KR100585091B1 - 펌프 이상을 예측할 수 있는 웨이퍼 세정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
펌프의 이상을 미연에 예측하여, 세정 중 펌프가 돌발적으로 정지되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 세정 장치 및 방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 웨이퍼 세정 장치는, 약액이 수용되어 있으며, 웨이퍼가 침지되어 약액에 의해 세정이 진행되는 세정조와, 상기 세정조에서 오버플로우된 약액을 흡입하는 펌프와, 상기 펌프에 의해 흡입된 약액내의 불순물을 여과시키는 필터부와, 상기 필터부에 의해 여과된 약액을 일정 온도로 승온시켜 상기 세정조에 공급하는 히터부, 및 상기 펌프 구동시 동작되며 상기 펌프에 흡입되는 약액의 유량을 연산하여 상기 약액의 유량에 따라 펌프의 이상을 예측하도록 프로그램된 펌프 이상 예측부를 구비한 프로그램이 가능한 로직 제어부 포함한다.
펌프, PLC, 프로그램, 모니터링
Description
도 1은 본 발명의 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 펌프 이상 예측부를 나타낸 블록도이다.
도 3은 펌프 이상 예측 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100 : 웨이퍼 세정 장치 110 : 세정조
120 : 펌프 130 : 필터부
140 : 히터부 150 : PLC
200 : 펌프 이상 예측부
본 발명은 웨이퍼 세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 펌프의 이상을 미리 예측할 수 있는 웨이퍼 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 회로의 집적도가 높아져감에 따라, 여러 종류의 반도체 박막을 다층으로 형성해야 할 필요성이 점차 증대되고 있다. 이에따라, 반도체 소자 제조시, 발생되는 공정 불량을 줄이기 위하여, 각 단위 공정이 완료될 때마다 웨이퍼 표면을 세정하는 공정이 필수적으로 요구되고 있다.
통상적으로 반도체 세정 공정은 세정액 또는 순수(이하, 약액이라 칭함)에 웨이퍼를 침지하여 웨이퍼 표면의 금속 불순물, 유기 오염물질, 또는 표면 피막등을 제거하는 공정이다.
이러한 세정 공정이 진행되는 세정 장치는 크게, 웨이퍼가 침지되는 세정조 및 세정조에 약액을 흡입하는 펌프를 포함한다. 펌프 내부에는 약액을 실질적으로 흡입할 수 있도록 벨로우즈(bellow)축이 구비되어 있으며, 벨로우즈축 양측에는 벨로우즈축의 움직임에 따라 턴온되는 좌우 센서가 구비된다. 종래에는 좌우 센서의 온/오프(on/off)되는 간격(시간차)에 의하여 펌프의 동작이 정상인지 아니면 이상이 있는지를 판단하였다. 종래의 세정 장치는 좌우 센서의 턴온 간격이 예정된 시간 이상 또는 이하인 경우, 펌프에 이상이 발생하였다고 판단하고 펌프의 구동 및 웨이퍼 세정 장치의 구동을 중단한다.
그러나, 종래와 같이 펌프에 이상 발생시, 웨이퍼 세정 장치가 돌발적으로 중단되면, 웨이퍼들이 세정조 내에 머문 상태에서 공정이 멈춰지므로, 약액내에 잔류하는 불순물들이 웨이퍼 표면에 재흡착될 수 있고, 세정 장치에서 습식 식각이 진행되는 경우 원하는 식각량을 얻을 수 없다. 이로 인하여, 웨이퍼의 불량을 초래하게 된다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 펌프의 이상을 미연에 예 측하여, 세정 중 펌프가 돌발적으로 정지되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 세정 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 웨이퍼 세정 장치에 의한 세정 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 웨이퍼 세정 장치는 약액이 수용되어 있으며, 웨이퍼가 침지되어 약액에 의해 세정이 진행되는 세정조와, 상기 세정조에서 오버플로우(overflow)된 약액을 흡입하는 펌프, 및 상기 펌프의 구동과 동시에 구동되며, 펌프에 흡입되는 약액의 유량을 프로그램에 의하여 연산하여 펌프 교체 시점을 예측하는 펌프 이상 예측부를 포함한다.
이러한 웨이퍼 세정 장치는 상기 펌프의 구동을 제어하는 프로그램이 가능한 로직 제어부를 더 포함하며, 상기 펌프 이상 예측부는 상기 프로그램이 가능한 로직 제어부에 내장될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치는, 약액이 수용되어 있으며 웨이퍼가 침지되어 약액에 의해 세정이 진행되는 세정조와, 상기 세정조에서 오버플로우된 약액을 흡입하는 펌프와, 상기 펌프에 의해 흡입된 약액내의 불순물을 여과시키는 필터부와, 상기 필터부에 의해 여과된 약액을 일정 온도로 승온시켜 상기 세정조에 공급하는 히터부, 및 상기 펌프 구동시 동작되며 상기 펌프의 동작에 따라 펌프에 흡입되는 약액의 유량을 연산하여 상기 약액의 유량에 따라 펌프의 이상을 예측하도록 프로그램된 펌프 이상 예측부를 구비한 프로그램이 가능한 로직 제 어부 포함한다.
상기 펌프는, 좌우 움직임에 따라 약액을 흡입하는 벨로우즈축과, 상기 펌프의 좌우 양측에 각각 설치되며 벨로우즈축의 근접될 때마다 구동되는 센서를 포함할 수 있다.
상기 펌프 이상 예측부는, 상기 좌우 센서의 1회 스트로크 시간을 측정하는 타이머와, 상기 타이머에 의하여 측정된 1회 스트로크 시간에 따라 1분당 스트로크 회수를 연산하는 제 1 연산부 및 상기 제 1 연산부의 결과에 따라 1분당 유량을 연산하는 제 2 연산부를 포함하는 연산부, 및 상기 연산부에서 산출된 1분당 펌프에 흡입되는 유량과, 펌프의 유량 설정치를 비교하여, 상기 펌프 이상을 예측하는 비교부를 포함한다. 이때, 상기 펌프의 유량 설정치는, 펌프의 정상 동작시 최소로 흐를 때의 유량보다 5 내지 10% 이상 큰 값일 수 있다.
이때, 상기 세정조는 상기 약액이 수용되고 웨이퍼가 침지되는 내조와, 상기 내조의 외곽에 둘러싸여 있으며, 내조에서 오버플로우된 약액을 상기 펌프로 전달하는 외조로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 견지에 따른 웨이퍼 세정 방법은, 먼저, 펌프를 구동하여 세정조에서 오버플로우된 약액을 흡입한다. 상기 펌프의 구동에 의하여 1분당 펌프에 펌핑되는 약액의 유량을 연산한다. 이때, 상기 연산된 1분당 펌핑되는 약액의 유량과 설정된 펌프의 1분당 펌핑되는 유량치를 비교하여, 상기 연산된 1분당 펌핑되는 약액의 유량이 설정된 유량치보다 작으면 작업자에게 펌프의 이상을 알리고 현재의 세정 공정을 마친 후 펌프를 교체하고, 그렇지 않으면 후속의 세정 공정 을 진행한다.
상기 1분당 펌프에 펌핑되는 약액의 유량을 연산하는 단계는, 상기 펌프 구동과 동시에, 펌프내의 센서들의 1회 스트로크 시간을 측정하는 단계와, 상기 1회 스트로크 시간을 근거로 하여, 1분당 스트로크 회수를 연산하는 단계와, 상기 1분당 스트로크 회수 및 펌프 고유의 1회 스트로크당 펌핑되는 유량의 곱으로, 1분당 펌핑되는 약액의 유량을 산출하는 단계를 포함한다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 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.
도 1은 본 발명의 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 펌프 이상 예측부를 나타낸 블록도이다. 도 3은 펌프 이상 예측 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 1을 참조하여, 웨이퍼 세정 장치(100)는 세정조(110), 펌프(120), 필터부(130) 및 히터부(140)로 구성되는 순환 시스템이다. 또한, 본 실시예의 웨이퍼 세정 장치(100)는 펌프(120)의 구동 및 웨이퍼 세정 장치의 구동을 제어하는 프 로그램이 가능한 로직 콘트롤러(programmable logic controller:150, 이하 PLC)를 포함하고, PLC(150)내에 펌프(120) 이상을 미연에 예측, 방지할 수 있도록, 펌프 이상 예측부(150)가 설치된다.
이러한 웨이퍼 세정 장치의 구성을 보다 상세히 설명하면, 먼저, 세정조(110)는 내조(110a) 및 내조(110a)를 둘러싸는 외조(110b)로 구성된다. 내조(110a)에는 세정이 진행될 다수의 웨이퍼(10)들이 침지되며, 외조(110b)는 내조(110a)에서 오버플로우된 약액이 수용된다. 즉, 외조(110b)에 오버플로우된 약액은 웨이퍼를 이미 세정시킨 약액으로, 일부 불순물들을 포함할 수 있다.
펌프(120)는 외조(110b)로 오버플로우된 약액을 흡입한다. 이러한 펌프(120)는 외조(110b)내의 약액을 흡입하기 위한 벨로우즈축(122)과, 벨로우즈축(122) 양측 각각에 설치되는 센서(124a,124b)를 포함한다. 이들 센서(124a,124b)는 벨로우축(122)의 좌우 방향 움직임에 의하여 동작된다. 즉, 벨로우즈축(122)이 좌측 방향으로 쉬프트되는 경우 좌측 센서(124a)가 구동되고, 우측 방향으로 쉬프트되는 경우 우측 센서(124b)가 구동된다.
필터부(130)는 펌프(120)로부터 흡입된 약액의 불순물을 여과시킨다.
히터부(140)는 여과된 약액을 최적의 세정 효과를 발휘할 수 있는 온도까지 히팅시키는 역할을 하며, 히터부(140)에 의하여 승온된 약액은 다시 세정조(110)의 내조(110a)로 공급된다.
한편, PLC(150)는 펌프(120)의 구동 및 웨이퍼 세정 장치(100)의 구동 전반을 제어하며, PLC(150)내에는 펌프(120)내에 펌핑되는 유량을 연산하여, 펌프(120)의 이상 여부를 예측, 판단하는 프로그래밍 가능한 펌프 이상 예측부(200)를 포함한다.
펌프 이상 예측부(200)는 펌프(120)의 동작에 의하여 구동되는 가상의 유량 연산 프로그램으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 타이머(210), 연산부(220), 비교부(230) 및 저장부(240)를 포함한다.
타이머(210)는 펌프(120)의 좌우 센서(124a,124b)의 1회 스트로크(stroke) 시간을 측정한다. 여기서, 스트로크라 함은 좌측 센서(124a, 혹은 우측 센서)가 오프된다음 우측 센서(124b, 혹은 좌측 센서)가 온 되는 간격(시간차)을 나타내고, 상기 타이머(210)는 1회 스트로크시 소요되는 시간을 측정한다.
연산부(220)는 분(minute)당 스트로크 회수 측정부(223)와 분당 유량 측정부(225)를 포함한다. 분당 스트로크 회수 측정부(223)는 타이머(210)에 의하여 측정된 1회 스트로크 시간에 의거하여 1분당 총 몇 회 스트로크가 진행되는지 연산한다. 분당 유량 측정부(225)는 상기 연산된 1분당 스트로크 회수에 의하여 1분당 펌핑되는 약액의 유량을 측정한다. 통상, 펌프(120)는 1회 스트로크당 펌핑 유량이 설정되어 있으므로, 분당 유량 측정부(225)는 설정되어 있는 1회 스트로크당 펌핑 유량과 분당 스트로크 회수의 곱으로, 분당 펌핑 유량을 측정한다.
비교부(230)는 정상 펌프 구동시 설정치와 상기 분당 유량 측정부(156)에서 측정된 분당 펌핑 유량을 비교한다. 이때, 정상 펌프 구동시 설정치는 저장부(240)에 미리 저장되어 있으며, 저장부(240)에는 이외에도 타이머(210) 및 연산부(220)에서 측정된 데이터가 저장되어 있을 수 있다.
이러한 웨이퍼 세정 장치(100)는 펌프 이상시 작업자에게 이상을 알려주는 알람(도시되지 않음)이 설치되어 있다.
이와같은 구성을 갖는 웨이퍼 세정 장치는 다음과 같은 동작을 수행한다.
소정의 약액이 수용되어 있는 내조(110a)에 웨이퍼(10)가 침지되어, 세정 공정이 진행된다. 이때, 내조(110a)에는 지속적으로 불순물이 없는 약액이 공급되면서, 반응을 마친 약액은 외조(110b)로 오버플로우된다. 외조(110b)로 오버플로우된 약액은 펌프(120)내 벨로우즈축(122)의 좌우 연동에 의하여 펌프(120)로 흡입되어 진다.
이때, PLC(150)내의 펌프 이상 예측부(200)는 펌프(120)의 구동과 함께 동작되며, 그 동작은 도 3의 흐름도를 통하여 설명한다.
먼저, 펌프(120)의 구동에 따라, 벨로우즈축(122)이 좌우 방향으로 움직이게 되면, 좌우 센서(124a,124b)가 선택적으로 구동되고, 펌프 이상 예측부(200)내의 타이머(210)는 좌우 센서(124a,124b)의 선택적 구동에 의하여 1회당 스트로크 시간을 측정한다(S1).
1회 스트로크 시간이 측정되면, 연산부(220)의 분당 스트로크 회수 측정부(223)에서 상기 측정된 시간을 토대로 1분당 스트로크 회수를 측정한다(S2). 즉, 분당 스트로크 회수는 60초를 1회 스트로크 시간으로 나눈 값이다.
그 다음, 연산된 분당 스트로크 회수에 의하여 1분당 펌핑 유량을 연산한다(S3). 상술한 바와 같이, 대부분의 펌프(120)들은 1회 스트로크시 펌핑되는 유량이 설정되어 있으므로, 상기 연산된 1분당 스트로크 회수와 설정된 1회 스 트로크시 펌핑 유량의 곱으로 1분당 펌핑 유량을 연산한다.
그후, 비교부(158)에서, 분당 펌핑 유량과 설정치를 비교한다. 설정치는 펌프(120)의 정상 동작시 가장 적게 펌핑되는 유량 보다 약간 큰 값, 예를 들어 5 내지 10% 정도 큰 값으로 설정된다. 이때, 설정치를 최소 펌핑 유량보다 5 내지 10% 이상 크게 설정하는 것은, 펌프(120)에 이상이 발생되었다고 작업자에게 경고하고 현재 진행중인 세정을 마무리 할 수 있도록 일종의 마진을 부여하기 위함이다.
즉, 비교부(158)는 분당 펌핑 유량이 설정치 보다 같거나 소정치만큼 작은 경우, 펌프(120)에 리크 등과 같은 이상이 발생되었음을 예측하고, 알람(도시되지 않음)을 동작시킨다(S5). 그후, 현재 상태의 세정 공정을 마친 다음, 다음 세정 공정에 진입하기 전에, 펌프(120)를 교체 또는 수리한다. 이때, 설정치가 최소 펌핑 유량보다 소정치만큼 크므로, 현재 단계의 세정 공정을 마칠수 있는 여유가 있다. 또한, 상기 펌핑 이상 예측부(200)는 펌프(120)의 구동과 동시에 지속적으로 동작되므로, 펌프(120)에 흡입되는 유량을 지속적으로 모니터링할 수 있다. 이에따라, 펌프(120)의 이상 및 교체 시기를 용이하게 예측할 수 있으며, 돌발적인 고장을 방지할 수 있다.
한편, 측정된 분당 펌핑 유량이 설정치 이상인 경우, 펌프(120)에 이상이 없는 것으로 판정하여, 정상 동작을 실시한다(S7).
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 웨이퍼 세정 장치내에 펌프의 구동에 따라 동작되어 펌프에 흡입되는 유량을 연산 예측하는 프로그램 인 펌프 이상 예측부를 설치한다.
이러한 펌프 이상 예측부에 의하여 펌프 동작중 펌프의 리크 등으로 인한 이상을 예측하여, 펌프 교체 시기를 예측한다. 더욱이, 지속적인 펌프 모니터링에 의하여, 펌프가 세정 공정중 중단되는 현상을 방지할 수 있어, 펌프 이상으로 인한 세정 중단시 발생되는 웨이퍼 역 오염 현상 및 과도 식각 문제를 해결할 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 (16)
- 약액이 수용되어 있으며, 웨이퍼가 침지되어 약액에 의해 세정이 진행되는 세정조;상기 세정조에서 오버플로우된 약액을 흡입하는 펌프; 및상기 펌프의 구동과 동시에 구동되며, 펌프에 흡입되는 약액의 유량을 프로그램에 의하여 연산하여 펌프 교체 시점을 예측하는 펌프 이상 예측부를 포함하며,상기 펌프 이상 예측부는, 타이머와, 상기 타이머에 의하여 측정된 시간에 따라 1분당 펌프에 흡입되는 유량을 연산하는 연산부, 및 상기 연산부에서 산출된 1분당 펌프에 흡입되는 유량과 펌프의 유량 설정치를 비교하여, 상기 펌프 이상을 예측하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 펌프의 구동을 제어하는 프로그램이 가능한 로직 제어부를 더 포함하며,상기 펌프 이상 예측부는 상기 프로그램이 가능한 로직 제어부에 내장되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 펌프는,좌우 움직임에 따라 약액을 흡입하는 벨로우즈축; 및상기 펌프의 좌우 양측에 각각 설치되며 벨로우즈축의 근접될 때마다 구동되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 연산부는,상기 타이머에 의하여 측정된 1회 스트로크 시간에 따라 1분당 스트로크 회수를 연산하는 제 1 연산부; 및상기 제 1 연산부의 결과에 따라 1분당 유량을 연산하는 제 2 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 펌프의 유량 설정치는, 펌프의 정상 동작시 최소로 흐를때의 유량보다 5 내지 10% 이상 큰 값인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 펌프에 의하여 흡입된 약액을 여과하는 필터부, 및상기 필터부를 통과한 약액을 일정 온도로 상승시켜 상기 세정조에 재공급하는 히터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 약액이 수용되어 있으며, 웨이퍼가 침지되어 약액에 의해 세정이 진행되는 세정조;상기 세정조에서 오버플로우된 약액을 흡입하는 펌프;상기 펌프에 의해 흡입된 약액내의 불순물을 여과시키는 필터부;상기 필터부에 의해 여과된 약액을 일정 온도로 승온시켜 상기 세정조에 공급하는 히터부; 및상기 펌프 구동시 동작되며 상기 펌프의 동작에 따라 펌프에 흡입되는 약액의 유량을 연산하여 상기 약액의 유량에 따라 펌프의 이상을 예측하도록 프로그램된 펌프 이상 예측부를 구비한 프로그램이 가능한 로직 제어부 포함하며,상기 펌프 이상 예측부는, 타이머와, 상기 타이머에 의하여 측정된 시간에 따라 1분당 펌프에 흡입되는 유량을 연산하는 연산부, 및 상기 연산부에서 산출된 1분당 펌프에 흡입되는 유량과 펌프의 유량 설정치를 비교하여, 상기 펌프 이상을 예측하는 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 펌프는,좌우 움직임에 따라 약액을 흡입하는 벨로우즈축; 및상기 펌프의 좌우 양측에 각각 설치되며 벨로우즈축의 근접될 때마다 구동되는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 삭제
- 제 8 항에 있어서, 상기 펌프의 유량 설정치는, 펌프의 정상 동작시 최소로 흐를때의 유량보다 5 내지 10% 이상 큰 값인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 세정조는,상기 약액이 수용되고 웨이퍼가 침지되는 내조와,상기 내조의 외곽에 둘러싸여 있으며, 내조에서 오버플로우되는 약액을 상기 펌프로 전달하는 외조를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
- 펌프를 구동하여 세정조에서 오버플로우하는 약액을 흡입하는 단계;상기 펌프의 구동에 의하여 1분당 펌프에 펌핑되는 약액의 유량을 연산하는 단계; 및상기 연산된 1분당 펌핑되는 약액의 유량과 설정된 펌프의 1분당 펌핑되는 유량치를 비교하여, 상기 연산된 1분당 펌핑되는 약액의 유량이 설정된 유량치보다 작으면 작업자에게 펌프의 이상을 알리고 현재의 세정 공정을 마친 후 펌프를 교체하고, 그렇지 않으면 후속의 세정 공정을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 1분당 펌프에 펌핑되는 약액의 유량을 연산하는 단계는,상기 펌프 구동과 동시에, 펌프내의 센서들의 1회 스트로크 시간을 측정하는 단계;상기 1회 스트로크 시간을 근거로 하여, 1분당 스트로크 회수를 연산하는 단계; 및상기 1분당 스트로크 회수 및 펌프 고유의 1회 스트로크당 펌핑되는 유량의 곱으로, 1분당 펌핑되는 약액의 유량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 설정된 펌프의 1분당 펌핑되는 유량치는 펌프의 정상 동작시 최소로 흐를때의 유량보다 5 내지 10% 이상 큰 값인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제 3 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 타이머는 상기 펌프 좌우 양측의 센서의 1회 스트로크 시간을 측정하는 웨이퍼 세정 장치.
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