KR102217638B1 - 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치와 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 종류 및 재질에 관계없이 웨이퍼 표면의 오염물을 샘플링할 수 있는 장치와 그 방법에 관한 것이다. 본 발명은 샘플링 스테이지와, 샘플링 노즐, 샘플링 용액 주입부, 오염물 이동부, 노즐 이송부 및 반전기를 포함하며, 상기 구성에 따라 본 발명은 소수성 웨이퍼의 표면에 부착된 메탈 오염물질 뿐 아니라 친수성 웨이퍼의 표면에 부착된 이온성 오염물질도 샘플링할 수 있고, 또한, 웨이퍼의 전면뿐만 아니라, 웨이퍼의 측면 및/또는 후면의 오염물질을 샘플링 및 포집하여 분석되도록 함으로써, 교차 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치 및 방법{Apparatus and method for scanning the contaminant of the wafer surface}

본 발명은 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치와 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 종류 및 재질에 관계없이 웨이퍼 표면의 오염물을 샘플링할 수 있는 장치와 그 방법에 관한 것이다.

가전, 모바일 기기 등 정보처리 속도의 향상 및 고도화에 따라 시간이 갈수록 반도체 회로가 고집적화되고 패턴이 미세화되고 있다. 종래에는 반도체 소자 생산 공정에서 대기질 관점으로 오염물질을 관리하였으나, 상술한 바와 같은 반도체 회로의 고집적화 및 미세화에 따라 극미량 농도의 오염물질도 반도체 디바이스의 성능 및 수율에 지대한 영향을 미치게 되었다.

이에 따라 웨이퍼 표면의 오염물질 모니터링은 반도체 디바이스 생산 공정에 있어서 매우 중요한 과제로 대두되고 있다.

특히, NH4+, Cl-와 같은 이온성분의 경우 공정 시 사용되는 케미컬로부터 웨이퍼 표면에 잔류하게 될 뿐만 아니라, 공기 중에서 오염되어 표면에 잔류하게 되기도 한다. 이러한 이온성 오염물질은 전도성을 가지고 있기 때문에 관리 수준 이상 존재시 더욱 심각한 영향을 미치기 때문에, 매우 낮은 농도 관리가 필요하다.

또한 현재는 이러한 문제로 제품의 불량이 발생할 경우 불량이 발생한 이후에 원인 파악이 진행됨에 따라 원인 파악까지 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 따라서 하나의 원인으로 동일 다발적으로 발생됨에 따라 생산 수율이 극도로 저하되는 문제가 있다.

종래에는 이러한 이온성 오염물질을 분석하기 위해 작업자가 초순수를 이용하여 웨이퍼 표면을 샘플링하고 이를 회수하여 수동으로 분석하였다. 이러한 수동 방식은 작업자의 숙련 정도에 따라 신뢰도가 크게 차이나며, 웨이퍼의 핸들링 과정에서 또 다른 오염이 발생되고, 실시간 데이터 확보가 어렵다는 단점이 있다.

또한, 이와 유사한 기술로 웨이퍼 상의 금속성 오염물질을 자동 분석하는 장치가 국내등록특허 제 10-1581376호("기판 오염물 분석 장치 및 이를 이용한 오염물 분석 방법")에 개시된 바 있다.

그러나, 상기 선행문헌에 개시된 기술은 웨이퍼 표면에 흡착된 금속성 오염물질 분석을 위한 것이므로, 불산(HF;hydrofluoric acid)을 이용하여 웨이퍼 표면을 코팅하고 있는 산화막을 제거하는 기상분해 유닛이 구비되고 있으며, 또한 금속 성분 분석을 위한 원자흡광분석(Atomicabsorption spectroscopy), 유도결합질량분석(ICP-mass spectroscopy) 등을 이용하여 분석하고 있다. 불산으로의 산화막 처리로 인하여 wafer상에 다량의 불산으로 역오염이 되기 때문에 wafer 상의 F- 이온을 포함한 이온성 성분들의 성분 변화로 인하여 이온성 오염성분에 대한 정확한 측정이 어렵다.

따라서, 상기 종래기술은 이온성 오염물을 포집 및 분석하기에는 적합하지 않은 문제가 있다.

아울러, 상기 종래기술은 웨이퍼의 전면(frontside)의 오염물질만을 분석할 뿐 웨이퍼의 측면(side) 및 후면(backside)의 오염물질은 분석하지 않고 있어, 분석을 위한 웨이퍼가 샘플링 스테이지에 로딩되거나 이송 로봇에 의해 이송되는 과정에서 오염되는 교차 오염(cross contamination)이 발생하게 되는 문제가 있다.

또한, 선행문헌으로 국내등록특허 제 10-1970338호("스피닝 방식의 웨이퍼 표면 분석 장치 및 방법")가 있는데, 스피닝 방식의 경우 웨이퍼 전면에 걸친 평균 측정 결과를 신속하게 보는 장점은 있으나, 웨이퍼 국부 진단 어렵다는 문제점이 있었다. 정확한 오염 진단을 위해서는 국부 표면 분석이 필요하며, 이에, 신속하면서도 국부 표면 분석 가능한 시스템 개발이 필요했다.

상술한 종래의 문제점들을 보완하기 위하여 신속한 샘플링을 통한 농도 관리와 불량 원인 진단을 위한 웨이퍼 표면 오염 분석을 할 수 있는 시스템 개발의 필요성이 대두되었다.

국내등록특허 제 10-1581376호(2015.12.23.) 국내등록특허 제 10-1970338호(2019.04.12.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치 및 방법은 소수성 웨이퍼의 표면에 부착된 메탈 오염물질 뿐 아니라 친수성 웨이퍼의 표면에 부착된 이온성 오염물질도 샘플링할 수 있는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 웨이퍼 표면을 전면으로 샘플링 하는 방식과, 웨이퍼 표면의 일부분을 스캔하는 방식을 모두 적용하고, 이를 복합적으로 이용할 수 있어 웨이퍼 표면 상의 오염원을 보다 효율적으로 규명할 수 있는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 웨이퍼의 전면뿐만 아니라, 웨이퍼의 측면 및/또는 후면의 오염물질을 샘플링 및 포집하여 분석되도록 함으로써, 교차 오염을 방지할 수 있는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법은 웨이퍼 표면에 존재하는 오염물 분석을 위해 웨이퍼를 샘플링하는 방법으로서, 제어기가 샘플링 대상 웨이퍼의 공정, 상기 웨이퍼의 종류, 상기 웨이퍼의 재질, 웨이퍼 막질 종류, 막질 특성, 샘플링 위치, 샘플링 종류 중 적어도 하나의 정보를 수신하여, 웨이퍼 샘플링을 준비하는 준비단계, 상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 통해 상기 웨이퍼의 표면을 샘플링하는 샘플링 단계, 상기 제어기가 오염물 이동부를 통해 샘플링 용액에 용해된 오염물을 분석기로 이동시키는 오염물 이동단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 준비단계는, 상기 제어기가 상기 웨이퍼의 종류 및 상황에 따라 웨이퍼의 샘플링 범위를 지정하는 웨이퍼 샘플링 범위 지정 단계와, 상기 제어기가 샘플링 종류에 따라 웨이퍼의 샘플링 방식을 결정하는 웨이퍼 샘플링 방식 지정 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샘플링 단계는, 상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 통해 상기 웨이퍼의 표면 전면을 샘플링하는 전면 샘플링 단계를 포함하며, 상기 전면 샘플링 단계에서 상기 제어기는 상기 샘플링 노즐을 상기 웨이퍼의 표면에서 일정 간격 이격시키고, 노즐 팁에서 상기 웨이퍼의 표면 상에 샘플링 용액을 분사시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샘플링 단계는, 상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼의 전면을 샘플링하는 전면 샘플링 단계를 포함하며, 상기 전면 샘플링 단계에서 제어기는 샘플링 용액이 상기 노즐 팁에 맺히고 상기 웨이퍼 표면에 접촉된 상태에서 상기 샘플링 노즐이 상기 웨이퍼의 표면 상을 일정 간격 이격되어 이동하도록 하고, 상기 샘플링 노즐 내부에 음압을 이용하여 샘플링 용액을 응집시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샘플링 단계는, 상기 전면 샘플링 단계에 선행되고, 상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼의 국부를 샘플링하는 국부 샘플링 단계를 더 포함하고, 상기 국부 샘플링 단계에서 제어기는 샘플링 용액이 상기 노즐 팁에 맺히고 상기 웨이퍼 표면에 접촉된 상태에서 상기 샘플링 노즐이 상기 웨이퍼의 표면 상을 일정 간격 이격되어 이동하도록 하고, 상기 샘플링 노즐 내부에 음압을 이용하여 샘플링 용액을 응집시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오염물 이동단계는, 상기 국부 샘플링 단계 이후 및 상기 전면 샘플링 단계 이후에 각각 한번씩 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.

또한, 상기 샘플링 단계에 후행되며, 상기 제어기가 상기 웨이퍼의 표면을 세정하는 세정 단계 및 상기 제어기가 상기 웨이퍼의 표면을 건조시키는 건조 단계가 더 포함되고, 상기 세정단계 및 상기 건조단계는, 상기 제어기가 상기 샘플링 단계에서 사용되는 상기 샘플링 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼의 표면을 세정 및 건조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세정단계는, 상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 상기 샘플링 스테이지의 표면에서 일정 간격 이격시키고, 노즐 팁에서 상기 샘플링 스테이지의 표면 상에 초순수, Hot UPW, IPA 중 적어도 어느 하나인 세척 용액을 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 건조단계는, 상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 상기 샘플링 스테이지의 표면에서 일정 간격 이격시키고, 노즐 팁에서 상기 샘플링 스테이지의 표면 상에 불활성 기체를 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 샘플링 단계와, 상기 세정 단계와, 상기 건조 단계 중 적어도 어느 하나의 단계에 선행되며, 상기 제어기가 상기 회수콘 및 상기 회수콘의 외측에 설치된 추가 벽면을 상하 운동시키는 토출유로 가변 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 준비단계에 후행되어 상기 웨이퍼의 샘플링되는 면을 반전시키는 반전부가 상기 웨이퍼의 후면이 위를 향하도록 상기 웨이퍼를 뒤집는 반전 단계;를 더 포함하고, 상기 반전 단계는, 상기 제어기가 상기 반전부의 기둥을 이동시키는 기둥 구동부를 통해 암과 연결된 상기 기둥을 상하 이동 시키거나 또는 상기 기둥을 회전시켜 상기 웨이퍼의 위치를 변화시키는 웨이퍼 이동 단계, 상기 제어기가 상기 암에 구비되어 상기 웨이퍼와 결합하는 그립부를 통해 상기 웨이퍼의 샘플링 면이 반전되도록 상기 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼 반전 단계 및 상기 제어기가 상기 기둥 구동부를 통해 상기 웨이퍼가 상기 샘플링 스테이지 상에 로딩되는 웨이퍼 재로딩 단계를 포함하고, 상기 반전단계에 후행되어 상기 노즐 위치단계와, 샘플링 용액 주입단계와, 상기 샘플링 단계가 진행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치는 웨이퍼가 로딩되는 샘플링 스테이지, 일단에 노즐 팁이 형성되고, 웨이퍼의 표면에 웨이퍼 샘플링을 위한 샘플링 용액을 분사 또는 접촉시키는 샘플링 노즐, 상기 샘플링 노즐의 타단과 연결되어 상기 샘플링 노즐에 샘플링 용액을 주입하는 샘플링 용액 주입부, 샘플링 용액에 용해된 오염물을 회수 및 보관하는 오염물 이동부, 상기 샘플링 노즐을 이송하는 노즐 이송부, 상기 웨이퍼의 공정, 상기 웨이퍼의 종류, 상기 웨이퍼의 재질, 샘플링 위치, 및 샘플링 종류 중 적어도 하나의 정보를 외부로부터 수신하여 수신된 정보를 기반으로 샘플링 용액 주입부와, 상기 노즐 이송부를 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오염물 이동부는 상기 웨이퍼의 가장자리에 위치하여 샘플링 용액과 샘플링 용액에 용해된 오염물을 보관하는 회수콘을 포함하고, 상기 회수콘의 외측에 추가 벽면이 1개 이상 설치되며, 상기 추가 벽면과 상기 회수콘의 외면으로 둘러싸인 공간을 2개 이상 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐 이송부는, 상기 샘플링 노즐의 위치 변경을 위하여 지면에 수직한 기둥 형상인 세로축 및 상기 세로축과 수직하게 연결되는 가로축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 웨이퍼가 샘플링되는 면을 반전시키는 반전부;를 더 포함하고, 상기 반전부는, 일단에 상기 웨이퍼 둘레의 적어도 한 부분을 파지하는 그립(grip)부가 구비되는 암, 상기 암의 타단과 연결되고 지면에 수직으로 형성되는 기둥, 상기 그립부 또는 상기 암을 회전시켜 상기 웨이퍼의 후면이 위를 향하도록 상기 웨이퍼를 상하 반전시키는 반전 구동부 및 상기 기둥을 상하 방향으로 이동시키거나 좌우 방향으로 회전시키는 기둥 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치 및 방법은 소수성 웨이퍼의 표면에 부착된 메탈 오염물질 뿐 아니라 친수성 웨이퍼의 표면에 부착된 이온성 오염물질도 샘플링할 수 있는 효과가 있다.

또한, 웨이퍼 표면을 전면으로 샘플링 하는 방식과, 웨이퍼 표면의 일부분을 스캔하는 방식을 모두 적용하고, 이를 복합적으로 이용할 수 있어 웨이퍼 표면 상의 오염원을 보다 효율적으로 규명할 수 있는 효과가 있다.

또한, 웨이퍼의 전면뿐만 아니라, 웨이퍼의 측면 및/또는 후면의 오염물질을 샘플링 및 포집하여 분석되도록 함으로써, 교차 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링장치의 전체 구성을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 샘플링 노즐과 샘플링 용액 주입부, 오염물 이동부의 관계를 도시한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 회수콘과 추가 벽면을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 노즐 이송부를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 측면 샘플링 과정을 도시한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 반전부의 기둥 구동부를 도시한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 반전부의 반전 구동부를 도시한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 준비단계를 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 샘플링 단계를 도시한 순서도이다.
도 11는 본 발명의 반전단계를 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하로, 도 1을 참조하여 본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)의 기본 구성에 대해 설명한다.

본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)은 샘플링 스테이지(100)를 포함할 수 있다. 샘플링 스테이지(100)는 표면의 오염물을 샘플링하고자 하는 샘플링 대상 웨이퍼(w)가 로딩 되는 구성이다. 도 1에 도시된 것처럼, 샘플링 스테이지(100)는 웨이퍼(w)가 안착될 수 있도록 상면이 평평하게 형성되며, 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 웨이퍼(w)는 이송 로봇에 의해 자동 이송되거나 작업자에 의해 직접 샘플링 스테이지(100) 상에 놓일 수 있다. 보다 정확한 스캐닝이 이루어질 수 있도록 샘플링 스테이지(100)에 웨이퍼(w)가 로딩되기 전에 얼라이너(Aligner)에 의해 웨이퍼(w)의 중심이 샘플링 스테이지(100)의 중심과 일치되도록 정렬되는 것이 바람직하다.

또한, 샘플링 스테이지(100)는 중심에 회전축(110)이 연결될 수 있고, 회전축(110)은 모터와 연동될 수 있다. 샘플링 스테이지(100)는 모터에 의해 회전됨으로써, 웨이퍼(w)를 회전시킴으로써, 추후 설명할 웨이퍼(w)를 전면 샘플링하는 과정에서, 샘플링 용액에 용해된 오염물에 원심력을 가하여 웨이퍼(w)의 가장자리에 배치된 회수콘(410)으로 오염물이 받아지도록 할 수 있다.

또한, 샘플링 스테이지(100)는 하측에 석션기(120)가 연결될 수 있다. 보다 자세히, 샘플링 스테이지(100)의 표면 중심에는 진공 홀이 형성될 수 있고, 형성된 진공 홀을 통해 석션기(120)는 진공을 형성할 수 있다. 보다 자세히, 샘플링 스테이지(100)의 상면에 웨이퍼(w)가 로딩된 후, 석션기(120)는 진공 홀을 통해서 샘플링 스테이지(100)와 웨이퍼(w) 사이의 공기를 흡입함으로써, 웨이퍼(w)와 샘플링 스테이지(100) 사이의 공간이 진공상태가 되도록 하여 웨이퍼(w)가 샘플링 스테이지(100)에 고정되도록 할 수 있다.

또한, 진공 홀은 웨이퍼(w)를 샘플링 할 시에는 석션기(120)와 연결되어 공기를 흡입하여 웨이퍼(w)를 샘플링 스테이지(100) 상에 고정시키고, 웨이퍼(w)의 샘플링이 완료되어 웨이퍼(w)가 샘플링 스테이지(100)로부터 분리되었을 시에는 가스 탱크와 연결되어 가스를 토출함으로써 진공 홀에 오염물이 침투하는 것을 방지할 수 있고, 오염물질이 확산되는 것을 방지할 수 있다.이때, 토출되는 가스는 N2와 같은 불활성 기체인 것이 바람직하다. 샘플링 스테이지(100)의 중심에는 가스 토출홀이 형성될 수 있다.

샘플링 스테이지(100)에 오염된 웨이퍼(w)가 배치되었을 때, 샘플링 스테이지(100) 또한 오염물이 묻을 수 있다. 이후 오염된 웨이퍼(w)를 제거하더라도 샘플링 스테이지(100) 상에 오염물이 존재할 수 있기 때문에 추후 오염물이 없는 웨이퍼(w) 또한 교차오염될 가능성이 있다. 이를 해소하기 위해 샘플링 스테이지(100)를 세척함으로써 상기와 같은 상황을 방지할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)은 챔버(c) 내에 구비되는 것이 바람직하며, 웨이퍼(w)가 챔버(c) 내로 유입되면 외부로부터 밀폐된다. 이후, 챔버(c) 내로 불활성 기체나 오염성이 없는 오염성 없는 고순도 가스(N2, He, Clean air 등)를 유입시켜 가스 분위기가 조성되도록 하고 챔버(c) 내부의 압력을 대기압 또는 양압 상태로 유지시켜 외부로부터 오염물질이 유입되지 못하도록 한다. 또는 오염물질 컨트롤을 위해 챔버(c)의 일면에 화학 필터를 설치하여 이용할 수도 있다. 이러한 오염 방지는 자동제어나 수동 밸브를 통해 이루어질 수 있다.

본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)은 샘플링 노즐(200)을 포함할 수 있다. 샘플링 노즐(200)의 일단에는 노즐 팁(210)이 형성될 수 있고, 샘플링 노즐(200)은 물방울 형태로 형성되는 샘플링 용액은 웨이퍼(w)의 표면에 접촉된 상태로 이동하는 방식으로 웨이퍼(w) 표면을 샘플링할 수 있고, 웨이퍼(w)의 표면에 전면적으로 샘플링 용액을 분사하여 샘플링 용액에 용해된 오염물을 검출하는 방식으로 웨이퍼(w) 표면을 샘플링할 수 있다. 노즐 팁(210)에는 홀이 형성되어 후술할 샘플링 용액 주입부(300)와 연통될 수 있다. 노즐 팁(210)에 형성된 홀은 원형일 수 있고, 장축 및 단축을 포함하는 긴 형상의 타원일 수 있다. 또는 다수의 홀이 형성될 수 있다. 홀의 형태는 샘플링하고자 하는 웨이퍼(w)의 재질 및 특성 또는 샘플링 범위에 따라 달라질 수 있다.

본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)은 샘플링 용액 주입부(300)를 포함할 수 있다. 샘플링 용액 주입부(300)는 샘플링 노즐(200)의 타단과 연결되어, 샘플링 노즐(200)에 샘플링 용액을 주입할 수 있다. 샘플링 용액 주입부(300)는 2개 이상의 분리된 관으로 이루어질 수 있고, 각각의 관에는 밸브가 장착될 수 있으며, 제어기가 웨이퍼(w)의 재질에 따라 각각의 밸브를 개폐할 수 있다. 이에 따라 웨이퍼(w)의 재질 별로, 검출하고자 하는 오염물의 성질 별로 각각 샘플링 용액을 샘플링 노즐(200)에 주입할 수 있고, 본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)은 친수성 재질을 가지는 웨이퍼(w)와 소수성 재질을 가지는 웨이퍼(w)를 모두 샘플링할 수 있다. 이 때, 샘플링 용액은 CO2 DI 또는 HOT DI와 같은 용액일 수 있다.

본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)은 오염물 이동부(400)를 포함할 수 있다. 오염물 이동부(400)는 샘플링 용액에 용해된 오염물을 수신하여 분석기로 이동시킬 수 있다.

본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)은 노즐 이송부(500)를 포함할 수 있다. 노즐 이송부(500)는 샘플링 노즐(200)을 X축, Y축, Z축 중 어느 하나 이상의 방향으로 이송하거나 회전시킬 수 있다. 일예로, 도 1에 도시된 바와 같이 세로축(510) 및 가로축(520)을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)은 제어기를 포함할 수 있다. 제어기는 외부로부터 웨이퍼(w)의 공정, 웨이퍼(w)의 종류, 웨이퍼(w)의 재질, 샘플링 종류 및 샘플링 위치 등을 수신하여 상술한 샘플링 용액 주입부(300)와, 노즐 이송부(500)와, 반전부(600)를 제어할 수 있다. 제어기의 일 실시 예에서 제어기는 감지시스템을 포함하여, 로딩된 웨이퍼(w)의 종류를 파악하여 샘플링 용액 주입부(300)과, 노즐 이송부(500)와, 반전부(600)에 명령을 내릴 수 있다.

이하로, 도 2 내지 4를 참조하여 본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)의 샘플링 노즐(200)과 샘플링 용액 주입부(300) 및 오염물 이동부(400)에 대해 설명한다.

웨이퍼(w) 표면을 샘플링하는 방식은 웨이퍼(w)의 전면을 모두 샘플링하는 전면 샘플링 방식과, 웨이퍼(w)의 일부분만을 샘플링하는 국부 샘플링 방식을 포함할 수 있다. 전면 샘플링 방식은 샘플링 노즐(200)을 웨이퍼(w)의 표면에서 일정 간격 이격되어 구동시키고, 노즐 팁(210)에서 웨이퍼(w)의 표면 전면에 샘플링 용액을 분사시킴으로써 웨이퍼(w) 표면 전면을 샘플링할 수 있는 방식 또는 샘플링 용액이 노즐 팁(210)에 맺히고 웨이퍼(w) 표면에 접촉된 상태에서 샘플링 노즐(200)이웨이퍼(w)의 표면 전면을 일정 간격 이격되어 이동하도록 하고, 샘플링 노즐(200) 내부에 음압을 이용하여 샘플링 용액을 응집시키는 방식 일 수 있다. 이 때, 웨이퍼(w)는 회전축(110)에 연결된 모터로 인해 회전하는 것이 바람직하다. 이에 따라 샘플링 용액을 웨이퍼(w)의 표면 전면에 보다 용이하게 도포할 수 있다. 전면 샘플링 방식은 도 2의 (a)에 도시되어 있다.

국부 샘플링 방식은 노즐 팁(210)에 샘플링 용액을 물방울 형태로 응집시킨 상태로, 샘플링 노즐(200)을 웨이퍼(w)의 표면에 접촉한 상태로 이동시킴으로써, 웨이퍼(w)의 일부분만을 샘플링할 수 있는 방식이다. 국부 샘플링 방식은 도 2의 (b)에 도시되어 있다.

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샘플링이 완료되고 난 이후에는 웨이퍼(w) 표면에 남아있는 샘플링 용액이나 오염물을 제거하는 것이 바람직하다. 이를 위해 샘플링 시에 사용한 노즐 또는 세정용으로 추가 구비된 노즐을 웨이퍼(w)의 표면에서 일정 간격 이격된 위치에 배치시키고, 노즐 팁(210)에서 세정용 용액(초순수 또는 기타 세척 용액)을 분사함으로써, 웨이퍼(w) 표면 전면을 세척할 수 있다.

웨이퍼(w) 표면 세정 이후에는 웨이퍼(w)를 건조시키기 위해 샘플링 시에 사용한 노즐 또는 세정용으로 추가 구비된 노즐을 웨이퍼(w)의 표면에서 일정 간격 이격된 위치에 배치시키고, 노즐 팁(210)에서 수분을 휘발시키는 건조용 용액(IPA 용액과 같은)을 분사함으로써, 웨이퍼(w) 표면을 건조시킬 수 있다.

오염물 이동부(400)는 분석기로 용해된 오염물을 전달할 수 있는데, 샘플링 용액과 샘플링 용액에 용해된 오염물은 회수콘(410)에 담겨 분석부로 이동할 수 있다. 오염물 이동부(400)는 웨이퍼(w)와 샘플링 스테이지(100)의 가장자리에 위치하여 샘플링 용액에 용해된 오염물을 보관하는 회수콘(410)을 포함할 수 있다. 샘플링 스테이지(100)는 이온 샘플링 용액이 분사되고 나서 소정 시간이 지나고 나면 회전하여 이온 샘플링 용액과 오염물에 원심력을 가함으로써 오염물이 회수콘(410)에 흘러 담기면서 보관되도록 할 수 있다. 회수콘(410)에 보관된 오염물은 분석기로 이동될 수 있다.

추가로, 오염물 이동부(400)는 회수콘(410)과 유로를 형성하는 추가 벽면을 더 포함할 수 있고, 추가 벽면은 회수콘(410)의 외측에 위치될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(w)를 샘플링하거나, 웨이퍼(w) 표면을 세정하거나, 웨이퍼(w) 표면을 건조시키는 것과 같이 웨이퍼(w) 전면에 용액을 분사하는 공정에서 샘플링 노즐(200)이 용액을 웨이퍼(w)의 표면에 분사하여 웨이퍼(w) 샘플링 및 세정 및 건조가 완료되면, 웨이퍼(w) 표면에 분사된 용액은 회수콘(410)과 회수콘(410) 외측에 설치된 추가 벽면을 통해 웨이퍼(w) 표면에서 제거될 수 있다. 이 추가 벽면은 2개 이상 설치될 수 있으며, 추가 벽면과 회수콘(410)의 사이, 또는 추가 벽면 간 사이에 추가로 유로가 이루어질 수 있다.

이 때 추가 벽면과 회수콘(410)은 상하운동할 수 있고, 이에 따라 웨이퍼(w) 표면에서 흘러나오는 용액이 이동되는 토출 유로를 변경할 수 있다. 도 3의 (a)는 웨이퍼(w) 전면 샘플링이 이루어질 때의 각 구성간 관계를 도시한 것인데, 이와 같은 위치에 회수콘(410)과 추가 벽면이 위치할 경우, 웨이퍼(w) 표면의 샘플링 용액은 회수콘(410)의 내부에 담길 수 있고, 분석기로 이동될 수 있다. 이 때, 회수콘(410)에는 샘플링 용액 샘플을 흡입하여 분석기로 보내는 펌프가 연결될 수 있다. 도 3의 (b)는 웨이퍼(w) 표면을 세정할 때의 각 구성간 관계를 도시한 것인데, 이와 같은 위치에 회수콘(410)과 추가 벽면이 위치할 경우, 웨이퍼(w) 표면의 세척 용액은 회수콘(410)과 추가 벽면의 사이로 이동하여 시스템 외부로 배출될 수 있다. 또한, 도 3의 (c)는 웨이퍼(w) 표면을 건조시킬 때의 각 구성간 관계를 도시한 것인데, 이와 같은 위치에 회수콘(410)과 추가 벽면이 위치할 경우, 웨이퍼(w) 표면의 건조 용액은 추가 벽면 간의 사이로 이동하여 시스템 외부로 배출될 수 있다.

이와 같이 샘플링 용액과 세척 용액, 건조 용액의 유로를 분리함으로써, 분석기에 세척 용액과 건조 용액이 유입되는 것을 방지할 수 있고, 샘플링 정확도를 높일 수 있다.

웨이퍼(w)를 국부 샘플링 할 경우, 샘플링에 사용되는 샘플링 용액의 양이 적고, 샘플링 용액을 웨이퍼(w) 전면에 도포하지 않기 때문에 오염물 이동부(400)는 다른 방식으로 오염물과 샘플링 용액을 분석기로 보낼 수 있다.

이에 오염물 이동부(400)는 흡입 펌프(420)를 포함할 수 있다. 제 1 주입관(310)에는 흡입펌프(420)가 연결되어 노즐 내부에 음압을 걸어 물방울 형태의 이온 샘플링 용액과 이온 샘플링 용액에 용해된 오염물을 분석기로 이동시킬 수 있다. 오염물질이 샘플링된 용액은 흡입펌프(420)에 의해 ICP-MS, ICP, AAS, Particle Conter, IC, GC 등의 다양한 분석기와 연동되어, 자동 분석 가능하도록 구성될 수 있다.

이하로, 도 4 내지 5를 참조하여 본 발명의 노즐 이송부(500)에 대해 설명한다.

도 4에 도시된 노즐 이송부(500)는 지면에 수직한 기둥(620) 형상인 세로축(510)과, 기둥(620) 형상이며, 세로축(510)과 수직하게 연결되는 가로축(520)을 포함할 수 있다. 샘플링 노즐(200)은 세로축(510) 및 가로축(520) 중 하나의 일단에 연결되어, 가로축(520)과 세로축(510)을 따라 위치가 변경될 수 있다.

보다 자세히, 세로축(510)은 수직한 기둥(620) 형상이며 샘플링 스테이지(100)와 소정 간격 이격된 위치에 구비될 수 있다. 또한, 가로축(520)은 세로축(510)으로부터 일정 길이 연장 형성되되 일 측에 샘플링 노즐(200)이 구비됨으로써 샘플링 노즐(200)을 이동시킬 수 있다. 세로축(510) 또는 가로축(520)은 샘플링 노즐(200)과 일체형으로 이루어지거나, 일 측에 샘플링 노즐(200)을 고정시키고, 샘플링 노즐(200)의 각도를 변환할 수 있는 노즐 연결부(530)(530)가 더 포함되어 샘플링 노즐(200)과 결합될 수 있다.

또한, 노즐 이송부(500)는 회전하여 샘플링 노즐(200)의 위치를 변경할 수 있다. 세로축(510) 또는 가로축(520) 중 적어도 하나를 회전축(110)으로 하여 회전할 수 있다.

도 5는 샘플링 노즐(200)이 웨이퍼(w)의 측면을 샘플링하는 것을 도시한 것이다. 샘플링 노즐(200)이 웨이퍼(w)의 측면 측으로 이동되어, 샘플링 노즐(200)에 의해 웨이퍼(w) 측면이 샘플링될 수 있다. 웨이퍼(w) 전면 및 후면에 비해 웨이퍼(w) 측면의 넓이는 비교적 좁으나, 웨이퍼(w)의 측면이 오염되었을 경우 반전부(600)와 웨이퍼(w)가 연결될 시, 반전부(600)를 오염시킬 수 있으며, 이는 교차 오염의 원인으로 작용하게 되므로 웨이퍼(w)의 측면까지 샘플링하는 것이 바람직하다.

보다 자세히, 웨이퍼(w)의 표면 샘플링 시, 샘플링 노즐(200)은 웨이퍼(w)의 중심부로부터 가장자리 측으로 이동될 수 있다. 웨이퍼(w) 표면 샘플링이 완료된 후 노즐 팁(210)에 형성된 물방울이 웨이퍼(w)의 측면에 접촉되도록 하고, 샘플링 스테이지(100)를 회전시킴으로써 웨이퍼(w) 측면 샘플링을 할 수 있다.

또는 웨이퍼(w)의 측면 샘플링 시 노즐 이송부(500)가 샘플링 노즐(200)의 노즐 축을 웨이퍼(w) 평면에 대해 수직이 아닌 일정 각도(θ)로 기울일 수 있다.

가장 바람직하게는 샘플링 노즐(200)이 샘플링하고자 하는 면에 대해 수직한 상태에서 웨이퍼(w)를 샘플링하는 것이 좋으나, 이 경우 샘플링 노즐(200)이 지면에 대해 수평 상태가 됨에 따라 중력에 의해 샘플링 용액이 흘러내릴 수 있다. 따라서 샘플링 노즐(200)이 웨이퍼(w) 평면에 대해 수직이 아닌 일정 각도로 기울인 상태로 웨이퍼(w) 측면의 이온성분 샘플링 및 포집을 수행하는 것이 바람직하다.

이하로, 도 6 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 반전부(600)에 대해 설명한다.

본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)은 반전부(600)를 포함할 수 있다. 반전부(600)는 웨이퍼(w)를 상하 반전시키는 구성으로, 웨이퍼(w)의 후면을 측정하기 위해 이용된다. 본 발명에 있어서, 반전부(600)는 크게 암(610), 기둥(620), 반전 구동부(630) 및 기둥 구동부(640)를 포함하여 이루어질 수 있다.

반전부(600)는 일단에 웨이퍼(w) 둘레의 적어도 한 부분을 파지하는 그립부(611)가 구비되는 암(610)과, 암(610)의 타단과 연결되고 지면에 수직으로 형성되는 기둥(620)과, 그립부(611) 또는 암(610)을 회전시켜 웨이퍼(w)의 후면이 위를 향하도록 웨이퍼(w)를 상하 반전시키는 반전 구동부(630) 및 기둥(620)을 상하 방향으로 이동시키거나 좌우 방향으로 회전시키는 기둥 구동부(640)를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 암(610)은 일전 길이로 형성되며 일단에 웨이퍼(w) 둘레의 적어도 한 부분을 파지하는 그립부(611)가 구비되어 웨이퍼(w)와 반전부(600)를 결합시킬 수 있다. 기둥(620)은 암(610)의 타단과 연결되어 암(610)의 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 암(610)은 도면상에 도시한 것처럼 기둥(620)과의 연결부로부터 두 갈래로 연장되어 각 타단부에 형성되는 그립부(611)가 웨이퍼(w)의 양단을 파지할 수 있도록 형성될 수 있다. 그러나, 암(610)의 형상이 도시된 형상에 한정되는 것은 아니며, 기둥(620)으로부터 일자로 연장되어 웨이퍼(w) 둘레 중 일부를 파지하는 형상일 수 있는 등 다양하게 설계될 수 있음은 물론이다.

또한, 도 6에 도시된 기둥 구동부(640)는 기둥(620)을 상하 방향으로 이동시키거나 좌우 방향으로 회전시키는 구성이다. 기둥 구동부(640)에 의해 웨이퍼(w)는 본 발명의 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치(1000)에 포함되는 타 구성들과 서로 일정 거리 이격되는 위치에 위치됨으로써, 반전 구동부(630)에 의해 웨이퍼(w)가 반전될 시 타 구성과의 간섭을 최소화 할 수 있다.

도 7에 도시된 반전 구동부(630)는 그립부(611) 또는 암(610)을 180도 회전시켜 웨이퍼(w)의 후면이 위를 향하도록 웨이퍼(w)를 상하 반전시키는 구성이다. 기둥 구동부(640)와, 반전 구동부(630)는 모터와 같은 회전구동력을 인가하는 장치일 수 있다.

반전 구동부(630)는 암(610)과 그립부(611)가 일체로 형성되는 경우, 반전 구동부(630)에 의해 암(610)의 길이방향 중심축(A)을 기준으로 암(610)이 회전됨에 따라 그립부(611)에 고정된 웨이퍼(w)도 180도 뒤집힐 수 있다.

또한, 그립부(611)만 단독으로 회전 가능하도록 형성되는 경우, 암(610)은 기둥(620)에 고정된 상태에서 웨이퍼(w)의 양단을 고정하는 두 개의 그립부(611)의 중심을 잇는 축(A)을 기준으로 그립부(611)가 회전됨에 따라 웨이퍼(w)가 180도 뒤집히도록 할 수 있다.

이하로, 도 8 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 웨이퍼(w) 표면의 오염물 분석 방법에 대해 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이 웨이퍼(w) 표면의 오염물 분석 방법은 준비 단계(S100)와, 샘플링 단계(S200), 오염물 이동단계(S300), 세정 단계(S400), 건조 단계(S500)를 포함할 수 있다.

준비 단계(S100)에서 제어기는 샘플링 대상 웨이퍼(w)의 종류를 판별하고, 샘플링 방식을 지정할 수 있다. 준비 단계(S100)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제어기가 웨이퍼(w)의 종류를 판별하는 웨이퍼 종류 판별단계(S110)와, 제어기가 웨이퍼(w)의 종류 및 상황에 따라 웨이퍼(w)의 샘플링 범위를 지정하는 웨이퍼 샘플링 범위 지정 단계(S120) 및 제어기가 샘플링 종류에 따라 웨이퍼의 샘플링 방식을 결정하는 웨이퍼 샘플링 방식 지정 단계(S130)를 포함할 수 있다. 웨이퍼 종류 판별단계(S110)와 웨이퍼 샘플링 범위 지정 단계(S120) 및 샘플링 방식 지정 단계는 동시에 이루어질 수 있으며, 웨이퍼(w)가 외부 또는 사용자로부터 웨이퍼(w)의 종류 및 재질과 샘플링 범위 및 샘플링 종류를 수신하거나, 제어기에 카메라 또는 센서가 연결되어 웨이퍼(w)의 재질 및 샘플링 범위를 제어기가 측정 또는 연산하여 도출할 수 있다.

샘플링 단계(S200)에서 제어기는 샘플링 노즐(200)을 통해 웨이퍼(w)의 표면을 스캐닝 할 수 있다. 샘플링 용액이 도포된 상태에서 샘플링 스테이지(100)가 회전축(110)을 중심으로 회전할 수 있다. 이에 따라 샘플링 용액과 샘플링 용액에 용해된 오염물에 원심력이 가해지게 되고, 원심력에 의해 오염물은 샘플링 스테이지(100) 밖으로 튀어 오염물 이동부(400)에 보관될 수 있다. 만약 국부 샘플링을 진행할 경우에 샘플링 노즐(200)이 웨이퍼(w)에 접촉된 상태에서 샘플링 스테이지(100)가 서서히 회전하면서 특정 범위에만 노즐 팁(210)이 접촉하도록 하며 샘플링할 수 있다.

이 때, 도 10에 도시된 바와 같이, 샘플링 단계(S200)는 제어기가 샘플링 노즐(200)을 이용하여 웨이퍼(w)전면을 샘플링하는 전면 샘플링 단계(S220)를 포함할 수 있다.

전면 샘플링 단계(S220)의 제 1 실시 예에서, 제어기는 노즐 이송부(500)를 이용하여 샘플링 노즐(200)을 웨이퍼(w)의 표면에서 일정 간격 이격시키고, 샘플링 용액 주입부(300)를 통해 샘플링 용액을 샘플링 노즐(200)에 주입시키며, 노즐 팁(210)에서 웨이퍼(w)의 표면 상에 샘플링 용액을 분사시키는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.

전면 샘플링 단계(S220)의 제 2 실시 예에서, 제어기는 샘플링 용액이 노즐 팁(210)에 맺히고 웨이퍼(w) 표면에 접촉된 상태에서 샘플링 노즐(200)이 웨이퍼(w)의 표면 상을 일정 간격 이격되어 이동하도록 하고, 샘플링 노즐(200) 내부에 음압을 이용하여 샘플링 용액을 응집시키는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 샘플링 단계(S200)는 제어기가 샘플링 노즐(200)을 이용하여 웨이퍼(w)의 국부를 샘플링하는 국부 샘플링 단계(S210)를 포함할 수 있다. 국부 샘플링 단계(S210)는 웨이퍼(w)의 불량이 발생된 경우에 전면 샘플링 단계(S220)에 선행되어 수행될 수 있고, 전면 샘플링 단계(S220)와 국부 샘플링 단계(S210)는 용례에 따라 각각 독립적으로 수행될 수 있다.

국부 샘플링 단계(S210)에서, 제어기는 샘플링 용액이 노즐 팁(210)에 맺히고 웨이퍼(w) 표면에 접촉된 상태에서 샘플링 노즐(200)이 웨이퍼(w)의 표면 상을 일정 간격 이격되어 이동하도록 하고, 샘플링 노즐(200) 내부에 음압을 이용하여 샘플링 용액을 응집시키는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 웨이퍼(w) 표면의 오염물 분석 방법은 오염물 이동단계(S300)를 포함할 수 있다. 오염물 이동단계(S300)는 전면 샘플링 단계(S220)와 국부 샘플링 단계(S210)가 완료된 이후에 시행되는 것이 바람직하며, 상술한 바와 같이 전면 샘플링 단계(S220) 이후에 국부 샘플링 단계(S210)가 추가로 시행되는 경우, 전면 샘플링 단계(S220)와 국부 샘플링 단계(S210)의 사이 및 국부 샘플링 단계(S210)의 이후에 각각 한번씩 오염물 이동단계가(S300)수행되는 것이 바람직하다.

오염물 이동단계(S400)에서 제어기는 오염물 이동부(400)를 통해 샘플링 용액에 용해된 오염물을 분석기로 이동시킬 수 있다. 이 때 오염물 이동부(400)는 샘플링 스테이지(100)의 가장자리에 위치한 회수콘(410)일 수 있고, 회수콘(410)에 오염물이 보관되면 오염물은 분석기로 이동하여 분석될 수 있다. 만약 특정 범위에만 샘플링을 진행할 경우에 제 1 주입관(310)에 흡입 펌프(420)가 연결되어 물방울 형태의 샘플링 용액과 샘플링 용액에 용해된 오염물질을 분석기로 이동시켜 분석할 수 있다.

또한, 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법은 세정 단계(S400)를 포함할 수 있다. 세정 단계(S400)는 제어기가 노즐 이송부(500)를 이용하여 샘플링 노즐(200) 또는 샘플링 노즐 외에 추가로 탑재된 노즐을 샘플링 스테이지(100)의 표면에서 일정 간격 이격시키고, 노즐 팁(210)에서 샘플링 스테이지(100)의 표면 상에 초순수 또는 세척 용액을 분사시키는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법은 건조 단계(S500)를 포함할 수 있다. 건조 단계(S500)는 제어기가 노즐 이송부(500)를 이용하여 샘플링 노즐(200) 또는 샘플링 노즐 외에 추가로 탑재된 노즐을 샘플링 스테이지(100)의 표면에서 일정 간격 이격시키고, 노즐 팁(210)에서 샘플링 스테이지(100)의 표면 상에 건조 용액을 분사시키는 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법은 준비 단계(S100)에 후행되는 반전 단계(S600)를 포함할 수 있다. 반전 단계(S600)에서 웨이퍼(w)가 스캐닝 되는 면이 반전될 수 있다. 웨이퍼(w)가 반전됨으로서 웨이퍼(w)의 전면뿐만 아니라 웨이퍼(w)의 후면 또한 스캐닝이 가능해짐으로써, 교차 오염의 원인을 파악할 수 있으며, 이에 따라 생산 수율도 극대화되는 장점이 있다.

반전 단계(S600)에 후행되어서는 전면 샘플링 단계(S220)와, 세정 단계(S400), 건조 단계(S500)가 반복되어 진행됨으로써, 웨이퍼(w)의 반전된 면에도 스캐닝을 진행하도록 할 수 있다.

반전 단계(S600)는 웨이퍼 이동 단계(S610)를 포함할 수 있다. 웨이퍼 이동 단계(S610)에서 제어기는 반전부(600)의 기둥(620)을 이동시키는 기둥 구동부(640)를 통해 암(610)과 연결된 기둥(620)을 상하 이동 시키거나 또는 기둥(620)을 회전시켜 웨이퍼(w)의 위치를 변화시킬 수 있다.

보다 자세히, 기둥 구동부(640)에 의해 기둥(620)이 가이드(421)에 의해 상측 방향으로 안내되어 상승 이동될 수 있다. 이 경우는 노즐 이송부(500)에 의해 샘플링 노즐(200) 및 가로축(520)이 이동되어 샘플링 스테이지(100)의 상측 공간에서 벗어난 상태일 때 구현될 수 있다. 또한, 기둥 구동부(640)에 의해 기둥(620)이 기둥(620)축을 기준으로 소정 각도 회전될 수 있다. 이 때 기둥(620)이 상승 이동 또는 회전되는 거리는 적어도 웨이퍼(w)의 반지름보다 긴 것이 바람직하다.

반전 단계(S600)는 웨이퍼 반전 단계(S620)를 포함할 수 있다. 웨이퍼(w) 반전 단계(S620)에서 제어기는 암(610)에 구비되어 웨이퍼(w)와 결합하는 그립부(611)를 통해 웨이퍼(w)의 샘플링 면이 반전되도록 웨이퍼(w)를 회전시킬 수 있다.

반전 단계(S600)는 웨이퍼 재로딩 단계(S630)를 포함할 수 있다. 웨이퍼 재로딩 단계(S630)에서 제어기는 기둥 구동부(640)를 통해 웨이퍼(w)가 샘플링 스테이지(100) 상에 다시 로딩 되도록 할 수 있다. 이때, 기둥(620)이 기둥 구동부(640)에 의해 웨이퍼 이동 단계(S610) 이전의 위치로 원위치 되어 웨이퍼(w)가 샘플링 스테이지(100)상에 다시 로딩 되도록 할 수 있다. 즉, 기둥(620)이 상승 이동되었다면 반대로 이동된 거리만큼 하강 이동되며, 기둥(620)이 회전되었다면 회전각도 만큼 역회전되어 웨이퍼(w)를 샘플링 스테이지(100) 상에 재로딩할 수 있다.

w : 웨이퍼
c : 챔버
1000 : 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치
100 : 샘플링 스테이지
110 : 회전축 120 : 석션기
200 : 샘플링 노즐
210 : 노즐 팁
300 : 샘플링 용액 주입부
400 : 오염물 이동부
410 : 회수콘 420 : 흡입 펌프
500 : 노즐 이송부
510 : 세로축 520 : 가로축
530 : 노즐 연결부
600 : 반전부
610 : 암
611 : 그립부
620 : 기둥 630 : 반전 구동부
640 : 기둥 구동부

Claims (15)

1. 웨이퍼 표면에 존재하는 오염물 분석을 위해 웨이퍼를 샘플링하는 방법에 있어서,
   제어기가 샘플링 대상 웨이퍼의 공정, 상기 웨이퍼의 종류, 상기 웨이퍼의 재질, 웨이퍼 막질 종류, 막질 특성, 샘플링 위치, 샘플링 종류 중 적어도 하나의 정보를 수신하여, 웨이퍼 샘플링을 준비하며, 상기 제어기가 상기 웨이퍼의 종류 및 상황에 따라 상기 웨이퍼의 샘플링 범위를 지정하는 웨이퍼 샘플링 범위 지정 단계와,
   상기 제어기가 샘플링 종류에 따라 상기 웨이퍼의 샘플링 방식을 결정하는 웨이퍼 샘플링 방식 지정 단계; 를 포함하는 준비단계;
   상기 제어기가 샘플링 노즐을 통해 상기 웨이퍼의 표면을 샘플링하는 샘플링 단계;
   상기 제어기가 오염물 이동부를 통해 샘플링 용액에 용해된 오염물을 분석기로 이동시키는 오염물 이동단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 샘플링 단계는,
   상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 통해 상기 웨이퍼의 표면 전면을 샘플링하는 전면 샘플링 단계를 포함하며,
   상기 전면 샘플링 단계에서 상기 제어기는 상기 샘플링 노즐을 상기 웨이퍼의 표면에서 일정 간격 이격시키고, 노즐 팁에서 상기 웨이퍼의 표면 상에 샘플링 용액을 분사시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 샘플링 단계는,
   상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼의 전면을 샘플링하는 전면 샘플링 단계를 포함하며,
   상기 전면 샘플링 단계에서 제어기는 샘플링 용액이 노즐 팁에 맺히고 상기 웨이퍼 표면에 접촉된 상태에서 상기 샘플링 노즐이 상기 웨이퍼의 표면 상을 일정 간격 이격되어 이동하도록 하고, 상기 샘플링 노즐 내부에 음압을 이용하여 샘플링 용액을 응집시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
   
5. 제 3항 또는 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 샘플링 단계는,
   상기 전면 샘플링 단계에 선행되고, 상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼의 국부를 샘플링하는 국부 샘플링 단계를 더 포함하고,
   상기 국부 샘플링 단계에서 제어기는 샘플링 용액이 상기 노즐 팁에 맺히고 상기 웨이퍼 표면에 접촉된 상태에서 상기 샘플링 노즐이 상기 웨이퍼의 표면 상을 일정 간격 이격되어 이동하도록 하고, 상기 샘플링 노즐 내부에 음압을 이용하여 샘플링 용액을 응집시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 오염물 이동단계는,
   상기 국부 샘플링 단계 이후 및 상기 전면 샘플링 단계 이후에 각각 한번씩 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 샘플링 단계에 후행되며,
   상기 제어기가 상기 웨이퍼의 표면을 세정하는 세정 단계; 및
   상기 제어기가 상기 웨이퍼의 표면을 건조시키는 건조 단계;가 더 포함되고,
   상기 세정단계 및 상기 건조단계는,
   상기 제어기가 상기 샘플링 단계에서 사용되는 상기 샘플링 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼의 표면을 세정 및 건조하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 세정단계는,
   상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 샘플링 스테이지의 표면에서 일정 간격 이격시키고, 노즐 팁에서 상기 샘플링 스테이지의 표면 상에 초순수, Hot UPW, IPA 중 적어도 어느 하나인 세척 용액을 분사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 건조단계는,
   상기 제어기가 상기 샘플링 노즐을 상기 샘플링 스테이지의 표면에서 일정 간격 이격시키고, 노즐 팁에서 상기 샘플링 스테이지의 표면 상에 불활성 기체를 분사하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
   
10. 제 7항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플링 단계와, 상기 세정 단계와, 상기 건조 단계 중 적어도 어느 하나의 단계에 선행되며,
    상기 제어기가 회수콘 및 상기 회수콘의 외측에 설치된 추가 벽면을 상하 운동시키는 토출유로 가변 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 준비단계에 후행되어
    상기 웨이퍼의 샘플링되는 면을 반전시키는 반전부가 상기 웨이퍼의 후면이 위를 향하도록 상기 웨이퍼를 뒤집는 반전 단계;를 더 포함하고,
    상기 반전 단계는,
    상기 제어기가 상기 반전부의 기둥을 이동시키는 기둥 구동부를 통해 암과 연결된 상기 기둥을 상하 이동 시키거나 또는 상기 기둥을 회전시켜 상기 웨이퍼의 위치를 변화시키는 웨이퍼 이동 단계,
    상기 제어기가 상기 암에 구비되어 상기 웨이퍼와 결합하는 그립부를 통해 상기 웨이퍼의 샘플링 면이 반전되도록 상기 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼 반전 단계 및
    상기 제어기가 상기 기둥 구동부를 통해 상기 웨이퍼가 샘플링 스테이지 상에 로딩되는 웨이퍼 재로딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 방법.
    
12. 웨이퍼가 로딩되는 샘플링 스테이지;
    일단에 노즐 팁이 형성되고, 웨이퍼의 표면에 웨이퍼 샘플링을 위한 샘플링 용액을 분사 또는 접촉시키는 샘플링 노즐;
    상기 샘플링 노즐의 타단과 연결되어 상기 샘플링 노즐에 샘플링 용액을 주입하는 샘플링 용액 주입부;
    샘플링 용액에 용해된 오염물을 회수 및 보관하는 오염물 이동부;
    상기 샘플링 노즐을 이송하는 노즐 이송부;
    상기 웨이퍼의 공정, 상기 웨이퍼의 종류, 상기 웨이퍼의 재질, 샘플링 위치, 및 샘플링 종류 중 적어도 하나의 정보를 외부로부터 수신하여 수신된 정보를 기반으로 샘플링 용액 주입부와, 상기 노즐 이송부를 제어하며,
    상기 웨이퍼의 종류 및 상황에 따라 상기 웨이퍼의 샘플링 범위를 지정하고, 샘플링 종류에 따라 상기 웨이퍼의 샘플링 방식을 결정하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치.
    
13. 제 12항에 있어서,
    상기 오염물 이동부는 상기 웨이퍼의 가장자리에 위치하여 샘플링 용액과 샘플링 용액에 용해된 오염물을 보관하는 회수콘을 포함하고,
    상기 회수콘의 외측에 추가 벽면이 1개 이상 설치되며,
    상기 추가 벽면과 상기 회수콘의 외면으로 둘러싸인 공간을 2개 이상 형성하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치.
    
14. 제 12항에 있어서,
    상기 노즐 이송부는,
    상기 샘플링 노즐의 위치 변경을 위하여
    지면에 수직한 기둥 형상인 세로축 및
    상기 세로축과 수직하게 연결되는 가로축을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치.
    
15. 제 12항에 있어서,
    상기 웨이퍼가 샘플링되는 면을 반전시키는 반전부;를 더 포함하고, 상기 반전부는,
    일단에 상기 웨이퍼 둘레의 적어도 한 부분을 파지하는 그립부가 구비되는 암,
    상기 암의 타단과 연결되고 지면에 수직으로 형성되는 기둥,
    상기 그립부 또는 상기 암을 회전시켜 상기 웨이퍼의 후면이 위를 향하도록 상기 웨이퍼를 상하 반전시키는 반전 구동부 및
    상기 기둥을 상하 방향으로 이동시키거나 좌우 방향으로 회전시키는 기둥 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 오염물 샘플링 장치.
    

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