5를 참조하여, CMP 설비(도시되지 않음)내에서 CMP 공정을 수행한 웨이퍼(도시되지 않음) 표면에 잔류하는 오염물들을 제거하기 위한 클리닝 시스템(200)은 다음과 같은 구성을 갖는다. 클리닝 시스템(200)은 웨이퍼 표면을 초기 세정하거나 웨이퍼 표면상에 잔류하는 케미컬들을 제거하는 초순수 세정부(210a,210b,210c)와, 웨이퍼 표면에 잔류하는 유기물들을 제거하기 위한 NH4OH 세정부(220) 및 웨이퍼 표면에 잔류하는 산화물을 제거하기 위한 HF 세정부(240)를 포함한다. 또한, 클리닝 시스템(200)은 초순수, NH4OH 및 HF 세정을 마친 후 웨이퍼 표면을 건조시키기 위한 건조부(260)를 포함한다. 이때, 초순수, NH4OH 및 HF 세정부(210a, 210b, 210c, 220, 240)는 각각 초순수 탱크(275), NH4OH 탱크(280) 및 HF 탱크(285)로부터 초순수, NH4OH 및 HF 케미컬을 공급받으며, 초순수, NH4OH 및 HF 케미컬의 흐름은 매뉴얼 밸브(manual valve: 270)에 의하여 제어된다. 매뉴얼 밸브(270)는 상기한 실시예 1과 마찬가지로 투웨이 밸브로서, 초순수와, NH4OH 및 HF와 같은 케미컬의 흐름을 동시에 제어한다. 이때, 매뉴얼 밸브(270)는 상기 실시예 1에서도 언급된 바와 같이, 에어(air) 밸브로서, 매뉴얼 밸브(270)에 에어가 공급되면, 초순수 탱크(137)로부터 초순수가 공급되면서 NH4OH 혹은 HF 케미컬의 공급이 차단된다. 반면, 매뉴얼 밸브(270)에 에어(air)의 공급이 차단되면, 반대로 초순수의 공급은 차단되면서 NH4OH 혹은 HF 케미컬이 선택적으로 공급된다.
이러한 CMP 설비의 클리닝 시스템은 오동작시 클리닝 시스템을 인터락시키는 장치를 구비하며, 이러한 인터락 장치의 구성은 다음과 같다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 클리닝 시스템의 인터락 장치는, NH4OH 세정부(220)의 NH4OH 공급 상태를 감지하는 NH4OH 감지부(225)와, HF 세정부(240)의 HF 공급 상태를 감지하는 HF 감지부(245), 상기 NH4OH 감지부(225) 및 HF 감지부(245)로부터 감지된 데이터에 따라 클리닝 시스템을 선택적으로 인터락시키는 제어부(300) 및 제어부(300) 신호에 따라 동작되는 경고부(310)를 포함한다. 이때, 클리닝 시스템을 인터락시키기 위한 제어 신호는 클리닝 시스템의 온/오프부(320)에 인가된다.
NH4OH 감지부(225)는 NH4OH 세정부(220)내에 웨이퍼가 장입되었는지의 여부를 감지하는 웨이퍼 감지 센서(230)와, 웨이퍼 감지 센서(230)로부터 웨이퍼 감지시 NH4OH 세정부(220)에 NH4OH 케미컬이 흐르고 있는지를 감지하는 유량 감지센서(232) 및 웨이퍼 감지 센서(230)에 의하여 웨이퍼 감지시 NH4OH 케미컬 공급관의 압력 증가에 따라 NH4OH 케미컬이 공급되는지를 감지하는 압력 감지 센서(234)를 포함한다. 또한, NH4OH 감지부(225)는 유량 감지 센서(232) 및 압력 감지 센서(234)에서 감지된 데이터를 제어부(300)에 스위칭하기 위한 스위치부(236)를 포함한다. 여기서, 웨이퍼 감지 센서(230)는 NH4OH 세정부(220) 내부에 설치될 수 있고, 유량 감지 센서(232) 및 압력 감지 센서(234)는 NH4OH 케미컬이 공급되는 공급관에 설치될 수 있다. 또한, 유량 감지 센서(234)는 NH4OH 케미컬이 흘렀을 때 빛을 발하는 포토 센서일 수 있다. 아울러, 스위치부(236)는 유량 감지 센서(232)로부터 감지된 데이터를 스위칭하는 제 1 스위치와, 압력 감지 센서(234)로부터 감지된 데이터를 스위칭하는 제 2 스위치를 포함할 수 있다. 이들 제 1 및 제 2 스위치는 예를들어 기계적 접점 타입일 수 있다.
HF 감지부(245)는 HF 세정부(220)내에 웨이퍼가 장입되었는지의 여부를 감지하는 웨이퍼 감지 센서(250)와, 웨이퍼 감지 센서(250)에 의하여 웨이퍼 감지시 HF 세정부(240)에 HF 케미컬이 정상적으로 흐르고 있는지를 감지하는 유량 감지 센서(252) 및 웨이퍼 감지 센서(250)에 의하여 웨이퍼 감지시 HF 케미컬 공급관의 압력 증감에 따라 HF 케미컬이 공급되는지를 감지하는 압력 감지 센서(254)를 포함한다. 또한, HF 감지부(245)는 웨이퍼 감지 센서(250)에 의하여 웨이퍼 감지시 HF 케미컬의 PH를 측정하는 PH 측정부(256)를 포함할 수 있다. 또한, HF 감지부(245)는 유량 감지 센서(252) 및 압력 감지 센서(254)에서 감지된 데이터를 제어부(300)에 스위칭하기 위한 스위치부(236)를 포함한다. 여기서, 웨이퍼 감지 센서(250)는 HF 세정부(240) 내부에 설치될 수 있고, 유량 감지 센서(252) 및 압력 감지 센서(254)는 HF 케미컬이 공급되는 공급관에 설치될 수 있다. 아울러, HF 감지부(245)의 유량 감지 센서(254) 역시 HF 케미컬이 흘렀을 때 빛을 발하는 포토 센서일 수 있다. 아울러, 스위치부(258) 역시 유량 감지 센서(252)로부터 감지된 데이터를 스위칭하는 제 1 스위치와, 압력 감지 센서(254)로부터 감지된 데이터를 스위칭하는 제 2 스위치를 포함할 수 있다. 이들 제 1 및 제 2 스위치는 예를들어 기계적 접점 타입일 수 있다.
한편, 제어부(300)는 웨이퍼가 NH4OH 또는 HF 세정부(220,240)에 장입되었는데도 불구하고, 유량 감지 센서(232,252)로부터 케미컬 유량이 감지되지 않았거나, 공급관의 압력이 증대되었거나, 혹은 HF 케미컬의 PH가 일정 기준치 이하 또는 이상일 경우, NH4OH 또는 HF 케미컬 공급이 이루어지지 않음을 판단하고, 클리닝 시스템을 인터락시키기 위한 제어 신호를 출력한다.
경고부(310)는 제어부(300)의 제어 신호에 따라 동작되며, 알람 또는 디스플레이부일 수 있다.
이하, 이러한 인터락 기능을 갖는 CMP 설비의 반도체 클리닝 시스템의 동작을 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
CMP 공정을 수행한 웨이퍼는 CMP 클리닝 시스템에 반입된다. 이러한 웨이퍼는 우선적으로 초순수 세정부(210a)에 담겨져 초기 세정을 수행한다. 초기 세정을 마친 웨이퍼는 표면에 발생된 유기물을 제거하기 위하여 NH4OH 케미컬이 담겨진 NH4OH 세정부(220)로 옮겨지고, 웨이퍼 감지 센서(230)는 웨이퍼가 NH4OH 세정부(220)에 장입되었는지를 감지한다(S11). 이때, NH4OH 세정부(220)에 웨이퍼가 장입되지 않으면, 웨이퍼가 장입될 때까지 계속적으로 웨이퍼 감지 단계를 반복한다. 만일, 웨이퍼 감지 센서(230)에 의하여 NH4OH 세정부(220)에 웨이퍼가 장입되었음이 감지되면, 유량 감지 센서(232) 및 압력 감지 센서(234) 각각은 공급관에 NH4OH 케미컬이 흐르는지 및 공급관의 압력이 상승되었는지를 각각 감지한다(S12,S13), 이때, 유량 감지 센서(232)로부터 NH4OH 캐미컬 흐름이 감지되었으면, NH4OH 케미컬이 NH4OH 세정부(220)에 정상적으로 공급되는 것이므로, NH4OH 세정을 진행한다(S14-1). 반면, 유량 감지 센서(232)로부터 NH4OH 흐름이 감지되지 않으면, 제어부(300)는 NH4OH 캐미컬이 NH4OH 세정부(220)에 공급되지 않는 것으로 판단하고, 클리닝 시스템을 인터락시킨다(S14-2).
한편, 압력 감지 센서(234)에 의하여 공급관의 압력이 증대되었음이 감지되면, 제어부(300)는 NH4OH 세정부(220)에 NH4OH 케미컬이 공급되지 않고 있음으로 판단하고, 클리닝 시스템을 인터락시킨다.(S15-1). 반면, 압력 감지 센서(234)가 공급관의 압력 상승을 감지하지 못하면, NH4OH 세정부(220)에 정상적으로 케미컬이 공급됨을 판단하고, NH4OH 세정을 진행한다(S15-2).
NH4OH 세정을 마친 웨이퍼는 초순수 세정부(210b)에 담겨져 표면에 잔류할 수 있는 NH4OH 케미컬을 제거한다음, 웨이퍼 표면의 산화물을 제거하기 위하여 HF 세정부(240)에 장입된다. 그러면, HF 세정부(240)내의 웨이퍼 감지 센서(230)는 웨이퍼가 HF 세정부(240)에 정상적으로 장입되었는지를 감지한다(S21). 이때, HF 세정부(240)에 웨이퍼가 장입되지 않으면, 웨이퍼가 장입될 때까지 계속적으로 웨이퍼 감지 단계를 반복한다. 한편, 웨이퍼 감지 센서(250)에 의하여 HF 세정부(240)에 웨이퍼가 장입되었음이 감지되면, 유량 감지 센서(252)는 공급관에 HF 케미컬이 흐르는지를 감지하고(S22), 압력 감지 센서(254)는 공급관의 압력이 상승하였는지를 감지하며(S23), PH 측정부(256)는 HF 케미컬이 기준치인지 측정한다(S24).
먼저, 유량 감지 센서(252)로부터 HF 케미컬의 흐름이 감지되면, 제어부(300)는 HF 케미컬이 HF 세정부(240)에 정상적으로 공급되는 것으로 판단하고, HF 세정을 진행한다(S25-1). 반면, 유량 감지 센서(252)로부터 HF 케미컬의 흐름이 감지되지 않으면, 제어부(300)는 HF 케미컬이 HF 세정부(240)에 공급되지 않는 것으로 판단하고, 클리닝 시스템을 인터락시킨다(S25-2).
한편, 압력 감지 센서(254)에 의하여 공급관의 압력이 증대되었음이 감지되면, 제어부(300)는 HF 세정부(240)에 HF 케미컬이 공급되지 않고 있음을 판단하고, 클리닝 시스템을 인터락시킨다.(S26-1). 반면, 압력 감지 센서(254)가 공급관의 압력 상승을 감지하지 못하면, HF 세정부(240)에 정상적으로 HF 케미컬이 공급됨을판단하고, HF 세정을 진행한다(S27-2).
또한, PH 측정부(256)는 공급된 HF 용액이 기준치인지를 측정한다. 이때, HF 용액의 PH가 기준치이면, HF 세정을 진행하고(S27-1), 그렇지 않으면, 클리닝 시스템을 인터락시킨다(S27-2). 여기서, 제어부(300)는 클리닝 시스템을 인터락시키기 위한 제어 신호 인가시, 경고부(310)를 동작시키기 위한 제어 신호를 동시에 출력한다.
이와같이, 본 실시예에 의하면, CMP 클리닝 시스템에서, NH4OH 또는 HF 중 어느 하나에 케미컬 공급이 불량한 경우, 클리닝 시스템을 인터락시키고, 이를 공정자에게 경고한다. 이에따라, 공정자는 클리닝 시스템의 오동작을 쉽게 알 수 있고, 클리닝 시스템의 오동작으로 인한 웨이퍼 손상을 방지 할 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서는 CMP 공정후, 유기물 및 산화물을 제거하기 위한 케미컬로 NH4OH 및 HF를 사용하였으나, 이외에도 다양한 케미컬을 사용할 수 있다.
또한, 상기한 실시예들은 클리닝 수단으로 케미컬을 사용하였지만, 이에 국한하지 않고, 공정 가스도 동일하게 사용될 수 있다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 클리닝 시스템에 있어서, 케미컬 세정부(또는 공정 가스 세정부)에 케미컬(또는 공정 가스)이 정상적으로 공급되는지를 감지한다. 그후, 케미컬 세정부에 케미컬이 정상적으로 공급이 이루어지지 않을 시에, 공정자에게 이를 알림과 동시에 클리닝 시스템을 인터락시킨다. 이에따라, 비정상적인 상태로 클리닝되는 것을 방지할 수 있으므로, 클리닝 시스템의 오동작으로 인한 웨이퍼의 손상을 방지할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

Claims (15)

  1. 웨이퍼 표면의 파티클 및 케미컬들을 제거하기 위한 초순수 세정부와, 웨이퍼 표면의 오염 물질들을 제거하기 위한 케미컬 세정부를 포함하는 반도체 클리닝 시스템으로서,
    상기 케미컬 세정부의 케미컬 공급 상태를 감지하는 감지부;
    상기 감지부의 데이터에 따라, 상기 클리닝 시스템의 인터락 여부를 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어 신호에 따라, 케미컬 세정부에 케미컬이 공급되지 않음을 경고하는 경고부를 포함하며,
    상기 감지부는 상기 케미컬 세정부에 웨이퍼가 장입되었는지를 감지하는 웨이퍼 감지 센서; 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시, 공급관에 케미컬이 흐르는지를 감지하는 유량 감지 센서; 및 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시, 케미컬 공급관의 압력이 상승되었는지를 감지하는 압력 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 유량 감지 센서 및 압력 감지 센서에서 감지된 데이터를 제어부로 스위칭하기 위한 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 유량 감지 센서는 케미컬이 흘렀을 때 빛을 발하는 포토 센서인 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 경고부는 알람 또는 디스플레이 소자인 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  6. CMP 공정을 수행한 웨이퍼 표면의 파티클 및 케미컬들을 제거하기 위한 적어도 하나 이상의 초순수 세정부와, 상기 웨이퍼 표면에 잔류하는 유기물을 제거하기 위한 제 1 케미컬 세정부 및 상기 웨이퍼 표면에 잔류하는 산화물을 제거하기 위한 제 2 케미컬 세정부를 포함하는 반도체 클리닝 시스템으로서,
    상기 제 1 케미컬 세정부의 케미컬 공급 상태를 감지하는 제 1 감지부;
    상기 제 2 케미컬 세정부의 케미컬 공급 상태를 감지하는 제 2 감지부;
    상기 제 1 및 제 2 감지부의 감지 데이터에 따라, 상기 클리닝 시스템의 인터락 여부를 결정하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어 신호에 따라, 케미컬 세정부에 케미컬이 공급되지 않음을 경고하는 경고부를 포함하며,
    상기 제 1 및 제 2 감지부는,
    상기 해당 케미컬 세정부에 웨이퍼가 장입되었는지를 감지하는 웨이퍼 감지 센서; 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시, 해당 케미컬 공급관에 케미컬이 흐르는지를 감지하는 유량 감지 센서; 및 상기 웨이퍼 감지 센서로부터 웨이퍼 감지시, 해당 케미컬 공급관의 압력이 상승되었는지를 감지하는 압력 감지 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 케미컬은 NH4OH 인 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 케미컬은 HF인 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    제 2 감지부는 상기 제 2 케미컬의 PH가 기준치인가를 측정하는 PH 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 감지부는 상기 유량 감지 센서 및 압력 감지 센서에서 감지된 데이터를 제어부로 스위칭하기 위한 스위치부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 감지부 각각의 유량 감지 센서는 케미컬이 흘렀을 때 빛을 발하는 포토 센서인 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 경고부는 알람 또는 디스플레이 소자인 것을 특징으로 하는 반도체 클리닝 시스템.
  15. 소정의 공정을 수행한 웨이퍼를 클리닝 시스템의 초순수에 의한 세정을 실시하는 단계;
    상기 초순수 세정을 마친후, 케미컬 세정부에 장입하는 단계;
    상기 케미컬 세정부에 웨이퍼가 장입되면, 케미컬이 공급되는 공급관에 케미컬 흐름이 감지되었는지 및 케미컬이 공급되는 공급관의 압력이 상승되었는지를 감지하는 단계; 및
    상기 공급관에 케미컬의 흐름이 감지되지 않거나 공급관의 압력이 상승되면 클리닝 시스템을 인터락시키고, 공급관에 케미컬의 흐름이 감지되거나 공급관의 압력이 상승되지 않으면 웨이퍼를 케미컬 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 반도체 클리닝 시스템의 구동 방법.
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