KR20080000018A

KR20080000018A - 웨이퍼 세정장치

Info

Publication number: KR20080000018A
Application number: KR1020060057205A
Authority: KR
Inventors: 김성환
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-01-02

Abstract

본 발명은 폴리싱 중에 슬러리 및 유기물들을 제거할 때 회전되는 웨이퍼의 회전상태를 감지하는 웨이퍼 세정장치에 관한 것이다.

세정설비에서 아이들러의 마모에 의한 허위알람을 방지하기 위한 본 발명의 웨이퍼 세정장치는, 웨이퍼를 회전시키기 위한 제1 및 제2 웨이퍼 롤러와, 제1 및 제2 웨이퍼 롤러 사이에 장착된 상기 웨이퍼가 접촉되어 상기 웨이퍼의 회전에 의해 회전되는 아이들러와, 상기 웨이퍼 양면에 접촉할 수 있도록 각각 설치되어 있으며 센터부분으로 초순수(DIW)를 공급받아 부드러운 상태로 유지하고 상기 웨이퍼가 회전할 때 접촉되어 웨이퍼를 세정하는 제1 및 제2 브러쉬와, 상기 제1 웨이퍼롤러를 회전시키는 제1 모터와, 상기 제2 웨이퍼롤러를 회전시키는 제2 모터와, 상기 제1 및 제2 모터로 인가되는 전류를 검출하는 제1 및 제2 전류검출부와, 상기 제1 및 제2 전류검출부로부터 검출된 전류값을 받아 웨이퍼의 회전상태를 모니터링하는 콘트롤러를 포함한다.

스테퍼설비, 노광장치, 웨이퍼 스테이지, 스테이지 크리닝, 파티클

Description

웨이퍼 세정장치{WAFER CLEANING EQUIPMENT}

도 1a 및 도 1b는 종래의 웨이퍼 세정장치의 개략적인 구조도

도 2는 종래의 아이들러에 대한 회전상태 검출펄스 파형도

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 세정장치의 구조도

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 3 중 제1 및 제2 모터(40, 44)로 인가되는 전류 파형도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 12: 제1 및 제1 웨이퍼롤러 14: 아이들러

16, 18: 제1 및 제2 브러쉬 20, 22: 제1 및 제2 분사노즐

24: 근접센서 26: 마그네틱센서

28: 콘트롤러

본 발명은 웨이퍼 크리닝장치에 관한 것으로, 특히 폴리싱 중에 슬러리 및 유기물들을 제거할 때 회전되는 웨이퍼의 회전상태를 감지하는 웨이퍼 크리닝장치에 관한 것이다.

통상적으로 반도체장치를 제조하기 위한 웨이퍼는 세정, 확산, 포토레지스트 코팅, 노광, 현상, 식각 및 이온주입 등과 같은 공정을 반복하여 거치게 되며, 이들 과정별로 해당 공정을 수행하기 위한 설비가 사용된다.

반도체 소자의 제조에 있어서, 이 반도체 소자의 표면은 웨이퍼 오물들이 세척되어야만 하는데, 이 오물들이 제거되지않으면 웨이퍼 오물들이 소자의 성능에 영향을 미치게 되고 평상시보다 더 급속하게 소자가 고장나게 된다.

통상적으로 웨이퍼 오물제거에 이용되는 한 시스템으로 세정기(scrubber)를 들수 있는데, 적어도 1개 이상의 세정기의 형태에 있어서, 반도체 웨이퍼들은 한쌍의 브러시에 의해 양면이 동시에 세척된다. 또, 웨이퍼가 양쪽으로 동시에 세척되고 있는 동안 이 웨이퍼들은 제자리에 고정되어 웨이퍼의 전면이 세척되도록 회전된다. 이러한 세정기와 같은 습식처리시스템은 여러개의 개별 스테이션 또는 모듈로 이루어지는데, 통상적으로 각 모듈은 그 스테이션을 위한 적절한 처리장치를 갖춘 박스형구조체 안에 설치된다. 예컨대, 세정기는 부하 또는 전송스테이션과, 1개이상의 세정스테이션과, 원심탈수식 헹굼 및 건조스테이션 및, 출력스테이션으로 이루어진다.

상기 부하 또는 전송스테이션은 한 카세트의 웨이퍼를 고정하기 위한 플랫폼과, 상기 카세트를 상승 및 하강시키기 위한 승강기 및, 웨이퍼를 감지하는 센서로 구성된다. 추가로, 상기 부하스테이션은 웨이퍼들이 처리를 위해 대기하고 있는 동안 젖은 상태를 유지하기 위하여 여과되고 이온제거된 물(D.I water)로 웨이퍼들에다 분무하는 분무기를 구비할 수도 있는데, 이는 화학적이고 기계적인 연마와 같은 예비작업에서 웨이퍼에 젖은 오물(예를 들어 슬러리 혼합물)이 남아 있게 되는 경우에 필요한데, 이들은 말라버리면 거의 제거하기가 불가능하다.

또한, 상기 세정스테이션은 통상적으로 1개이상의 브러시와 세정작업중 웨이퍼들을 그 측면을 파지하여 회전시키는 휠(예컨대 롤러) 및, 화학품을 공급하는 분무기 또는 노즐을 갖추어 이루어진다.

그리고, 상기 원심탈수스테이션은 통상적으로 최종 급수헹굼을 위한 노즐과, 원심탈수를 위한 원심탈수기, 보조가열건조를 위한 램프로 이루어진다. 또한, 이 원심탈수스테이션은 건조를 돕기 위해 가열램프 대신으로 또는 가열램프에 추가로 질소분출기를 구비할 수도 있는 한편, 육안관찰세척과 같은 2차 또는 후반 세척처리를 위해 이용될 수도 있다.

마지막으로, 상기 출력스테이션은 세척되고 건조된 한 카세트의 웨이퍼들을 고정하기 위한 플랫폼을 구비하며, 추가로, 롤러와 벨트, 콘베이어, 로봇아암 등과 같은 하나 이상의 형태의 웨이퍼 운반장치가 구비되어 웨이퍼들을 스테이션들 안과 사이로 운반하도록 되어 있다.

세척공정중 웨이퍼들은 콘베이어장치와 같이 웨이퍼들을 브러시로 이동시키 는 웨이퍼운반장치에 놓여지고, 세정되는 동안 상기 웨이퍼들은 웨이퍼운반장치, 브러시, 롤러 또는 이들 결합체에 의해 지지된다(혹은 수평으로 고정된다.).

종래의 세정기중 한 형태에 있어서, 웨이퍼가 브러시에 의해 세척될 때 1개 이상의 롤러가 회전하여 그 표면이 세척되도록 되어 있는데, 이 롤러는 회전하는 동안 웨이퍼 구역의 가장자리/사각지역을 세척하기 위하여 연마제를 구비할 수 있다. 또, 이 롤러 자체는 모터에 의해 그 중심입구 주변을 회전하게 되고, 롤러의 회전운동은 롤러 가장자리가 웨이퍼의 바깥쪽 가장자리에 접촉하게 될 때 웨이퍼에 전달되게 된다.

종래 세정시스템에서는, 롤러들이 스윙아암들을 이용하여 정위되었는데, 이 스윙아암들은 회전할 때 롤러들이 웨이퍼에 접촉하도록 하며, 이 스윙아암들은 회전운동하기 때문에 브러시박스는 이러한 운동을 가능하도록 하기 위하여 충분한 크기를 가져야 한다. 그러나, 상기 스윙아암들은 더욱 정확하게 제어되는 것이 바람직하다. 즉, 롤러들을 더욱정확하게 위치시키는 방법이 절실히 요구된다.

각종 반도체소자의 제조는, 일반적으로 실리콘웨이퍼의 세정처리로부터 시작되어, 세정처리된 실리콘웨이퍼에 SiO피막의 형성 등의 각종 처리가 시행되어 간다.

그러나, 이러한 종류의 실리콘웨이퍼의 세정처리에는, 종전부터 소위 회전식 실리콘웨이퍼 세정장치가 널리 이용되고 있고, 장치본체내의 회전디스크에 세팅한 실리콘웨이퍼를 고속회전(약 2000RPM)시키고, 이것에 불소산 등의 약품세정제를 살포함으로써 산세정처리를 행한 후, 순수 등에 의한 세정처리를 실시하고, 마지막으로, 순수세정처리를 한후의 실리콘웨이퍼를 고속회전시키면서 건조시키는 방식이 널리 이용되고 있다.

CMP(CAMICAL MECHANICAL POLISHING)설비에서 포스트 크리닝은 폴리싱 중 슬러리 찌꺼기 및 유기물들을 제거하는 공정으로 웨이퍼 표면의 결함(DEFECT)제거에 없어서는 안되는 공정이다. 현재 사용중인 포스트 크리닝의 중요 유니트는 브러쉬 유니트로 웨이퍼 표면에 케미컬을 분사화고 전면을 크리닝하기 위해 웨이퍼가 회전하면서 브러쉬로 직접 콘택하여 세정하는 방식을 사용하고 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 웨이퍼 세정장치의 개략적인 구조도이다.

웨이퍼를 회전시키기 위한 제1 및 제2 웨이퍼 롤러(10, 12)와, 제1 및 제2 웨이퍼 롤러(10, 12) 사이에 장착된 상기 웨이퍼가 접촉되어 상기 웨이퍼의 회전에 의해 회전되는 아이들러(14)와, 상기 웨이퍼 양면에 접촉할 수 있도록 각각 설치되어 있으며 센터부분으로 초순수(DIW)를 공급받아 부드러운 상태로 유지하고 상기 웨이퍼가 회전할 때 접촉되어 웨이퍼를 세정하는 제1 및 제2 브러쉬(16, 18)과, 상기 제1 및 제2 브러쉬(16, 18)와 웨이퍼 양면사이에 케미컬을 각각 공급하도록 설치되어 케미컬을 분사하는 제1 및 제2 분사노즐(20, 22)과, 상기 아이들러(14)에 장착된 마그네틱센서(26)를 리딩하여 주파수를 발생하는 근접센서(24)와, 상기 근접센서(24)로부터 발생된 주파수를 이용하여 웨이퍼의 회전속도(RPM)을 모니터링하는 콘트롤러(26)로 구성되어 있다.

제1 및 제2 브러쉬(16, 18)의 센터부분으로 초순수(DIW)가 공급되면 PVA와 같은 스펀지 재질로 이루어진 제1 및 제2 브러쉬(16, 18)는 부드러운 상태를 유지하게 된다. 만약 제1 및 제2 브러쉬(16, 18)가 건조한 상태가 되면 스펀지 재질인 제1 및 제2 브러쉬(16, 18)는 고체와 같이 단단한 상태가 되어 웨이퍼 세정 시 웨 이퍼를 손상시킬 수 있기 때문에 항상 초순수(DIW)를 공급하여 부드러운 상태로 유지시켜 주어야 한다. 제1 및 제2 웨이퍼롤러(10, 12)에는 웨이퍼가 장착되어 있으며, 도시하지 않은 모터의 구동에 의해 회전되고 제1 및 제2 웨이퍼롤러(10, 12)가 회전함에 따라 웨이퍼가 회전하게 된다. 그리고 웨이퍼가 회전함에 따라 웨이퍼가 얹혀있는 아이들러(14)가 회전하게 된다. 상기 제1 및 제2 웨이퍼롤러(10, 12)에 의해 웨이퍼가 회전할 때 제1 및 제2 브러쉬(16, 18)가 회전하면서 웨이퍼에 접촉된다. 이때 제1 및 제2 분사노즐(20, 22)에서는 웨이퍼의 양면으로 케미컬용액을 분사한다. 따라서 웨이퍼는 제1 및 제2 브러쉬(16, 18)가 서로 역방향으로 회전되면서 표면을 골고루 세정된다.

이때 웨이퍼가 회전됨에 따라 아이들러(14)가 회전하게 되는데, 아이들러(14)의 내부에는 마그네틱센서(26)가 내장되어 있다. 근접센서(24)는 아이들러(14)가 회전할 때 마그네틱센서(26)의 회전상태를 검출하여 검출하여 도 2와 같은 소정의 일정한 펄스폭을 갖는 주파수를 발생하여 콘트롤러(26)으로 인가한다. 콘트롤러(28)는 상기 근접센서(24)로부터 발생된 주파수를 계산하여 웨이퍼의 회전상태를 모니터링한다.

그러나 상기와 같은 종래의 웨이퍼 세정장치는 웨이퍼가 접촉되는 아이들러(14)의 회전상태를 감지하여 웨이퍼의 회전속도를 모니터링하도록 하고 있어 아이들러(14)를 장시간 사용할 경우 웨이퍼의 에지에 의해 마모되어 실제 웨이퍼는 회전하고 있으나 아이들러(14)에 회전력이 전달되지 못하여 회전하지 않게 되어 허위알람(FALSE ALARM)을 발생시키고 있으며, 마모된 아이들러(14)에 의해 웨이퍼 에 지에 디펙(DEFECT)발생 소스가 되는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 웨이퍼 세정설비에서 아이들러의 마모에 의한 허위알람을 방지하는 웨이퍼 세정장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 마모된 아이들러에 의해 웨이퍼 에지 디펙(DEFECT)발생 소스을 방지하는 웨이퍼 세정장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세정장치는, 웨이퍼롤러를 회전시키는 전류를 이용하여 웨이퍼 회전상태를 모니터링함을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 실시 양태에 따른 본 발명의 웨이퍼 세정장치는, 웨이퍼를 회전시키기 위한 제1 및 제2 웨이퍼 롤러와, 제1 및 제2 웨이퍼 롤러 사이에 장착된 상기 웨이퍼가 접촉되어 상기 웨이퍼의 회전에 의해 회전되는 아이들러와, 상기 웨이퍼 양면에 접촉할 수 있도록 각각 설치되어 있으며 센터부분으로 초순수(DIW)를 공급받아 부드러운 상태로 유지하고 상기 웨이퍼가 회전할 때 접촉되어 웨이퍼를 세정하는 제1 및 제2 브러쉬와, 상기 제1 웨이퍼롤러를 회전시키는 제1 모터와, 상기 제2 웨이퍼롤러를 회전시키는 제2 모터와, 상기 제1 및 제2 모터로 인가되는 전류를 검출하는 제1 및 제2 전류검출부와, 상기 제1 및 제2 전류검출 부로부터 검출된 전류값을 받아 웨이퍼의 회전속도(RPM)를 모니터링하는 콘트롤러를 포함함을 특징으로 한다.

상기 콘트롤러는, 상기 전류검출부로부터 검출된 전류값이 미리 설정된 전류값으로 검출되지 않을 시 알람을 발생하도록 제어함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웨이퍼 세정장치의 구조도이다.

상기 웨이퍼 양면에 접촉할 웨이퍼를 회전시키기 위한 제1 및 제2 웨이퍼 롤러(30, 32)와, 제1 및 제2 웨이퍼 롤러(30, 32) 사이에 장착된 상기 웨이퍼가 접촉되어 상기 웨이퍼의 회전에 의해 회전되는 아이들러(34)와, 상기 웨이퍼 양면에 접촉할 수 있도록 각각 설치되어 있으며 센터부분으로 초순수(DIW)를 공급받아 부드러운 상태로 유지하고 상기 웨이퍼가 회전할 때 접촉되어 웨이퍼를 세정하는 제1 및 제2 브러쉬(36, 38)와, 상기 제1 웨이퍼롤러(30)를 회전시키는 제1 모터(40)와, 상기 제2 웨이퍼롤러(32)를 회전시키는 제2 모터(44)와, 상기 제1 모터(40)로 인가되는 전류를 검출하는 제1 전류검출부(42)와, 상기 제2 모터(44)로 인가되는 전류를 검출하는 제2 전류검출부(46)와, 상기 제1 및 제2 전류검출부(42, 46)로부터 검출된 전류값을 받아 웨이퍼의 회전속도(RPM)을 모니터링하는 콘트롤러(48)로 구성되어 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 도 3 중 제1 및 제2 모터(40, 44)로 인가되는 전류 파형도이다.

상술한 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.

상기 제1 및 제2 모터로 인가제1 및 제2 브러쉬(36, 38)의 센터부분으로 초순수(DIW)가 공급되면 PVA와 같은 스펀지 재질로 이루어진 제1 및 제2 브러쉬(36, 38)는 부드러운 상태를 유지하게 된다. 만약 제1 및 제2 브러쉬(36, 38)가 건조한 상태가 되면 스펀지 재질인 제1 및 제2 브러쉬(36, 38)는 고체와 같이 단단한 상태가 되어 웨이퍼 세정 시 웨이퍼(W)를 손상시킬 수 있기 때문에 항상 초순수(DIW)를 공급하여 부드러운 상태로 유지시켜 주어야 한다. 제1 및 제2 웨이퍼롤러(30, 32)에는 웨이퍼(W)가 장착되어 있으며, 제1 및 제2 모터(40, 44)의 구동에 의해 회전되고 제1 및 제2 웨이퍼롤러(30, 32)가 회전함에 따라 웨이퍼(W)가 회전하게 된다. 그리고 웨이퍼(W)가 회전함에 따라 웨이퍼가 얹혀있는 아이들러(34)가 회전하게 된다. 상기 제1 및 제2 웨이퍼롤러(30, 32)에 의해 웨이퍼가 회전할 때 제1 및 제2 브러쉬(36, 38)가 회전하면서 웨이퍼에 접촉된다. 이때 분사노즐(도시하지 않음)에서는 웨이퍼의 양면으로 케미컬용액을 각각 분사한다. 따라서 웨이퍼(W)는 제1 및 제2 브러쉬(36, 38)가 서로 역방향으로 회전되면서 표면을 골고루 세정된다.

상기 제1 및 제2 전류검출부이때 제1 및 제2 전류검출부(42, 46)는 제1 및 제2 모터(40, 44)로 인가되는 전류값을 검출한다. 상기 제1 및 제2 전류검출부(42, 46)로부터 검출된 전류는 콘트롤러(48)로 인가되며, 콘트롤러(48)는 제1 및 제2 전 류검출부(42, 46)로부터 검출된 전류값이 도 4와 같은 전류값으로 검출되지 않으면 웨이퍼가 정상적으로 회전하고 있는 않는 것으로 판단하여 알람을 발생하도록 제어한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 세정 시 웨이퍼를 회전시키기 위해 제1 및 제2 웨이퍼롤러(30, 32)를 회전하기 위한 제1 및 제2 모터(40, 44)를 사용하고 있으나, 하나의 모터만을 사용하여 제1 및 제2 웨이퍼롤러 중 하나의 웨이퍼롤러만을 회전시키도록 하는 것도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시 가능하다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기 보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 웨이퍼를 회전시키기 위한 웨이퍼모터로 인가되는 전류값을 검출하여 웨이퍼의 회전상태가 정상상태임을 모니터링하여 본 발명을 실시할 수 있는 것이 명백하다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

이상에서, 본 발명에 따른 웨이퍼 회전상태를 모니터링하기 위해 모터로 인가되는 전류를 검출하도록 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼롤러를 구동하기 위한 전류를 검출하여 웨이퍼 회전속도를 모니터링하므로, 아이들러 마모에 의해 허위알람이 발생되는 것을 방지하고, 또한 마모된 아이들러에 의해 웨이퍼 에지에 디펙트 발생소스를 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims

웨이퍼 세정장치에 있어서,

웨이퍼를 회전시키기 위한 제1 및 제2 웨이퍼 롤러와,

제1 및 제2 웨이퍼 롤러 사이에 장착된 상기 웨이퍼가 접촉되어 상기 웨이퍼의 회전에 의해 회전되는 아이들러와,

상기 웨이퍼 양면에 접촉할 수 있도록 각각 설치되어 있으며 센터부분으로 초순수(DIW)를 공급받아 부드러운 상태로 유지하고 상기 웨이퍼가 회전할 때 접촉되어 웨이퍼를 세정하는 제1 및 제2 브러쉬와,

상기 제1 또는 제2 웨이퍼롤러 중 하나를 회전시키는 모터와,

상기 모터로 인가되는 전류를 검출하는 전류검출부와,

상기 전류검출부로부터 검출된 전류값을 받아 웨이퍼의 회전속도(RPM)를 모니터링하는 콘트롤러를 포함함을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
제1항에 있어서,

상기 콘트롤러는, 상기 전류검출부로부터 검출된 전류값이 미리 설정된 전류값으로 검출되지 않을 시 알람을 발생하도록 제어함을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
웨이퍼 세정장치에 있어서,

웨이퍼를 회전시키기 위한 제1 및 제2 웨이퍼 롤러와,

제1 및 제2 웨이퍼 롤러 사이에 장착된 상기 웨이퍼가 접촉되어 상기 웨이퍼의 회전에 의해 회전되는 아이들러와,

상기 웨이퍼 양면에 접촉할 수 있도록 각각 설치되어 있으며 센터부분으로 초순수(DIW)를 공급받아 부드러운 상태로 유지하고 상기 웨이퍼가 회전할 때 접촉되어 웨이퍼를 세정하는 제1 및 제2 브러쉬와,

상기 제1 웨이퍼롤러를 회전시키는 제1 모터와,

상기 제2 웨이퍼롤러를 회전시키는 제2 모터와,

상기 제1 및 제2 모터로 인가되는 전류를 검출하는 제1 및 제2 전류검출부와,

상기 제1 및 제2 전류검출부로부터 검출된 전류값을 받아 웨이퍼의 회전속도(RPM)를 모니터링하는 콘트롤러를 포함함을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
제3항에 있어서,

상기 콘트롤러는, 상기 전류검출부로부터 검출된 전류값이 미리 설정된 전류값으로 검출되지 않을 시 알람을 발생하도록 제어함을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.