KR101931969B1 - 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정장치 및 그 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도를 측정하는 온도센서를 설치하고 위치를 조정하는 장치와 그 방법에 관한 것으로, 반도체 웨이퍼 세정장치에서 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(Multi-Station Processing Chamber, MPC) 내 측벽 상단부에 각각 설치되고 제1결합공과 제2결합공이 마련된 브래킷; 상기 브래킷에 형성된 제1결합공에 삽입되어 온도센서와 컨트롤러 사이의 데이터를 송수신하는 케이블을 고정하는 제1고정부재; 상기 브래킷에 형성된 제2결합공에 삽입되어 온도센서를 고정하는 제2고정부재; 상기 제2고정부재 아래에 설치되어 온도센서를 고정 지지하는 위치조정부재; 상기 위치조정부재 단부에 고정 결합되고 위치조정을 위한 레이저빔 투사기와 무선으로 온도를 감지하는 카메라가 구비되어 컨트롤러와 데이터를 송수신하는 온도센서; 상부에 상기 온도센서의 감지위치를 조정하기 위한 위치조정판이 구비되고, 하부에 위치조정판의 작동을 위한 제어용 기판이 일체 결합되며, 상기 멀티 스테이션 프로세싱 챔버의 플래튼에 삽입되어 온도센서의 감지위치를 조정하기 위한 지그; 상기 온도센서에서 촬영된 표면 온도를 복수의 채널로 분리하여 모니터를 통해 그래픽사용자인터페이스(GUI)로 표시하는 웨이퍼 표면 모니터링 시스템이 구비된 컨트롤러를 포함하여 이루어진 것이다. 본 발명은 반도체 웨이퍼 표면으로부터 금속 오염물질과 유기 오염물질을 제거하는 과정에서 화학적인 반응과 마찰에 의하여 웨이퍼 표면이 일정 온도 이상이 되는 것을 실시간으로 인식할 수 있어 웨이퍼의 불량률을 감소시켜 수율을 향상시킨 이점이 있다.

Description

반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정장치 및 그 방법{Method for Monitoring Real-time Semiconductor Wafer Surface Temperature In Wafer Cleaning Apparatus}
본 발명은 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼의 표면 온도를 측정하는 온도센서를 설치하고 위치를 조정하는 장치와 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼 상에 제조되는 반도체 소자의 집적도가 증가됨에 따라 다층 배선 공정이 이루어지고 있다. 따라서 다층 배선 사이의 층간 절연막에 대한 단차가 증가함으로 이에 대한 평탄화 작업이 더욱 중요해지고 있다. 더욱이 웨이퍼 표면을 평탄화하기 위한 제조 기술로서, CMP(Chemical Mechanical Polishing, 화학적 기계 연마)는 웨이퍼를 연마패드(Polishing Pad)의 표면 위에 접촉하도록 한 상태에서 슬러리(Slurry)를 공급하여 웨이퍼 표면을 화학적으로 반응시키면서 플래튼(Platen)과 연마헤드(Polishing Head)를 상대 운동시켜 기계적으로 웨이퍼 표면의 요철부분을 평탄화하는 기술이다.
종래에 CMP 장비를 이용하여 반도체 웨이퍼 표면으로부터 금속 오염물질과 유기 오염물질을 제거하는 과정에서 화학적인 반응과 마찰에 의하여 웨이퍼 표면이 일정 온도 이상이 되면 웨이퍼의 불량에 따른 수율이 현저히 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면을 세정(Wafer Cleaning)하는 기술은 크게 습식 세정과 건식 세정으로 구분된다. 세정 공정은 반도체 웨이퍼 표면 위의 물질을 제거한다는 점에서 식각 공정과 매우 유사하나 그 대상이 웨이퍼 표면에 존재하는 불순물들을 제거한다는 데 그 차이가 있다. 불순물은 필름, 개별 입자 혹은 입자 덩어리, 흡착된 가스 등으로 이루어진 것으로, 이들은 원자, 이온, 분자 등과 같은 물질 특성을 가지고 있다. 전통적인 실리콘 웨이퍼 세정 방법은 대부분 과산화수소(H2O2) 용액을 사용한 화학적 습식 방법이었으나, 많은 화학 물질의 소모와 사용된 물질의 폐기, 그 이후 진행되는 다른 제조 공정과의 비호환성 등으로 인하여 점차 건식 쪽으로 세정 기술의 변화를 가져오게 되었다. 우선 실리콘 웨이퍼의 습식 세정에 대해 살펴보면, 가장 오래 사용되어온 기술이 RCA 세정법으로서, 이는 습식 화학 세정에 사용되는 가장 일반적인 방법이다. RCA 세정에 사용되는 용액은 고순도의 DI(deionized) water와 과산화수소(H2O2), 수산화암모늄(NH4OH), 그리고 염산(HCl) 등으로 이루어져 있다. 이들은 보통 RCA 표준세정-1(SC-1; Standard Clean 1)과 표준세정-2 (SC-2 ; Standard Clean 2)의 두 단계로 구성된다. 제1단계에서는 강한 산화 작용으로 인하여 표면 유기물질들이 산화되어 용해되며, 잔류 금속 불순물(Au, Ag, Cu, Ni, Cd, Zn, Co, Cr 등)도 같이 제거된다. 제2단계에서는 알칼리 이온들(Al3+, Fe3+, Mg2+)과 NH4OH에는 녹지 않는 수산화 물질인 Al(OH)3, Fe(OH)3, Mg(OH)2, Zn(OH)2 및 그때까지 제거되지 않고 잔존하는 물질들이 제거된다. 경우에 따라 제1단계 후에 생성되는 수산화 물질을 효과적으로 제거하기 위하여 묽은 불산(HF) 용액을 사용하기도 한다. 이때, 세정액의 온도 변화는 여러 가지 중요한 효과들을 일으킨다. 즉, 온도가 증가하면 화학 물질들의 반응 속도도 증가하여 약 10℃ 온도 상승에 따라 약 2배 정도의 반응 속도 증가가 일어난다. 뿐만 아니라, 온도 증가는 일반적으로 오염 물질들의 용해도도 증가시켜 세정이 빨리 이루어지게 한다. 반면 온도의 증가는 웨이퍼 표면에 금속 복합물질의 도금 작용을 일으킬 수도 있다. 또한 세정 용액이 웨이퍼 표면에 잘 흡착되어야 세정 작용이 일어난다. 따라서 세정 용액의 웨이퍼 표면 부착 상태는 세정 효과의 향상을 위해 역시 고려해야 할 중요한 요소인 것이다. 고체인 웨이퍼와 액체인 용액의 표면장력이 서로 비슷하거나 고체의 표면장력이 액체보다 더 클 때 고체 표면에서의 액체 부착이 잘 일어난다. 일반적으로 많은 유기 용제들은 무기물 용액에 비해 표면장력이 낮아 웨이퍼에 잘 부착된다. 세정되는 표면의 특성이 친수성(Hydrophilic)인가 소수성(Hydrophobic)인가에 따라서도 용제의 선택과 첨가물의 선택이 달라져야 한다.
한편, 웨이퍼 건조는 오염물질을 성공적으로 제거하기 위한 세정 공정의 중요한 마지막 단계이다. 물이 불순물을 웨이퍼 표면에 그대로 남겨 두고 증발해버리기 전에 강제적으로 물기를 제거해야만 되는 것이다. 일반적으로 사용되는 건조 방법에는 원심분리, 증기건조, 고온물(Hot-DI Water) 건조 등이 있다.
이와 같이 습식 세정은 집적회로 제조 공정에 일반적으로 사용되어온 방법이지만, 웨이퍼 세정과 기타 집적회로 제조 공정들의 조합(Process Integration)에서 나타나는 공정 상호간의 비호환성, 세정되어야 하는 웨이퍼 표면 모형들의 종횡비(Aspect Ratio)의 증가, 화학 용액 속의 불순물 제거의 어려움, 고순도 화학 물질과 DI-Water의 고가격, 사용된 폐기물의 처리 등 많은 문제점들로 인하여 건식 웨이퍼 세정 기술이 빠르게 개발되어 왔다. 건식 세정에서는 오염 물질들이 다음과 같은 과정들에 의해 제거된다. 이외에 증기 세정법도 있는데, 이 방법은 플라즈마나 이온 충돌, 전자, 광자들에 의하여 촉진되는 표면 화학 반응이나 물리적인 방법으로 세정이 이루어지는 건식 세정과는 달리, 세정액을 증발시켜 발생된 증기를 기판 표면에 접촉시켜 오염 물질들을 분리해내는 세정을 말한다. 증기 세정법은 습식 세정에 비하여 건식 세정의 일반적인 장점들을 많이 가지고 있어, 세정액 자체의 잔류에 의한 오염 방지, 정확한 제어, 폐기물 처리용이, 컴퓨터 제어에 의한 안정성, 증기의 종류나 온도, 압력 변화의 다양성 및 In-Situ 공정의 실현 등에서 유리하며, 최근 많이 채택되고 있는 기술이다.
본 발명과 관련된 선행기술로서, 특허문헌 1은 상기 기록하는 단계 이후에 작업물을 프로세싱하는 단계를 더 포함하며, 상기 프로세싱하는 단계는, 상기 작업물을 상기 가열된 플래튼 상에 위치시키는 단계; 미리 결정된 시간의 양을 대기하는 단계; 및 상기 대기하는 단계 이후에 상기 작업물을 프로세싱하는 단계로서, 상기 미리 결정된 시간의 양은, 상기 교정작업물이 상기 미리 결정된 온도에 도달하기 위한 상기 기록된 시간에 기초하여 결정되는 단계를 포함하는 적외선을 사용하는 반도체 작업물들의 온도 측정 방법이 개시되어 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0138194호(2016.12.02. 공개)
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 반도체 웨이퍼 세정장치로 웨이퍼 표면을 세정하는 공정에서 웨이퍼의 표면 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서를 챔버 내에 설치하고 온도센서의 촬영 위치를 레이저빔 투사기와 지그를 이용하여 조정함과 더불어 해당 히트존의 온도가 모니터를 통해 그래픽사용자인터페이스로 표시되도록 한 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼를 연마하는 공정에서 연마패드의 표면 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서를 챔버 내에 설치하고 온도센서의 촬영 위치를 레이저빔 투사기와 지그를 이용하여 조정함과 더불어 해당 히트존의 온도가 모니터를 통해 그래픽사용자인터페이스로 표시되도록 한 것이 다른 목적이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 반도체 웨이퍼 세정장치에서 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(Multi-Station Processing Chamber, MPC) 내 측벽 상단부에 각각 설치되고 제1결합공과 제2결합공이 마련된 브래킷; 상기 브래킷에 형성된 제1결합공에 삽입되어 온도센서와 컨트롤러 사이의 데이터를 송수신하는 케이블을 고정하는 제1고정부재; 상기 브래킷에 형성된 제2결합공에 삽입되어 온도센서를 고정하는 제2고정부재; 상기 제2고정부재 아래에 설치되어 온도센서를 고정 지지하는 위치조정부재; 상기 위치조정부재 단부에 고정 결합되고 위치조정을 위한 레이저빔 투사기와 무선으로 온도를 감지하는 카메라가 구비되어 컨트롤러와 데이터를 송수신하는 온도센서; 상부에 상기 온도센서의 감지위치를 조정하기 위한 위치조정판이 구비되고, 하부에 위치조정판의 작동을 위한 제어용 기판이 일체 결합되며, 상기 멀티 스테이션 프로세싱 챔버의 플래튼에 삽입되어 온도센서의 감지위치를 조정하기 위한 지그; 상기 온도센서에서 촬영된 표면 온도를 복수의 채널로 분리하여 모니터를 통해 그래픽사용자인터페이스(GUI)로 표시하는 웨이퍼 표면 모니터링 시스템이 구비된 컨트롤러를 포함하여 이루어진 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정장치를 제공한 것이 특징이다.
또한, 본 발명에서, 상기 지그는, 상기 위치조정판 가장자리에 360도까지 표시된 각도눈금과, 상기 위치조정판 중심점에서 상하 및 좌우로 일정 간격으로 표시된 좌표눈금과, 상기 제어용 기판에 장착되어 일정 온도로 발열되고 상기 위치조정판 중심점에서 좌우로 일정 간격을 두고 형성된 제1관통공에 관통 설치된 발열체와, 상기 제어용 기판에 장착되어 발열체의 작동을 온 또는 오프시키고 상기 제1관통공 일측에 일정 간격을 두고 각각 형성된 제2관통공에 관통 설치된 온/오프스위치와, 상기 제어용 기판에 장착되어 설정을 초기화하고 상기 위치조정판 가장자리 일측에 형성된 제3관통공에 관통 설치된 리셋스위치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 위치조정부재는 온도센서를 브래킷에 고정시키는 제2고정부재로부터 상하 및 좌우 일정 각도로 위치를 조정할 수 있는 힌지 결합될 수 있다.
또한, 본 발명은, (a) 온도센서에 장착된 레이저빔 투사기를 온시키는 단계; (b) 상기 레이저빔 투사기에서 투사된 빔포인트가 지그의 위치조정판 표면에 표시된 각도눈금 중 설정된 각도눈금에 위치하도록 위치조정부재를 조정하고, 상기 레이저빔 투사기에서 투사된 빔포인트가 지그의 위치조정판 표면에 표시된 좌표눈금 중 설정된 좌표눈금에 위치하도록 위치조정부재를 조정하는 단계; (c) 상기 지그의 히트존에 해당하는 발열체를 작동시키기 위하여 센터스위치와 우 미들스위치 및 우 에지스위치를 온시키거나 또는 센터스위치와 좌 미들스위치 및 좌 에지스위치를 온시키는 단계; (d) 상기 온도센서의 카메라에서 촬영된 지그 표면의 온도를 컨트롤러에 설치된 애플리케이션 형태의 웨이퍼 표면 모니터링 시스템에서 일정 개수의 채널로 분리하여 모니터를 통해 그래픽사용자인터페이스(GUI)로 표시하는 단계; (e) 상기 모니터를 통해 그래픽사용자인터페이스로 표시된 지그의 히트존을 확인하고, 센터, 우 미들, 우 에지에 해당하는 히트존 온도가 일정 온도로 측정되도록 센서 값을 조정하거나 또는 센터, 좌 미들, 좌 에지에 해당하는 히트존 온도가 일정 온도로 측정되도록 센서 값을 조정하는 단계를 포함하여 이루어진 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정방법을 제공한 것이 특징이다.
또한, 본 발명에서, 상기 웨이퍼 표면 모니터링 시스템은 센터, 우 미들, 좌 미들, 우 에지 및 좌 에지에 해당하는 히트존의 온도가 25~120℃이고, 허용범위는 ±1~0.25℃로 측정되도록 조정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼 세정장치로 웨이퍼를 세정하는 공정에서 챔버 내에 웨이퍼 표면 온도를 무선으로 촬영하는 온도센서의 설치와 촬영 위치를 조정할 수 있어 온도센서가 웨이퍼의 세정 중에 표면 온도를 보다 정확하게 감지할 수 있도록 하고, 온도센서에서 감지한 웨이퍼 표면 온도를 복수의 채널로 분리하여 모니터를 통해 가시적으로 표시하며, 반도체 웨이퍼 세정장치에 설치된 복수의 챔버를 일괄적으로 모니터링할 수 있도록 하고, 웨이퍼를 연마하는 공정에서 연마패드의 표면 온도를 무선으로 촬영하는 온도센서의 설치와 촬영 위치를 조정할 수 있어 온도센서가 연마패드의 표면 온도를 보다 정확하게 감지할 수 있으며, 반도체 웨이퍼 표면으로부터 금속 오염물질과 유기 오염물질을 제거하는 과정에서 화학적인 반응과 마찰에 의하여 웨이퍼 표면 또는 연마패드가 일정 온도 이상이 되는 것을 실시간으로 인식할 수 있어 웨이퍼의 불량률을 감소시켜 수율을 향상시킨 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정장치를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치를 조정하기 위한 지그를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서의 측정 각도와 설치 각도를 예시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서의 위치를 조정하는 방법을 예시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서의 그래픽사용자인터페이스를 예시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치를 조정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도를 실시간으로 모니터링하는 시스템을 나타낸 구성도이다.
이하 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정장치에 관한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에서, 브래킷(60)은 반도체 웨이퍼 세정장치(1)에서 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(Multi-Station Processing Chamber, MPC) 내 측벽 상단부에 각각 설치된다. 브래킷(60)에는 온도센서(10)와 연결되어 신호를 송수신하는 케이블이 관통되는 제1결합공(61)과, 온도센서(10)의 고정 지지를 위한 제2결합공(62)이 마련된다.
더욱이 제1고정부재(63)는 브래킷(60)에 형성된 제1결합공(61)에 삽입되어 온도센서(10)와 컨트롤러 사이의 데이터를 송수신하는 케이블을 고정하는 것이다. 또한, 제2고정부재(64)는 브래킷(60)에 형성된 제2결합공에 삽입되어 온도센서(10)를 고정하는 것이다.
또한, 위치조정부재(65)는 제2고정부재(64) 아래에 설치되어 온도센서(10)를 고정 지지하는 것으로, 위치조정부재(65)는 온도센서(10)를 상하 및 좌우로 조정할 수 있도록 힌지로 결합되어 있는 것이 좋다.
도 5에서, 온도센서(10)는 반도체 웨이퍼 세정장치(1)에 설치된 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(Multi-Station Processing Chamber, MPC)(2) 내에 설치된다. 온도센서(10)는 비접촉식 센서로 적외선(iR) 카메라가 적용될 수 있다. 더욱이 온도센서는 다중영역(Multi area)의 온도를 감지하는 것으로, 웨이퍼 표면을 64개 영역(64CH)으로 구분하여 온도를 감지한다. 온도센서(10)는 각 챔버(2) 상부 일측에 설치되어 플래튼(3) 내에 삽입된 웨이퍼(4) 표면 온도를 감지한다. 온도센서(10)는 동작범위가 대략 -30~120도이고, 온도측정범위는 대략 -70~380도이다. 그리고 도 3에서, 온도센서(10)의 측정거리범위는 대략 50~600mm이고, 측정각도는 대략 40~60도이며, 감지대상인 웨이퍼와 온도센서(10)의 설치각도는 대략 60~120도이다. 또한, 온도센서(10)는 이더넷으로 통신을 하고, USB 또는 무선으로 통신할 수 있다. 온도센서(10)는 무선으로 감지된 웨이퍼 표면의 온도 정보데이터를 컨트롤러(30)와 송수신한다.
또한, 도 4에서, 온도센서(10)에는 레이저빔 투사기(12)가 일체 결합된다. 레이저빔 투사기(12)는 위치조정부재(65) 단부에 고정 결합되고 온도센서(10)의 위치조정을 위한 것이다. 더욱이 레이저빔 투사기(12)는 온도센서(10)가 웨이퍼 표면의 온도를 정확하게 인지할 수 있도록 온도센서(10)의 설치와 더불어 촬영 위치를 조정하기 위한 것이다.
도 2에서, 지그(70)는 상부에 온도센서(10)의 감지위치를 조정하기 위한 위치조정판(75)이 구비되고, 하부에 위치조정판(75)의 작동을 위한 제어용 기판(71)이 일체 결합된다. 지그(70)는 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(2) 각각의 플래튼(3)에 삽입되어 온도센서(10)의 감지위치를 조정하기 위한 것이다. 지그(70)는 대략 원반 형상으로, 위치조정판(75) 가장자리에 360도까지 각도눈금(79)이 인쇄되어 표시된다. 그리고 위치조정판(75) 중심점에서 상하 및 좌우로 일정 간격으로 좌표눈금(80)이 인쇄되어 표시된다. 예를 들어, 위치조정판(75) 중심에서 좌측과 우측으로 12칸의 세로줄이 표시되고, 중심에서 상측과 하측으로 7칸의 가로줄이 표시된다. 따라서 좌표눈금(80)은 격자모양으로 상하 및 좌우로 일전 간격으로 배열되어 표시된다. 더욱이 좌표눈금(80)은 위치조정판(75)의 중심점에서 우측과 상측은 +값이고 좌측과 하측은 -값이 될 수 있다.
또한, 발열체(72)는 제어용 기판(71)에 장착되고 제어용 기판(71)의 제어에 의해 일정 온도로 발열되는 것이다. 발열체(72)는 위치조정판(75) 중심점에서 좌우로 일정 간격을 두고 형성된 제1관통공(76)에 관통 설치된다. 발열체(72)는 중심에 해당하는 센터와, 좌측와 우측 가장자리에 해당하는 에지와, 그리고 센터와 에지 사이에 각각 미들로 위치된다. 따라서 발열체(72)는 제어용 기판(71)에 센터 1개, 미들 2개, 에지 2개로 장착되고, 각 발열체(72)는 위치조정판(75)에 형성된 각각의 제1관통공(76) 내에 위치된다. 또한, 온/오프스위치(73)는 제어용 기판(71)에 장착되어 발열체(72)의 작동을 온 또는 오프시킨다. 온/오프스위치(73)는 위치조정판(75)에 형성된 제1관통공(76) 일측에 일정 간격을 두고 각각 형성된 제2관통공(77)에 관통 설치된다. 온/오프스위치(73)는 1개의 센터 발열체, 2개의 미들 발열체 및 2개의 에지 발열체를 각각 온 또는 오프하기 위하여 설치된다. 또한, 리셋스위치(74)는 제어용 기판(71)에 장착되어 설정을 초기화하는 것이다. 리셋스위치(74)는 위치조정판(75) 가장자리 일측에 형성된 제3관통공(78)에 관통 설치된다.
한편, 도 7에서, 본 발명의 온도센서(10)에서 감지된 신호는 증폭기(20)에서 일정 레벨이상으로 증폭하여 출력한다. 증폭기(20)는 온도센서(10)에서 감지된 신호에 포함된 노이즈를 필터링할 수 있도록 한다.
컨트롤러(30)는 증폭기(20)에서 일정 레벨로 증폭된 온도신호를 모니터(40)를 통해 가시적으로 표시한다. 더욱이 컨트롤러(30)에 설치된 웨이퍼 표면 모니터링 시스템(41)은 그래픽사용자인터페이스(GUI)로 이루어진 애플리케이션이다. 웨이퍼 표면 모니터링 시스템(41)은 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(2) 각각의 온도데이터를 모두 표시하거나 또는 각각의 챔버별로 표시하거나 또는 히스토리뷰(History View)나 레코딩뷰(Recording View)로 분류하여 모두 또는 선택적으로 표시한다.
또한, 컨트롤러(30)는 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(2) 중에서 해당 챔버에서 감지된 웨이퍼의 표면온도가 설정된 온도이상이라고 판단되면, 웨이퍼 표면 모니터링 시스템(41)이 모니터(40)를 통해 경보를 함으로써 관리자에 의하여 해당 챔버에 관한 후처리가 이루어지도록 한다. 또한, 컨트롤러(30)는 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(2)별로 온도데이터를 통신망을 통해 공정이상진단장치(50)로 전송한다. 더욱이 컨트롤러(30)는 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(2)로부터 수신된 온도데이터와 더불어 비교 및 분석과 리포팅 정보 등을 DB(31)에 저장한다.
공정이상진단장치(Fault Detection and Classification, FDC) 웨이퍼 표면 모니터링 시스템의 데이터를 실시간으로 수집하고 분석한다. 더욱이 공정이상진단장치(50)는 웨이퍼 표면 모니터링 중에서 발생되는 문제를 적시에 대처할 수 있고, 누적된 데이터의 분석을 통하여 적절한 주기의 PM을 설정하여 설비의 장애를 최소화할 수 있으며, 각기 다른 데이터 간의 상관관계를 파악하고 조합하여 더 정밀한 분석업무를 할 수 있도록 함으로써, 반도체 웨이퍼 세정장치의 무결정 공정이 이루어지도록 한다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정방법에 관하여 도 6의 흐름도를 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 반도체 웨이퍼 세정장치는 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(2)로 대략 12개의 챔버가 하나의 시스템으로 이루어진 것이지만, 이에 한정되지 않는다. 각각의 챔버(2)에는 플래튼(3)에 장착되는 웨이퍼(4)의 표면 온도를 감지하기 위한 온도센서(10)가 설치된다.
온도센서(10)의 설치를 위하여, 각 챔버(2)의 상부 일측에 브래킷(60)이 설치된다. 브래킷(60)에는 제1결합공(61)과 제2결합공(62)이 형성된다. 제1결합공(61)에는 케이블이 배선되고 케이블은 제1고정부재(63)로 고정되어 지지된다. 제2결합공(62)에는 온도센서(10)를 고정하고 지지하기 위한 제2고정부재(64)가 설치된다. 또한, 제2고정부재(64)가 결합된 브래킷(60) 아래에는 온도센서(10)를 고정하고 지지하는 위치조정부재(65)가 설치된다. 위치조정부재(65)는 설치된 온도센서(10)의 위치가 설정된 웨이퍼 표면을 향하도록 조정하는 것으로, 위치조정부재(65)는 상하방향 및 좌우방향으로 꺾이는 구조인 것이 좋다. 온도센서(10)는 수평의 브래킷(60)과 대략 120도로 꺾이는 것이 좋고, 브래킷(60) 저면과 대략 5mm 내외로 설치되는 것이 좋다.
다음으로, 온도센서(10)의 설치가 완료되면, 웨이퍼(4)가 플래튼(3)에 삽입되어 세정공정을 수행하는 동안 온도센서(10)가 웨이퍼 표면을 실시간으로 감지할 수 있도록 위치를 조정한다.
이는 도 6의 흐름도에서, 온도센서(10)에 장착된 레이저빔 투사기(12)를 온(on)시킨다(S1). 그리고 레이저빔 투사기(12)에서 투사된 빔포인트가 지그(70)의 위치조정판(75) 표면에 표시된 각도눈금 중 설정된 각도눈금(79)에 위치하도록 위치조정부재(65)를 조정한다(S2). 예를 들어, 각도눈금(79)은 대략 170도 또는 250도 지점이 될 수 있다. 또한, 레이저빔 투사기(12)에서 투사된 빔포인트가 지그(70)의 위치조정판(75) 표면에 표시된 좌표눈금 중 설정된 좌표눈금(80)에 위치하도록 위치조정부재(65)를 조정한다(S3). 이때, 좌표눈금(80)은 (9, -4) 또는 (-9, -4)이 될 수 있다. 이후, 지그(70)의 히트존에 해당하는 발열체(72)를 작동시킨다. 즉, 센터스위치(73a), 우 미들스위치(73b), 및 우 에지스위치(73c)를 각각 온시켜 해당하는 발열체(72)가 제어용 기판(71)에서 의하여 발열되도록 하거나 또는 센터스위치(73a), 좌 미들스위치(73d), 및 좌 에지스위치(73e)를 각각 온(on)시켜 해당하는 발열체(72)가 제어용 기판(71)의 제어로 각각 발열되도록 한다(S4).
그리고 온도센서(10)의 카메라(11)에서 지그(70) 표면의 온도를 촬영한다(S5). 촬영된 지그(70) 표면의 온도신호는 케이블을 통해 컨트롤러(30)로 전송되고, 컨트롤러(30)에 설치된 애플리케이션 형태의 웨이퍼 표면 모니터링 시스템(41)에서 일정 개수의 채널, 예컨대, 상하 4개 채널과 좌우 16개 채널로 총 64개 채널로 분리하여 모니터(40)를 통해 그래픽사용자인터페이스(GUI)로 표시한다(S6). 더욱이 히트존에서 각각 해당하는 센터채널, 미들채널 및 에지채널을 확인한다. 이때, 히트존의 온도가 25~120℃이고, 허용범위는 ±1℃ 또는 ±0.5℃ 또는 ±0.25℃로 측정되도록 센서 값을 조정한다(S7).
한편, 본 발명의 반도체 웨이퍼 세정장치에서, 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(2)마다 웨이퍼 표면 온도의 측정을 위하여, 지그(70)에 표시된 각도눈금과 좌표눈금을 이용하여 각 챔버(2)에 설치된 온도센서(10)의 촬영 위치를 조정하거나 또는 모든 챔버(2)마다 일률적으로 동일한 각도눈금과 좌표눈금을 이용하여 온도센서(10)의 촬영 위치를 조정할 수 있다. 더욱이 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(2)를 구분하여 해당하는 챔버(2)마다 동일한 각도눈금과 좌표눈금을 이용하여 온도센서(10)의 촬영 위치를 조정할 수도 있을 것이다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1: 반도체 웨이퍼 세정장치 2: 챔버 3: 플래튼 4: 웨이퍼 5: 연마패드 10: 온도센서 11: 카메라 12: 레이저빔 투사기 20: 증폭기 30: 컨트롤러 31: DB 40: 모니터 41: 웨이퍼 표면 모니터링 시스템 50: 공정이상진단장치 60: 브래킷 61: 제1결합공 62: 제2결합공 63: 제1고정부재 64: 제2고정부재 65: 위치조정부재 70: 지그 71: 제어용 기판 72: 발열체 73: 온/오프스위치 74: 리셋스위치 75: 위치조정판 76: 제1관통공 77: 제2관통공 78: 제3관통공 79: 각도눈금 80: 좌표눈금

Claims (5)

  1. 반도체 웨이퍼 세정장치에서 멀티 스테이션 프로세싱 챔버(Multi-Station Processing Chamber, MPC) 내 측벽 상단부에 각각 설치되고 제1결합공과 제2결합공이 마련된 브래킷;
    상기 브래킷에 형성된 제1결합공에 삽입되어 온도센서와 컨트롤러 사이의 데이터를 송수신하는 케이블을 고정하는 제1고정부재;
    상기 브래킷에 형성된 제2결합공에 삽입되어 온도센서를 고정하는 제2고정부재;
    상기 제2고정부재 아래에 설치되어 온도센서를 고정 지지하는 위치조정부재;
    상기 위치조정부재 단부에 고정 결합되고 위치조정을 위한 레이저빔 투사기와 무선으로 온도를 감지하는 카메라가 구비되어 컨트롤러와 데이터를 송수신하는 온도센서;
    상부에 상기 온도센서의 감지위치를 조정하기 위한 위치조정판이 구비되고, 하부에 위치조정판의 작동을 위한 제어용 기판이 일체 결합되며, 상기 멀티 스테이션 프로세싱 챔버의 플래튼에 삽입되어 온도센서의 감지위치를 조정하기 위한 지그;
    상기 온도센서에서 촬영된 표면 온도를 복수의 채널로 분리하여 모니터를 통해 그래픽사용자인터페이스(GUI)로 표시하는 웨이퍼 표면 모니터링 시스템이 구비된 컨트롤러를 포함하여 이루어진, 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지그는,
    상기 위치조정판 가장자리에 360도까지 표시된 각도눈금과,
    상기 위치조정판 중심점에서 상하 및 좌우로 일정 간격으로 표시된 좌표눈금과,
    상기 제어용 기판에 장착되어 일정 온도로 발열되고 상기 위치조정판 중심점에서 좌우로 일정 간격을 두고 형성된 제1관통공에 관통 설치된 발열체와,
    상기 제어용 기판에 장착되어 발열체의 작동을 온 또는 오프시키고 상기 제1관통공 일측에 일정 간격을 두고 각각 형성된 제2관통공에 관통 설치된 온/오프스위치와,
    상기 제어용 기판에 장착되어 설정을 초기화하고 상기 위치조정판 가장자리 일측에 형성된 제3관통공에 관통 설치된 리셋스위치를 포함하는, 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 위치조정부재는 온도센서를 브래킷에 고정시키는 제2고정부재로부터 상하 및 좌우 일정 각도로 위치를 조정할 수 있는 힌지 결합된, 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정장치.
  4. (a) 온도센서에 장착된 레이저빔 투사기를 온시키는 단계;
    (b) 상기 레이저빔 투사기에서 투사된 빔포인트가 지그의 위치조정판 표면에 표시된 각도눈금 중 설정된 각도눈금에 위치하도록 위치조정부재를 조정하고, 상기 레이저빔 투사기에서 투사된 빔포인트가 지그의 위치조정판 표면에 표시된 좌표눈금 중 설정된 좌표눈금에 위치하도록 위치조정부재를 조정하는 단계;
    (c) 상기 지그의 히트존에 해당하는 발열체를 작동시키기 위하여 센터스위치와 우 미들스위치 및 우 에지스위치를 온시키거나 또는 센터스위치와 좌 미들스위치 및 좌 에지스위치를 온시키는 단계;
    (d) 상기 온도센서의 카메라에서 촬영된 지그 표면의 온도를 컨트롤러에 설치된 애플리케이션 형태의 웨이퍼 표면 모니터링 시스템에서 일정 개수의 채널로 분리하여 모니터를 통해 그래픽사용자인터페이스(GUI)로 표시하는 단계;
    (e) 상기 모니터를 통해 그래픽사용자인터페이스로 표시된 지그의 히트존을 확인하고, 센터, 우 미들, 우 에지에 해당하는 히트존 온도가 일정 온도로 측정되도록 센서 값을 조정하거나 또는 센터, 좌 미들, 좌 에지에 해당하는 히트존 온도가 일정 온도로 측정되도록 센서 값을 조정하는 단계를 포함하여 이루어진, 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 웨이퍼 표면 모니터링 시스템은 센터, 우 미들, 좌 미들, 우 에지 및 좌 에지에 해당하는 히트존의 온도가 25~120℃이고, 허용범위는 ±1~0.25℃로 측정되도록 조정하는, 반도체 웨이퍼 세정장치에서 웨이퍼 표면 온도 측정을 위한 온도센서 설치 위치 조정방법.
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