KR20180080810A - 웨이퍼 세정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 세정을 위한 세정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 장치는, 세정액을 수용하는 세정조; 세정조에 약품을 공급하는 적산유량계; 세정액의 수위 정보를 수치화하는 수위 계측부; 및 수위 정보를 이용하여 적산유량계의 정상 동작 여부를 판단하는 제어부; 를 포함할 수 있다.

Description

웨이퍼 세정 장치 및 방법{Apparatus and method for wafer cleaning}
실시 예는 웨이퍼 세정 장치에 관한 것으로, 상세하게 웨이퍼 세정을 위한 세정액을 구성하는 약품의 공급을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 장치는 반도체 기판(웨이퍼)에 증착, 포토리소그래피(photolithography), 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 반도체 웨이퍼를 제조할 수 있다.
각각의 단위 공정들을 수행하는 동안 반도체 웨이퍼 표면에는 이물질 또는 불필요한 막과 같은 오염 물질이 부착될 수 있다. 이와 같은 오염 물질은 제품의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에 반도체 웨이퍼에 부착된 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정이 필요하다. 반도체 웨이퍼 상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커지기 때문에, 세정 공정은 반도체 제조 공정 중 중요한 공정 중 하나이다.
세정 공정을 수행하는 장치는 다수의 반도체 웨이퍼를 동시에 세정하는 배치식 세정 장치(Batch Type Cleaning)와 낱장 단위로 반도체 웨이퍼를 세정하는 매엽식 세정 장치(Single Wafer Cleaning)로 구분될 수 있다.
습식 세정 장치(wet station)를 사용하는 습식 세정 공정에서는 파티클, 유기오염, 자연 산화막, 이온성 불순물 등 다양한 오염물을 제거하기 위해 여러 가지 세정액이 사용되고, 세정액이 수용된 세정조에 다수의 반도체 웨이퍼를 일정 시간 침지시킨다. 이러한 습식 세정 공정에서 세정 효율을 향상시키기 위해 세정액에 초음파 진동을 가하는 초음파 세정 장치가 사용될 수 있다. 세정액에 초음파를 발생시키면, 초음파(Ultrasonic)에 의한 공동 현상(Cavitation)에 의해 웨이퍼의 오염 또는 이물질을 제거할 수 있다.
한편, 세정액에는 여러 종류의 약품이 혼합될 수 있고, 각각의 약품들은 웨이퍼의 세정에 적합한 일정 농도를 유지하는 것이 바람직하다. 복수 약품들의 특정 농도를 유지시키기 위해 세정 장치는 유량계를 이용하여 세정조로 공급되는 각각의 약품의 공급량을 제어할 수 있다. 이와 함께, 세정 장치는 유량계가 정상적인 동작을 수행하여 세정액에 혼합되는 특정 약품의 공급량을 제어할 수 있는지에 대한 검증을 수행할 수 있어야 한다.
따라서, 세정 장치는 유량계가 정상적으로 동작하는지 여부에 대해 검증하는 구체적인 방법이 필요하다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 웨이퍼 세정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 세정조에 수용되는 세정액의 농도 관리를 위해 세정조에 공급되는 약품의 공급량을 제어하는 유량계가 정상적으로 동작하는지 여부에 대한 검증하는 방법을 제공할 수 있다.
상세하게, 본 발명은 세정조에서 세정액의 수위를 모니터링하여 세정조로 공급되는 약품량 기 설정 공급량만큼 공급되는지 검증하는 세정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼를 세정액에 의해 세정하는 웨이퍼 세정 장치는, 세정액을 수용하는 세정조; 상기 세정조에 약품을 공급하는 약품공급부; 상기 세정액의 수위 변화를 감지하는 수위 센서; 상기 수위 변화를 수위 정보로 수치화하는 수위 계측부; 및 상기 수위 정보를 이용하여 상기 약품공급부의 오동작 여부를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 수위 정보를 이용하여 상기 세정조에 공급되는 상기 약품의 실제공급량을 산출할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 약품의 기 설정된 정량 공급 시간 또는 기 설정된 정량인 공급요구량을 상기 약품공급부로부터 수신하거나 이전에 저장하고 있을 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 실제공급량과 상기 공급요구량을 비교하여 상기 약품공급부의 오동작 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 실제공급량을 기 설정된 약품공급량 테이블에 매칭시켜 상기 약품공급부의 오동작 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 세정조에 포함되는 약품의 농도를 산출하는 농도계; 를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 농도계에 의해 제1주기 마다 산출된 약품의 농도가 제2기 마다 기 설정값 이하인 경우, 상기 제어부가 상기 약품공급부의 오동작 여부를 판단할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 약품공급부의 오동작 여부에 대한 알림 정보를 제공하 출력부; 를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 약품공급부는 적산유량계일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 방법은, 웨이퍼를 세정할 때 사용되는 세정액을 구성하는 약품을 공급하는 단계; 상기 공급된 약품에 의해 세정액을 생성하는 단계; 상기 생성된 상기 세정액의 수위 변화를 감지하는 단계; 상기 감지된 수위 변화를 수위 정보로 수치화하는 단계; 및 상기 수치화된 수위 정보를 이용하여 상기 약품이 기 설정량만큼 공급되는지를 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 약품이 기 설정량만큼 공급되는지를 판단하는 단계는, 상기 수위 정보를 이용하여 상기 약품의 실제공급량을 산출하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 약품이 기 설정량만큼 공급되는지를 판단하는 단계는, 상기 약품의 기 설정된 정량 공급 시간 또는 기 설정된 정량인 공급요구량을 상기 수신하거나 저장하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 약품이 기 설정량만큼 공급되는지를 판단하는 단계는, 상기 실제공급량과 상기 공급요구량을 비교하여 상기 약품이 기 설정량만큼 공급되는지를 판단하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 약품이 기 설정량만큼 공급되는지를 판단하는 단계는, 상기 실제공급량을 기 설정된 약품공급량 테이블에 매칭시켜 상기 약품이 기 설정량만큼 공급되는지를 판단하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 세정조에 포함되는 상기 약품의 농도를 산출하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 농도계에 의해 제1주기 마다 산출된 약품의 농도가 제2주기 마다 기 설정값 이하인 경우, 상기 약품이 기 설정량만큼 공급되는지를 판단하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 약품이 기 설정량만큼 공급되는지 여부에 대한 알림 정보를 제공하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 웨이퍼 세정을 위한 세정 장치 및 방법에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 세정조에 공급되는 약품이 정량 공급되는지 여부를 모니터링 및 검증함으로써 세정조의 농도 관리 용이성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 본 발명은 세정조로 약품을 공급하는 유량계의 정상동작 여부를 검증함으로써 유량계 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
셋째, 본 발명은 세정액에 공급되는 약품의 농도를 일정하게 유지할 수 있어 세정 장치의 세정 능력에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
넷째, 본 발명은 유량계의 비정상 동작을 감지할 수 있어, 유량계 교체와 관련된 관리 능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 세정액에 혼합되는 특정 약품의 농도를 모니터링한 결과에 의해 비정상적인 동작이 감지되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 약품 공급 검증 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세정 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정조로 공급되는 약품의 공급량을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 세정조로 공급되는 약품이 정량 공급되는지 여부를 모니터링하고 약품을 공급하는 유량계가 정상 동작하는지 여부를 검증하는 웨이퍼 세정을 위한 세정 장치 및 방법을 제공한다.
세정조에 공급되는 약품은 케미컬(chemicals)로서, 바람직하게 공업 약품일 수 있다.
본 발명은 세정조로 공급되는 약품이 정량 공급되는지 여부를 모니터링하기 위해 세정조에 수용되는 세정액의 수위를 계측하는 수위 센서를 이용하여 세정액의 수위를 모니터링한다.
일반적인 세정 장치에도 수위 센서를 포함하고 있으나, 이전 수위 센서는 세정액의 수위가 정상적인 동작 범위를 벗어나는지 여부에 대한 정보만을 제공한다. 예를 들어, 세정액의 수위가 정상적인 동작 범위를 벗어나는 경우 하이(high) 또는 로우(low) 정보를 출력하고, 정상적인 동작 범위에 세정액의 수위가 위치하는 경우에는 미들(middle) 정보를 출력한다. 세정조로 공급되는 약품의 수가 복수인 점을 고려할 때, 이러한 수위 정보만으로는 세정조로 공급되는 약품들이 정량 공급되는지 검증하는데 어려움이 있다.
먼저, 도 1에서는 세정조로 공급되는 약품의 농도 그래프를 통해 비정상적인 동작이 모니터링되는 경우에 대해 설명하고, 도 2 내지 도 4에서는 웨이퍼 세정을 위한 세정 장치 및 방법에 대해 구체적으로 설명하고. 도 5에서는 세정조로 공급되는 약품의 공급량을 산출하는 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 세정액에 혼합되는 특정 약품의 농도를 모니터링한 결과에 의해 비정상적인 동작이 감지되는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 시간에 따른 세정조에 혼합되는 특정 약품의 농도 그래프이다. 세정조에는 다양한 종류의 약품이 공급될 수 있고, 복수의 약품이 혼합되어 세정액을 구성할 수 있다.
한편, 세정 장치는 웨이퍼 세정에 적합한 특정 약품의 농도 범위를 가질 수 있다. 웨이퍼 상의 오염원(예를 들어, 파티클)을 제거할 수 있는 능력을 세정력으로 정의할 때, 세정 장치는 세정력이 가장 높은 농도를 기준값으로 설정할 수 있다. 그리고, 세정 장치는 기준값으로부터 일정 크기만큼 차이가 있는 상한값 및 하한값을 설정하고, 하한값부터 상한값까지의 농도 영역을 정상 동작 범위로 설정할 수 있다.
세정 장치는 세정액에 포함되는 특정 약품의 농도를 측정 및 모니터링 할 수 있는 농도계를 포함할 수 있고, 농도계에 의해 측정되는 특정 약품의 농도는 일정 시간마다 출력될 수 있다.
일 실시예로, 농도계는 세정액이 일정량 이상인 경우에 특정 약품의 농도를 측정할 수 있다. 다시 말해서, 농도계는 세정조에 기 설정된 정량이 주입되고 난 이후 특정 약품의 농도를 측정할 수 있고, 농도계에 의해 계측된 수치를 이용하여 검증에 활용할 수 있다.
(a)를 참조하면, 특정 약품의 농도는 기준값을 기준으로 일정한 규칙이 없이 높은 농도 또는 낮은 농도를 갖는다. 예를 들어, 웨이퍼가 세정액에 수용되는 때 약품의 농도는 낮아질 수 있고, 세정조에 약품이 공급될 때 농도가 높아질 수 있다. (a)와 같은 경우, 세정 장치는 약품이 정상적으로 세정조로 공급되고 있다고 판단할 수 있다.
(b)를 참조하면, 특정 약품의 농도가 일정한 주기마다 하한값(세정력의 낮은 임계값)보다 낮은 농도값을 갖는다. 다시 말해서, 세정 장치에 포함된 특정 약품의 농도가 비정상적으로 일정한 패턴으로 하한값보다 낮은 농도를 갖는다. (b)와 같은 경우, 세정 장치는 약품이 비정상적으로 유량계에 의해 세정조로 공급되고 있다고 판단할 수 있다.
세정 장치는 유량계를 통해 약품의 정량 공급을 수행하고 있으며, 본 발명에서는 적산유량계를 활용하고 있으나, 이에 한정되지 않고 약품을 공급하는 유량계면 어떠한 유량계(예를 들어, 전자 유량계 등)라도 무관하다.
본 발명에서 유량계는 흐르는 유량의 총합을 표시하는 계기로서, 특히, 적산 유량계는 유량 센서의 출력을 시간적으로 적분하여 표시할 수 있다.
한편, (b)와 같은 상태는 세정조로 특정 약품을 공급하는 유량계의 비정상적인 동작에 의해 발생될 수 있으나, 세정조 내의 특정 약품의 농도를 산출하는 농도계에 이상이 있다고 판단될 수도 있다. 다만, (b)와 같은 농도 패턴은 농도계 또는 유량계 중 적어도 하나는 이상이 있음을 지시할 수 있다.
적산유량계의 비정상적인 동작(오동작) 여부에 대한 확인은 적산유량계에 유입되는 전류량 또는 세정 장치의 제어부와 적산유량계 사이에서 발생한 송수신 신호의 발생 시점으로 확인할 수 있다. 다만, 상기 확인 방법에 의해서도 (b)와 같은 농도 패턴의 발생 원인을 밝힐 수 없을 수 있으며, 적산유량계를 교체하여도 (b)와 같은 농도 패턴은 다시 발생할 수 있다.
본 발명의 세정 장치는 유량계에 의해서만 세정조로 약품 공급을 수행하고 있으므로, 유량계의 정상 동작이 선행된 경우에 농도계에 의해 산출된 농도를 신뢰할 수 있다.
한편, 외부 관리인에 의한 약품 공급을 위한 세정 장치의 접촉은 웨이퍼의 다른 오염원을 발생시킬 수 있으며, 인체에 유해할 수 있는 세정액에 포함되는 약품의 공급을 관리인에 의해 수행시키는 것은 현실적으로 어려움이 있다. 즉, 관리인에 의해 약품의 정량 공급을 수행하는 것은 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 적산유량계의 오동작 여부를 검증함으로써, 세정액의 농도 관리를 효율적으로 할 수 있는 방법을 제공한다. 이하, 도 2에서 세정조로의 약품 공급 검증 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 약품 공급 검증 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 세정 장치의 제어부는 약품공급부를 통해 세정조로 세정액을 구성하는 적어도 하나의 약품을 공급할 수 있다(S210).
세정 장치에 포함되는 약품공급부는 복수 개일 수 있고, 각각의 약품공급부는 상이한 약품을 수용하는 저장조를 포함할 수 있고, 저장조에 수용된 약품을 세정조로 공급할 수 있다. 세정 장치의 제어부는 약품공급부에 포함되는 자동 밸브를 조절하여 세정조로 공급되는 약품공급량 또는 약품 공급 시간을 제어할 수 있다.
일 실시예로, 약품공급부는 유량계일 수 있으며, 바람직하게는 적산유량계일 수 있다.
수위 계측부는 세정액의 수위 정보를 수치화할 수 있다(S220). 수위 계측부는 세정조 내에 설치될 수 있는 수위 센서를 포함할 수 있다. 수위 센서는 세정조 내부에서 세정액의 수위 변화를 감지할 수 있다. 수위 계측부는 수위 센서에 의해 생성된 수위 정보를 수치화할 수 있다.
세정 장치의 제어부는 수위 계측부로부터 수치화된 수위 정보를 수신하고, 이를 이용하여 약품공급부가 정상적으로 동작하는지 여부를 검증할 수 있다(S230).
세정 장치는 수위 정보를 이용하여 약품공급부가 실제 세정조로 공급한 약품의 공급량을 산출할 수 있다. 그리고, 세정 장치의 제어부는 약품공급부가 세정조로 공급해야 할 약품의 기 설정된 정량 공급량 정보를 갖고 있다.
따라서, 세정 장치의 제어부는 실제 세정조로 공급한 약품의 공급량과 기 설정된 정량을 비교함으로써 약품공급부가 정상적으로 약품을 공급하는지 검증할 수 있다.
다른 일 실시예로, 세정 장치의 제어부는 실제 세정조로 공급한 약품의 공급량을 기 설정된 약품 공급량 테이블에 매칭시킴으로써 약품공급부가 정상적으로 약품을 공급하는지 검증할 수 있다.
예를 들어, 세정조 전체의 수위 정보와 특정 약품의 공급량에 대한 테이블이 기 설정되어 저장되어 있을 수 있다. 제어부는 테이블에 세정조 전체의 수위 정보에 대응되는 약품량과 실제 세정조로 공급한 약품의 공급량이 동일한지 상이한지 여부로 약품공급부가 정상적으로 동작하는지 검증할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 세정 장치(300)는 세정액을 수용하는 세정조(310), 세정조로 약품을 공급하는 적어도 하나의 약품공급부(321, 322), 세정조의 수위 변화를 감지하는 수위 센서(330), 수위 센서(330)에 의해 생성된 수위 정보를 수치화 하는 수위 계측부(340), 수치화된 수위 정보를 이용하여 약품공급부가 정상적으로 동작하는지 여부를 판단하는 제어부(350) 및 세정 장치(300)가 비정상적으로 동작(오동작)하는 경우 이에 대한 알림 정보를 제공하는 출력부(360)을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 구성 요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성 요소들을 갖거나 그보다 적은 구성 요소들을 갖는, 세정 장치(300)가 구현될 수 있다.
세정조(310)는 세정액을 수용할 수 있으며, 세정액은 적어도 하나의 약품의 혼합에 의해 생성될 수 있다. 세정조(310)는 내조와 외조를 포함할 수 있으며, 약품 공급은 내조 또는 외조 어느 하나에서 수행될 수 있다.
한번 혼합되어 생성된 세정액에 일정 횟수 이상의 웨이퍼 세정이 수행된 경우, 세정액의 청정도를 위하여 세정조(310)내의 전체 세정액을 비우고 새로 채워주는 액교환 공정이 진행될 수 있다. 이러한 액교환 공정에서 새롭게 약품이 공급될 수 있으며, 이 때 약품공급부(321, 322)는 내조에 약품을 공급할 수 있다.
액교환 공정이 아닌 경우로서, 세정액이 재사용되는 중간에 약품공급부(321, 322)는 외조에 약품을 공급할 수 있고, 외조에 공급된 약품은 내조에 흘러들 수 있다.
약품공급부(321, 322)는 약품을 수용할 수 있는 저장조(도면 미도시)를 포함할 수 있으며, 제어부에 의해 열림 또는 닫힘이 제어되는 자동 밸브를 포함할 수 있다. 약품공급부(321, 322)는 세정조(310)으로 공급하는 약품 공급량에 대한 정보를 저장하고 있을 수 있다.
일 실시예로, 약품공급부(321, 322)는 유량계일 수 있으며, 바람직하게 약품공급부(321, 322)는 적산유량계일 수 있다.
수위 센서(330, level sensor)는 세정조(310) 내부의 세정액의 수위 변화를 감지할 수 있다. 수위 센서(330)는 세정조 안의 세정액의 부피를 산출할 수 있을 정도의 정확한 수위 변화를 감지할 수 있다. 예를 들어, 수위 센서는 mm 단위의 수치 변화를 감지할 수 있다.
수위 계측부(340)은 수위 센서(330)에 의해 생성된 수위 변화를 수치화할 수 있다. 수위 계측부(340)는 수위 변화를 수치화하여 수위 정보로 변환할 수 있다.
제어부(350)는 수위 계측부(340)로부터 수위 정보를 수신하여 약품공급부(321, 322)가 정상적으로 약품을 세정조(310) 로 공급하고 있는지 판단할 수 있다.
제어부(350)는 상기 수위 정보를 이용하여 약품공급부(321, 322)가 실제 세정조(310) 로 공급한 약품 공급량을 산출할 수 있다.
제어부(350)는 수위 정보를 이용하여 세정조(310)에 공급되는 적어도 하나의 약품의 실제 공급량인 제1 혼합량을 산출할 수 있다. 제어부(350)는 세정조로 공급될 약품의 기 설정된 정량 공급 시간 또는 기 설정된 정량의 제2혼합량 정보를 약품공급부(321, 322)로부터 수신하거나 메모리에 이전에 저장하고 있을 수 있다.
제어부(350)는 실제공급량인 제1혼합량과 약품공급부(321, 322)로의 공급요구량인 제2혼합량을 비교하여 약품공급부(321, 322)약품공급부의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다.
약품공급부(321, 322)의 정상 동작 검증과 관련하여 제어부(350)는 실제 약품 공급량과 약품공급부(321, 322)로 요구했던 기 설정 약품 정량을 비교함으로써 약품공급부(321, 322)의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다.
다른 일 실시예로, 제어부(350)는 세정조(310)의 전체 수위 대비 특정 약품의 기 설정된 약품공급량 테이블을 저장하고 있을 수 있다. 제어부(350)는 기 설정된 약품공급량 테이블에서 세정조의 전체 수위에 대응되는 값을 실제 약품 공급량과 비교함으로써 약품공급부(321, 322)의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다.
출력부(360)는 제어부(350)의 판단에 따른 약품공급부(321, 322)의 정상 동작 또는 비정상 동작에 대한 알림 정보를 제공할 수 있다. 알림 정보의 제공 방법에 있어서, 디스플레이(display)와 같은 영상 정보를 제공할 수 있으며, 알림 경고로서 부져(buzzer)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세정 장치(400)를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 세정 장치(400)는 세정조(440)로 제1약품을 공급하는 제1적산유량계(410), 제1적산유량계(410)로 공급되는 제1약품의 이물질을 제거하는 제1필터(411), 세정조(440)로 제2약품을 공급하는 제2적산유량계(420), 제2적산유량계(420)로 공급되는 제2약품에 포함된 이물질을 제거하는 제2필터(421), 세정조(440)로 공급되는 탈이온수(DeIonized Water, DIW)을 수용 및 공급하는 DIW 탱크(430), 세정조(440)의 수위 변화를 수치화하는 수위계측부(450), 수위계측부(450)에 의해 생성된 수치화된 수위 정보를 제어부(470)로 송수신할 수 있는 정보로 변환 및 전달하는 통신부(460), 수치 정보를 이용하여 적산유량계(410, 420)의 정상 동작 여부를 판단하는 제어부(470) 및 적산유량계(410, 420)의 정상 동작 여부에 대한 알림 정보를 제공하는 출력부(480), 세정조(440)에 포함된 세정액의 특정 약품의 농도를 산출하는 농도계(491) 및 농도계(491)로 유입되는 세정액에 포함된 이물질을 제거하는 제3필터(492)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 구성 요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성 요소들을 갖거나 그보다 적은 구성 요소들을 갖는, 세정 장치(400)가 구현될 수 있다.
수위계측부(450)는 세정액의 수위 변화를 감지하는 수위 센서(451)을 포함할 수 있다.
농도계(491)는 제1주기 마다 세정액에 혼합된 특정 약품의 농도를 산출할 수 있다. 농도계(491)은 산출된 특정 약품의 농도를 제어부(470)으로 전송할 수 있고, 제어부(470)는 이를 출력부(480)를 통해 실시간 모니터링 정보를 제공할 수 있다.
이때, 특정 약품의 농도가 제2주기 마다 기 설정값(하한값) 이하인 경우, 제어부(470)는 적산유량계가 비정상적으로 동작한다고 판단할 수 있고, 이러한 경우에 적산유량계의 오동작 여부를 검증할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정조로 공급되는 약품의 공급량을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 수위 센서(level sensor)는 세정 장치의 제어부가 약품의 실제 공급량을 산출할 수 있을 정도의 수위 변화(예를 들어, mm단위)를 감지할 수 있다.
일단 생성된 세정액에 일정 횟수 이상의 웨이퍼 세정이 수행된 경우, 세정액의 청정도를 위하여 세정조 내의 전체 세정액을 비우고 새로 채워주는 액교환 공정이 진행될 수 있다. 이러한 액교환 공정에서 새롭게 약품이 공급될 수 있으며, 이 때 적산유량계는 내조에 약품을 공급할 수 있다.
세정 장치의 제어부는 액교환 공정에서 새롭게 세정액을 생산하는 과정에서 적산유량계에 의해 실제 공급된 약품량을 산출할 수 있다. 즉, 제어부는 신규 세정액의 메이크업(make-up) 과정에서 세정조 내부 약품 공급량을 산출할 수 있다.
세정 장치의 제어부는 약품 공급량을 산출하기 위해 전체 세정액의 부피 변화량을 계측하여 이용할 수 있다.
상기 방법에 의해 공급량을 산출하는 경우 부피변화만을 고려하기에 농도관련 수치값들은 활용이 되지 않는다. 약품의 온도, 농도(%), 기타 주변 환경 조건에 따라서 부피변화는 영향을 받을 수 있으나, 미세한 화학반응에 따른 변화는 크지 않을 수 있어 고려하지 않을 수 있다.
예를 들어, 수위 센서는 먼저 탈이온수(DeIonized Water, DIW)가 공급된 후 세정조 내의 세정액의 수위를 측정할 수 있고, 이 때 측정된 1차 수위는 150mm 일 수 있다. 이후, 수위 센서는 암모니아수(NH4OH)가 공급된 후 세정조 내의 세정액의 수위를 측정할 수 있고, 이 때 측정된 2차 수위는 173mm 일 수 있다. 또한, 수위 센서는 과산화수소(H2O2)가 공급된 후 세정조 내의 세정액의 수위를 측정할 수 있고, 이 때 측정된 3차 수위는 173mm 일 수 있다.
세정액의 부피는 밑면적과 높이를 이용하면 산출될 수 있으며, 세정액의 밑면적은 세정조의 밑면적과 동일하다고 볼 수 있다. 세정조의 밑면적은 고정된 값으로서 약품이 공급된 후 수위 변화량으로 공급된 약품량을 산출할 수 있다.
예를 들어, 1차, 2차, 3차 수위 값에 의해 암모니아수는 23mm의 높이를 갖으며, 과산화수소는 46mm의 높이를 갖는다. 각각에 밑면적을 곱하면 최종 약품 공급량을 산출할 수 있다.
다른 방법으로, 농도계가 정상적으로 동작하여 혼합되는 복수의 약품의 농도를 알고 있는 경우 세정액 전체의 부피를 이용하여 약품의 실제 공급량을 산출할 수 도 있다.
이외 또 다른 방법으로, 적산유량계의 약품 공급관의 크기와 약품이 공급될 때 발생되는 유속 또는 유압을 알 수 있는 경우, 각각의 약품 공급량을 산출할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (9)

  1. 웨이퍼를 세정액에 의해 세정하는 웨이퍼 세정 장치에 있어서,
    상기 세정액을 수용하는 세정조;
    상기 세정조에 약품을 공급하는 약품공급부;
    상기 세정액의 수위 변화를 감지하는 수위 센서;
    상기 수위 변화를 수위 정보로 수치화하는 수위 계측부; 및
    상기 수위 정보를 이용하여 상기 약품공급부의 오동작 여부를 판단하는 제어부;
    를 포함하는,
    웨이퍼 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 수위 정보를 이용하여 상기 세정조에 공급되는 상기 약품의 실제공급량을 산출하는,
    웨이퍼 세정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 약품의 기 설정된 정량 공급 시간 또는 기 설정된 정량인 공급요구량을 상기 약품공급부로부터 수신하거나 이전에 저장하고 있는,
    웨이퍼 세정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실제공급량과 상기 공급요구량을 비교하여 상기 약품공급부의 오동작 여부를 판단하는,
    웨이퍼 세정 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 실제공급량을 기 설정된 약품공급량 테이블에 매칭시켜 상기 약품공급부의 오동작 여부를 판단하는,
    웨이퍼 세정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 세정조에 포함되는 약품의 농도를 산출하는 농도계;
    를 더 포함하는,
    웨이퍼 세정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 농도계에 의해 제1주기 마다 산출된 약품의 농도가 제2주기 마다 기 설정값 이하인 경우, 상기 제어부가 상기 약품공급부의 오동작 여부를 판단하는,
    웨이퍼 세정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 약품공급부의 오동작 여부에 대한 알림 정보를 제공하는 출력부;
    를 더 포함하는,
    웨이퍼 세정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 약품공급부는 적산유량계인,
    웨이퍼 세정 장치.
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