KR100516264B1 - 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자용 웨이퍼 제조시 CMP공정에서 발생된 파티클 등의 불순물을 충분히 제거할 수 있도록 개선된 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 초순수 세정이 가능토록 웨이퍼를 수납하는 다수의 세정조와; 상기 세정조의 하단면에 연통배관된 드레인관과, 상기 드레인관에 설치된 개폐밸브와, 상기 개폐밸브의 개방과 폐쇄를 선택적으로 제어하는 세정제어설비를 포함하여 구성된 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치에 측정부가 드레인되는 세정수와 접촉되도록 상기 드레인관에 매립 설치되어 상기 세정수의 저항값을 측정하는 DIW저항측정기 혹은 그에 함유된 파티클의 갯수를 카운팅하는 DIW파티클계수기와; 상기 세정제어설비의 상측에 설치된 메인스크린과; 상기 DIW저항측정기 혹은 DIW파티클계수기를 통해 계측된 정보가 상기 메인스크린에 실시간으로 표시되도록 세정제어설비와 이들 계측수단 사이를 전기적으로 연결하는 컨트롤러를 더 구비하여, 세정수가 드레인될 때 이를 판독하여 웨이퍼의 세정상태를 가늠할 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 따르면, CMP후 웨이퍼 표면에 잔류된 파티클을 후속공정에서 요구하는 수준으로 제거할 수 있어 제품의 품위가 향상되고, 웨이퍼에 대한 세정상태를 실시간으로 감시할 수 있어 제품의 수율이 향상되며, 장비의 가동율도 향상된다.

Description

웨이퍼의 씨엠피후 세정장치 및 방법{POST CMP CLEANING DEVICE AND THEREOF METHOD}

본 발명은 반도체소자용 웨이퍼 제조시 CMP(CHEMICAL MECHANICAL POLISHING)공정에서 발생된 파티클 등의 불순물을 충분히 제거할 수 있도록 개선된 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치 및 방법에 관한 것이다.

통상, 반도체소자의 집적도가 증대될수록 다층배선의 필요성은 더욱 증가하게 되고, 이러한 다층배선을 형성함에 있어 하부층의 배선과 상부층의 배선을 절연시키기 위한 층간절연층을 증착한 후 이 층간절연층을 평탄화(PLANARIZATION)하기 위한 공정이 진행된다.

이와 같은 평탄화 방법중 하나로 기계화학적연마법, 즉 CMP방법이 사용된다.

CMP방법은 단차를 가진 웨이퍼를 연마패드 위에 밀착시킨 상태에서 연마제(예컨대, 슬러리)를 이용하여 그 표면을 연마함으로써 평탄화하는 방법으로 낮은 온도에서도 전체적인 평탄화 작업을 수행할 수 있다는 장점을 가진다.

그런데, 이러한 CMP공정에서는 파티클(PARTICLE), 슬러리로 인한 잔유물 등의 이물이 웨이퍼 표면에 잔재하게 되므로 이들의 제거를 위한 후세정(POST CLEANING)이 요구된다.

종래에는 도 1에서와 같이, CMP 후세정시 다수의 세정조(혹은 모듈)(1)를 구비한 상태에서 웨이퍼(미도시)를 상기 세정조(1)에 배치시킨 후 이 웨이퍼의 표면에 초순수(경우에 따라서는 CHEMICAL이 추가될 수 있음)를 스프레이하거나 혹은 상기 웨이퍼를 초순수에 침적시켜 그 표면에 잔재된 파티클 등의 불순물을 제거하였다.

이후, 스프레이되거나 침적시 사용되어 오염된 초순수(이하 '세정수'라 함)는 세정조(1)의 하단에 부착된 드레인관(2)을 타고 배출처리되게 되며, 그 드레인양을 조절하기 위해 상기 드레인관(2)에는 개폐밸브(3)가 구비되어 있다.

그런데, 상술한 후세정은 시간제어에 의해 초순수를 스프레이하거나 침적을 행하기 때문에 웨이퍼 상에 잔류된 모든 파티클을 제거할 수 없다는 단점과 그로 인해 후속공정(특히, DEFECT 관리공정)에서 파티클에 의한 피이드백 정보의 지연이 초래되어 수율을 현저히 저하시키는 단점이 유발되었다.

뿐만 아니라, 후세정은 다수의 세정조(1)를 거치기 때문에 문제가 발생하여도 그 원인을 제대로 파악할 수 없어 장비의 가동율을 저하시키는 요인이 되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, CMP 후세정시 각 세정조에 연결된 드레인관을 통해 배출되는 세정수인 초순수의 저항을 측정하거나 혹은 그에 함유된 파티클의 갯수를 카운팅하여 웨이퍼에 잔류된 파티클의 양을 가늠함으로써 반도체소자의 수율향상과 장비의 가동율 향상을 동시에 꾀할 수 있도록 한 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 초순수 세정이 가능토록 웨이퍼를 수납하는 다수의 세정조와; 상기 세정조의 하단면에 연통배관된 드레인관과, 상기 드레인관에 설치된 개폐밸브와, 상기 개폐밸브의 개방과 폐쇄를 선택적으로 제어하는 세정제어설비를 포함하여 구성된 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치에 있어서; 그 측정부가 드레인되는 세정수와 접촉되도록 상기 드레인관에 매립 설치되어 상기 세정수의 저항값을 계측하는 DIW저항측정기와; 상기 세정제어설비의 상측에 설치된 메인스크린과; 상기 DIW저항측정기를 통해 계측된 정보가 상기 메인스크린에 실시간으로 표시되도록 세정제어설비와 DIW저항측정기 사이를 전기적으로 연결하는 컨트롤러를 더 구비하여서 된 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치를 제공함에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 초순수 세정이 가능토록 웨이퍼를 수납하는 다수의 세정조와; 상기 세정조의 하단면에 연통배관된 드레인관과, 상기 드레인관에 설치된 개폐밸브와, 상기 개폐밸브의 개방과 폐쇄를 선택적으로 제어하는 세정제어설비를 포함하여 구성된 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치에 있어서; 그 측정부가 드레인되는 세정수와 접촉되도록 상기 드레인관에 매립 설치되어 상기 세정수에 함유된 파티클의 갯수를 카운팅하는 DIW파티클계수기와; 상기 세정제어설비의 상측에 설치된 메인스크린과; 상기 DIW파티클계수기를 통해 계측된 정보가 상기 메인스크린에 실시간으로 표시되도록 세정제어설비와 DIW파티클계수기 사이를 전기적으로 연결하는 컨트롤러를 더 구비하여서 된 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치를 제공함에 그 특징이 있다.

나아가, 본 발명은 CMP후 웨이퍼를 세정하는 방법에 있어서, 후세정이 시작되면 세정제어설비는 개폐밸브가 개방되었는지를 점검하여 개방되지 않았다면 지속적인 점검활동을 수행하도록 하고, 개방되었다면 컨트롤러에 제어신호를 송신하는 과정과; 제어신호를 수신한 컨트롤러가 해당 측정수단에 적합한 신호를 출력하여 개폐밸브의 개방과 동시에 세정수의 저항값 혹은 세정수에 함유된 파티클갯수를 계측하는 과정과; 측정된 측정값들을 메인스크린에 실시간으로 표시하는 과정과; 측정수단이 DIW저항측정기일 경우에는 측정저항값이 설정값 이상이라면 세정제어설비의 통제하에 후세정을 중지하고 해당 웨이퍼를 후속공정으로 이송토록 하고, 설정값 미만이라면 세정작업을 계속하도록 하며; 측정수단이 DIW파티클계수기일 경우에는 측정파티클수가 설정갯수 이하라면 세정제어설비의 통제하에 후세정을 중지하고 해당 웨이퍼를 후속공정으로 이송토록 하고, 설정갯수를 초과하면 세정작업을 계속하도록 하는 과정을 포함하여 이루어지는 웨이퍼의 씨엠피후 세정방법을 제공함에 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 몇가지 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

[제1실시예]

도 2는 본 발명에 따른 제1실시예를 보인 개략적인 구성 블럭도이다.

도 2에서와 같이, 본 발명 제1실시예는 다수의 세정조(1)와, 상기 세정조(1)의 하단면에 연통배관된 드레인관(2)과, 상기 드레인관(2)에 설치된 개폐밸브(3)와, 상기 개폐밸브(3)와 인접하고 상기 드레인관(2) 상에 설치된 DIW저항측정기(10)와, 메인스크린(14)을 갖는 세정제어설비(16) 및 상기 DIW저항측정기(10)와 세정제어설비(16)를 전기적으로 연결하는 컨트롤러(12)로 구성된다.

세정조(혹은 세정모듈)(1)는 스프레이 방식에 의한 웨이퍼 세척일 경우 스프레이되는 초순수가 외부로 비산되지 않도록 막아주면서 세정작업을 마친 세정수, 즉 오염수를 집수하도록 하며; 침적방식에 의한 웨이퍼 세정시에는 초순수를 담아두는 장비이다.

드레인관(2)은 세정조(1)에 집수된 세정수를 처리조로 배출시키기 위한 통로이며, 개폐밸브(3)는 세정조(1)에 집수된 세정수가 일정수위에 이르거나 혹은 상기 세정제어설비(16)의 제어신호에 의해 개폐동작되면서 집수된 세정수를 드레인관(2)으로 배출시키는 밸브이다.

DIW저항측정기(10)는 DIW(DI WATER:탈 이온수)의 저항을 측정하는 공지의 장비로서 그 외관은 상기 드레인관(2)의 외표면에 고정되며, 그 내부에 구비된 측정부는 상기 드레인관(2)에 매립되어 드레인관(2)을 타고 배출되는 세정수와 접촉, 바람직하게는 그 세정수에 의해 적셔지도록 배설된다.

세정제어설비(16)는 CMP 후세정을 총괄제어하는 설비로서 웨이퍼의 로딩/언로딩은 물론 스프레이의 온/오프, 세정된 웨이퍼를 후공정으로 이송하는 것 등과 같은 일련의 작업을 제어하게 된다.

메인스크린(14)은 상기 세정제어설비(16)에 장착되고 제어값 내지 신호값을 화면상에 디스플레이하는 표시부재이다.

컨트롤러(12)는 DIW저항측정기(10)와 연결되어 측정된 저항값을 실시간적으로 상기 세정제어설비(16)로 전송하고 피이드백하여 드레인되는 세정수에 함유된 파티클의 양(정도)을 메인스크린(14)에 디스플레이토록 함으로써 이를 모니터링할 수 있게 하여 준다.

이때, 상기 세정제어설비(16)는 수신된 저항값을 전류치로 환산하고 그 환산된 전류치에 대응되는 파티클의 양을 그래프화 혹은 디지털화하여 메인스크린(14)에 표시할 수 있다.

[제2실시예]

도 3은 본 발명에 따른 제2실시예를 보인 개략적인 구성 블럭도이다.

도 3에서와 같이, 본 발명 제2실시예는 실질적으로 제1실시예와 그 구성이 거의 동일하다.

다만, 측정수단(혹은 계측수단)이 배출되는 세정수, 즉 오염수에 함유된 파티클의 갯수를 계수할 수 있는 DIW파티클계수기(20)라는 점과, 이를 제어하기 위한 제어수단으로서 명칭은 동일하지만 신호처리가 다른 컨트롤러(22)를 사용한다는 점만 상이하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 세정방법은 다음과 같다.

도 4에서와 같이, CMP공정에 이어 후세정이 수행된다(S11).

후세정이 시작되면 세정제어설비(16)는 개폐밸브(3)가 개방되었는지를 점검하여 개방되지 않았다면 지속적인 점검활동을 수행하도록 하고, 개방되었다면 컨트롤러(12,22)에 제어신호를 송신하게 된다(S12).

이때, 상기 컨트롤러(12,22)는 그 측정수단이 드레인되는 세정수에 함유된 파티클의 양을 저항값으로 계측하는 DIW저항측정기(10)인지 아니면 파티클의 갯수를 카운팅하는 DIW파티클계수기(20)인지에 따라 제어신호가 다름은 주지의 사실이다.

제어신호를 수신한 컨트롤러(12,22)는 해당 측정수단(계측수단)에 적합한 신호를 출력하여 개폐밸브(3)의 개방과 동시에 세정수에 함유된 파티클의 양을 계측하게 된다(S13).

즉, 측정수단이 DIW저항측정기(10)일 경우에는 세정수의 저항을 측정하여 이를 분석하고 정해진 식에 의해 환산함으로써 파티클의 양을 가늠할 수 있게 되며, 상기 측정수단이 DIW파티클계수기(20)일 경우에는 세정수에 함유된 파티클의 갯수를 카운팅함으로써 웨이퍼의 세정상태를 가늠할 수 있게 된다.

이후, 측정된 측정값들은 메인스크린(14)에 실시간으로 디스플레이되게 되며, 디스플레이된 데이터는 웨이퍼의 후세정작업을 위한 정보로 활용된다(S14).

측정결과, DIW저항측정기(10)의 경우에는 측정저항값이 설정값 이상이라면 저항값이 높은 경우로 파티클이 거의 제거되었음을 말하는 것이므로 세정제어설비(16)의 통제하에 후세정을 중지하고 해당 웨이퍼를 후속공정으로 이송토록 하며; 설정값 미만이라면 저항값이 낮은 경우로 파티클의 제거가 덜 되었음을 의미하므로 설정값 이상이 될 때 까지 세정작업을 계속하도록 한다(S15,S16).

아울러, DIW파티클계수기(20)의 경우에는 측정파티클수가 설정갯수 이하라면 파티클의 제거가 요구정도에 이른것으로 판단하여 세정제어설비(16)의 통제하에 후세정을 중지하고 해당 웨이퍼를 후속공정으로 이송토록 하며; 설정갯수를 초과하면 파틸클 제거가 덜 이루어진 것이므로 설정갯수 이하가 될 때 까지 세정작업을 계속하도록 한다(S15,S16).

이와 같이, 드레인되는 세정수에 함유된 파티클의 정도를 계측함으로써 웨이퍼의 세정정도를 용이하게 가늠할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, CMP후 웨이퍼 표면에 잔류된 파티클을 후속공정에서 요구하는 수준으로 제거할 수 있어 제품의 품위가 향상된다.

둘째, 각 웨이퍼에 대한 세정상태를 실시간으로 감시할 수 있다.

세째, 피이드백이 빨라 제품의 수율이 향상된다.

네째, 각 웨이퍼에 대한 세정상태가 쉽게 파악되므로 문제유발시 대응이 용이하여 장비의 가동율이 향상된다.

도 1은 종래 기술에 따른 세정장치를 보인 개략적인 구성 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 제1실시예를 보인 개략적인 구성 블럭도,

도 3은 본 발명에 따른 제2실시예를 보인 개략적인 구성 블럭도,

도 4는 본 발명에 따른 세정방법을 보인 플로우챠트.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

1....세정조 2....드레인관

3....개폐밸브 10....DIW저항측정기

12,22....컨트롤러 14....메인스크린

16....세정제어설비 20....DIW파티클계수기

Claims (3)

1. 초순수 세정이 가능토록 웨이퍼를 수납하는 다수의 세정조와; 상기 세정조의 하단면에 연통배관된 드레인관과, 상기 드레인관에 설치된 개폐밸브와, 상기 개폐밸브의 개방과 폐쇄를 선택적으로 제어하는 세정제어설비를 포함하여 구성된 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치에 있어서;

   그 측정부가 드레인되는 세정수와 접촉되도록 상기 드레인관에 매립 설치되어 상기 세정수의 저항값을 계측하는 DIW저항측정기와;

   상기 세정제어설비의 상측에 설치된 메인스크린과;

   상기 DIW저항측정기를 통해 계측된 정보가 상기 메인스크린에 실시간으로 표시되도록 세정제어설비와 DIW저항측정기 사이를 전기적으로 연결하는 컨트롤러를 더 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치.
2. 초순수 세정이 가능토록 웨이퍼를 수납하는 다수의 세정조와; 상기 세정조의 하단면에 연통배관된 드레인관과, 상기 드레인관에 설치된 개폐밸브와, 상기 개폐밸브의 개방과 폐쇄를 선택적으로 제어하는 세정제어설비를 포함하여 구성된 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치에 있어서;

   그 측정부가 드레인되는 세정수와 접촉되도록 상기 드레인관에 매립 설치되어 상기 세정수에 함유된 파티클의 갯수를 카운팅하는 DIW파티클계수기와;

   상기 세정제어설비의 상측에 설치된 메인스크린과;

   상기 DIW파티클계수기를 통해 계측된 정보가 상기 메인스크린에 실시간으로 표시되도록 세정제어설비와 DIW파티클계수기 사이를 전기적으로 연결하는 컨트롤러를 더 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 씨엠피후 세정장치.
3. CMP후 웨이퍼를 세정하는 방법에 있어서,

   후세정이 시작되면 세정제어설비는 개폐밸브가 개방되었는지를 점검하여 개방되지 않았다면 지속적인 점검활동을 수행하도록 하고, 개방되었다면 컨트롤러에 제어신호를 송신하는 과정과;

   제어신호를 수신한 컨트롤러가 해당 측정수단에 적합한 신호를 출력하여 개폐밸브의 개방과 동시에 세정수의 저항값 혹은 세정수에 함유된 파티클갯수를 계측하는 과정과;

   측정된 측정값들을 메인스크린에 실시간으로 표시하는 과정과;

   측정수단이 DIW저항측정기일 경우에는 측정저항값이 설정값 이상이라면 세정제어설비의 통제하에 후세정을 중지하고 해당 웨이퍼를 후속공정으로 이송토록 하고, 설정값 미만이라면 세정작업을 계속하도록 하며; 측정수단이 DIW파티클계수기일 경우에는 측정파티클수가 설정갯수 이하라면 세정제어설비의 통제하에 후세정을 중지하고 해당 웨이퍼를 후속공정으로 이송토록 하고, 설정갯수를 초과하면 세정작업을 계속하도록 하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 씨엠피후 세정방법.