KR100931788B1 - 기판 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 장치 - Google Patents

기판 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 장치 Download PDF

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Abstract

기판 세정장치용 세정 부품의 적합성을 판단할 수 있는 검사 장치가 개시된다. 검사 장치는, 피검사체가 수용되어 상기 피검사체에 대한 검사 환경을 형성하는 세정유닛과 상기 세정유닛으로 순수를 공급하는 순수라인 및 상기 세정유닛에서 오버플로우되는 순수에 포함된 파티클을 검출하는 검사유닛을 포함한다. 상기 순수에 포함된 파티클은 상기 피검사체로 인해 발생되는 파티클이므로, 상기 피검사체의 세정 부품으로의 적합성 여부를 간단하고 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 실제 세정장치에 사용되는 세정 부품으로 제작하지 않더라도 상기 피검사체의 적합성 여부를 판단할 수 있어서, 검사에 필요한 비용과 시간을 줄일 수 있다.
세정장치, 부품 재질 적합성, 입자계수기, LPC

Description

기판 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 장치{APPARATUS FOR TESTING SUITABILITY OF PARTS OF WET CLEANING APPARATUS}
본 발명은 기판의 세정장치에 관한 것으로, 세정장치에 사용되는 세정 부품의 재질이 세정공정에서 미치는 영향을 판단하는 세정 부품의 적합성 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판에 증착, 포토리소그래피(photolithography), 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 제조된다.
각각의 단위 공정들을 수행하는 동안 반도체 기판 표면에는 이물질 또는 불필요한 막과 같은 오염물질이 부착될 수 있다. 이와 같은 오염 물질은 제품의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에 반도체 제조 공정에서는 기판에 부착된 오염 물질을 제거하기 위한 세정공정이 수행된다. 최근 반도체 기판상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커짐에 따라 점차 세정공정의 중요도가 높아지고 있다.
세정공정을 수행하는 장치는 다수의 반도체 기판을 동시에 세정하는 배치식 세정장치와 낱장 단위로 반도체 기판을 세정하는 매엽식 세정장치로 구분된다.
일 예로, 세정공정을 수행하는 습식 세정장치(wet station)는 파티클, 유기오염, 자연 산화막, 이온성 불순물 등 다양한 오염물을 제거하기 위한 여러 가지 세정액이 수용된 세정조에 다수의 반도체 기판을 일정시간 침지시킴으로써 세정공정이 수행된다.
여기서, 상기 습식 세정장치를 구성하는 각 세정 부품들은 세정공정 동안 파티클이 발생되지 않는 재질로 선택되어야 한다. 상기 세정 부품에서 파티클이 발생하는 경우, 상기 파티클로 인해 세정이 완료된 기판이 오염되어 세정 효과가 저하된다. 더구나, 상기 파티클은 상기 기판에 부착되어 후속하는 반도체 제조 공정에서 불량 발생원인이 된다.
즉, 상기 세정 부품을 세정장치에 적용할 수 있는 지 여부와 적합한 세정 부품의 재질을 판단하는 검사가 필요하다. 종래에는 상기 세정 부품의 재질이 세정장치에 적합한 지 여부를 판단하는 검사방법으로서, 검사하고자 하는 재질로 세정 부품을 제작하여 상기 제작된 세정 부품이 적용된 세정장치에서 실제로 기판에 대한 세정공정을 수행하고, 상기 세정이 완료된 기판 표면에서 파티클을 검사하는 방법이 있었다.
그러나, 이와 같은 검사방법에 의하면, 기판 표면에서 검출된 파티클은 상기 세정 부품에 의한 영향만을 나타내는 것이 아니라, 기판에 대한 세정공정 이전에 수행된 공정들의 영향도 받게 된다. 따라서, 종래의 검사방법으로는 평가하고자 하는 부품에 의한 영향과 적합성을 정확하게 판단하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래의 검사방법을 수행하기 위해서는, 검사 대상이 되는 재질을 이용하여 실제 세정 부품을 만들어서 세정장치와 세정공정에 적용하여야 한다. 따라서, 기존의 검사방법은 검사를 위한 비용과 시간이 크게 소모되는 문제점이 있었다. 또한, 검사 결과가 안 좋은 경우, 검사 대상이 되었던 세정 부품은 폐기되므로 폐기에 따른 비용이 낭비되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 실제 세정 부품을 제작하지 않고, 세정장치에서 세정 부품의 적합성을 직접 검사할 수 있는 세정 부품의 적합성 검사 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 세정 부품에 의한 영향만을 검사할 수 있는 세정 부품의 적합성 검사 장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 피검사체가 수용되어 상기 피검사체에 대한 검사 환경을 형성하고, 내조와 상기 내조에서 오버플로우되는 순수를 수용하는 외조를 포함하는 세정유닛, 상기 내조에 연결되어 상기 내조에 순수를 공급하는 순수라인, 상기 외조와 연결되어 상기 외조에서 유입되는 순수를 수용하는 검사체적과 상기 검사체적에 광을 조사하는 광원부와 상기 검사체적에서 발생하는 광을 검출하는 검출부를 포함하고, 상기 세정유닛의 파티클을 검출하는 검사유닛을 포함한다. 본 실시예에 따르면, 상기 피검사체를 통과한 순수에 포함된 파티클을 검출함으로써, 상기 피검사체가 실제 세정공정 동안 파티클 발생여부를 판단할 수 있으며, 이를 통해, 상기 피검사체를 세정장치의 세정 부품으로 사용할 수 있는 지 적합성 여부를 판단할 수 있다.
실시예에서, 상기 세정유닛은 순수라인과 연결되어 순수가 지속적으로 유입되고, 상기 순수 속에 상기 피검사체가 침지되도록 상기 순수와 상기 피검사체를 수용하는 내조와, 상기 내조 외측에 구비되어 상기 내조로부터 오버플로우되는 순수를 수용하는 외조로 이루어진다.
실시예에서, 상기 검사유닛은 상기 순수에 포함된 파티클을 검출하는 입자계 수기이다. 즉, 상기 검사유닛은, 상기 외조와 연결되어, 상기 외조로부터 유입된 순수를 수용하는 검사체적과 상기 검사체적으로 광을 조사하는 광원부와 상기 검사체적에서 검출되는 광을 이용하여 파티클을 검출하는 검출부를 포함한다. 예를 들어, 상기 광원부는 소정 크기의 입자를 검출할 수 있는 레이저이다. 그리고, 상기 검출부는 상기 광원부에서 조사된 광이 상기 검사체적에 포함된 파티클에 의해 산란된 산란광을 검출한다. 상세하게는, 상기 검출부는 상기 검출된 산란광의 세기를 파티클의 크기로 변환하고, 상기 산란광의 검출빈도를 상기 파티클의 개수로 변환한다.
본 발명에 따르면, 첫째, 실제 세정 부품을 제작하지 않고도, 검사하고자 하는 재질로 형성된 임의의 피검사체를 이용하여 세정장치에서 직접 세정 부품으로의 적합성을 검사할 수 있다. 따라서, 세정 부품을 제작하기 위한 비용과 시간을 절감할 수 있다.
둘째, 기판 표면을 검사하는 것이 아니라, 피검사체를 통과한 순수에 포함된 파티클을 측정하므로, 세정공정 이외의 공정 영향을 배제할 수 있다. 또한, 세정공정에 의한 영향만을 검사할 수 있으므로, 검사 결과의 정확성과 신뢰성을 향상시킨다.
셋째, 세정장치에서 인라인으로 검사유닛이 구비되어 있어서, 장치의 구조가 간단해진다. 또한, 세정장치에서 바로 검사할 수 있으므로, 검사에 필요한 시간을 절약할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정장치용 부품의 적합성 검사 장치를 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 도 1의 검사유닛의 일 예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 적합성 검사를 위한 검사 장치는 피검사체(10)가 수용되는 세정유닛(100)과 상기 세정유닛(100)에 구비되는 검사유닛(130)으로 이루어진다.
상기 세정유닛(100)은 상기 피검사체(10)가 실제 사용되는 작업환경과 동일한 조건의 검사환경을 형성하기 위한 장치이다. 예를 들어, 상기 세정유닛(100)은 반도체 기판의 습식 세정장치일 수 있다. 이하에서는, 상기 세정유닛(100)의 일 예로서 습식 세정 장치를 예로 들어 설명한다.
그러나, 상기 세정유닛(100)이 세정장치에 한정되는 것은 아니며, 순수가 사용되는 환경과 동일한 환경을 형성할 수 있는 장치는 모두 해당된다고 할 수 있을 것이다.
상기 피검사체(10)는 검사 대상이 되는 물체로서, 예를 들어, 반도체 기판의 습식 세정장치에 사용되는 세정 부품이다. 그러나, 상기 피검사체(10)는 실제 세정장치에 사용되는 세정 부품으로 제작되어야 하는 것은 아니며, 상기 세정 부품과 동일한 재질을 갖는 물체로서 임의의 형태를 갖는다.
상세하게는, 상기 세정유닛(100)은 내조(110)와 외조(120) 및 순수라인(111)을 포함한다.
상기 내조(110)는 상기 피검사체(10)를 수용하고, 상기 피검사체(10)가 사용될 작업 환경과 동일한 조건의 검사 환경을 제공한다. 예를 들어, 상기 내조(110)는 순수(101)가 수용되고, 상기 순수(101) 내에 상기 피검사체(10)가 침지된다.
여기서, 상기 피검사체(10)에 의한 영향을 판단하기 위한 검사이므로, 상기 내조(110)에는 상기 피검사체(10)와 순수(101)만 수용된다.
상기 내조(110) 일측에는 상기 내조(110)로 순수(101)를 공급하는 상기 순수라인(111)과 순수 공급부(115)가 연결되고, 상기 내조(110) 내로 지속적으로 순수(101)가 공급된다. 상기 순수(101)는 상기 내조(110)를 가득 채우고, 상기 내조(110)의 용량을 초과하여 오버플로우되는 순수(101)는 상기 외조(120)로 수용된다.
상기 외조(120)는 상기 내조(110)의 외측에 구비되어, 상기 내조(110)에서 오버플로우되는 순수(101)를 수용한다. 예를 들어, 상기 외조(120)는 상기 내조(110)에서 오버플로우되는 순수(101)를 수용할 수 있도록 상기 내조(110)의 둘레 를 따라 형성된다.
그리고, 상기 외조(120)는 상기 내조(110)에 비해 작은 체적을 갖도록 형성되며, 상기 순수(101)가 수용될 수 있도록 상기 내조(110)의 상부에 구비된다. 예를 들어, 상기 외조(120)와 상기 내조(110)는 상단부가 동일 평면상에 형성된다.
상기 검사유닛(130)은 상기 외조(120)에 연결되어, 상기 외조(120)로부터 소정량의 순수(101)가 유입되도록 형성된다. 그리고, 상기 검사유닛(130)과 상기 외조(120)를 연결시키는 검사라인(141)이 구비되고, 예를 들어, 상기 검사라인(141)은 상기 외조(120)의 하부에 연결된다.
상기 검사유닛(130)은 상기 피검사체(10)를 통과한 순수(101)에 포함된 파티클(P)를 검출함으로써, 상기 피검사체(10)로부터 발생하는 파티클(P)을 검출하고, 상기 검출된 결과를 통해 상기 피검사체(10)의 세정 부품으로의 적합성 여부를 판단할 수 있다.
즉, 상기 피검사체(10)는 세정장치에 사용되는 세정 부품의 재질로 이루어진 물체로서, 상기 피검사체(10)가 사용될 환경과 동일하게 상기 순수(101)에 침지된 상태에서 파티클(P)을 발생시키지 않아야 한다. 상기 피검사체(10)에서 파티클(P)이 발생한다는 것은 상기 피검사체(10)를 이용하여 세정 부품을 제작하여 실제 세정장치에 적용하였을 경우, 세정 공정에서 파티클(P)이 발생하게 된다. 따라서, 상기 피검사체(10)에서 발생되는 파티클(P)의 수를 검사함으로써 상기 피검사체(10)의 적합성을 판단할 수 있다.
상기 검사유닛(130)은 상기 세정유닛(100)으로부터 소정량의 순수(101)를 샘 플링하고 상기 순수(101)에 포함된 파티클(P)를 검출함으로써, 상기 피검사체(10)로부터 발생되는 파티클(P)를 검사한다. 예를 들어, 상기 검사유닛(130)은 소정의 검사체적(CV)에 포함된 파티클(P)의 수를 계수하는 입자계수기(liquid particle counter, LPC)이다.
상세하게는, 상기 검사유닛(130)은 검사체적(CV)과 광원부(131)와 검출부(135)로 이루어진다.
상기 검사체적(CV)은 상기 세정유닛(100)과 연결되어, 상기 세정유닛(100)으로부터 유입되는 순수(101)를 수용한다
상기 광원부(131)는 상기 검사체적(CV)으로 광을 조사한다. 예를 들어, 상기 광원부(131)는 레이저이다. 본 실시예에서는 0.05 내지 0.1㎛ 크기의 파티클(P)를 검출할 수 있는 레이저를 사용한다.
한편, 상기 광원부(131)는 백색광을 조사하는 광원일 수 있다.
상기 검출부(135)는 상기 검사체적(CV)에서 검출되는 광을 통해 상기 검사체적(CV) 내로 유입된 파티클(P)를 검출한다.
여기서, 상기 검사유닛(130)은 상기 검사체적(CV)으로 광을 조사하고 상기 파티클(P)에 의해 상기 광이 산란되는 것을 이용하여 상기 파티클(P)를 검출하게 된다.
한편, 상기 검사유닛(130)의 일측에는 상기 검사유닛(130)으로 유입된 상기 순수(101)를 배출시키기 위한 배기라인(142)이 구비된다. 그리고, 상기 배기라인(142)에는 상기 배기라인(142)을 선택적으로 개폐하는 배기밸브(143)이 구비될 수 있다. 또한, 상기 검사라인(141)에는 상기 검사유닛(130)으로 상기 순수(101)가 선택적으로 유입될 수 있도록 상기 검사라인(141)을 개폐하는 밸브(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 검사유닛(130)에서 상기 파티클(P)을 검출하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 내조(110)에 검사하고자 하는 대상 물질로 형성된 피검사체(10)를 투입한다. 상기 내조(110)에는 순수(101)가 채워져 있고, 지속적으로 순수(101)가 유입됨에 따라, 상기 순수(101)는 상기 내조(110)를 가득 채우고 상기 외조(120)로 오버플로우된다.
여기서, 본 실시예에 따른 적합성 검사는 상기 피검사체(10)에 의한 검사 결과의 정확성을 높이기 위해, 상기 피검사체(10)가 투입되기 전에 상기 세정유닛(100)에 상기 순수(101)만을 채운 상태에서 상기 순수(101)를 오버플로우 시켜 파티클(P)를 확인하는 예비 검사를 수행하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 예비 검사는 상기 세정유닛(100)에 상기 순수(101)만을 오버플로우 시킨 상태에서 발생될 수 있는 파티클(P)이 존재하는 지 여부를 확인함으로써, 검사의 정확성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
더불어, 상기 예비 검사를 위해 상기 순수(101)를 오버플로우 시킴으로써 상기 세정유닛(100) 내에 존재하는 파티클(P) 등을 세정하는 효과도 있다.
상기 내조(110) 내부에서 상기 순수(101)에 의해 상기 피검사체(10)로부터 소정의 파티클(P)이 발생하게 되는데, 상기 파티클(P)은 상기 내조(110) 내부로 확 산되고, 상기 순수(101)의 유동을 따라 상기 외조(120)로 유출된다.
상기 외조(120)로 오버플로우된 순수(101)는 상기 외조(120)에서 상기 검사라인(141)을 통해 상기 검사유닛(130)으로 유입된다. 그리고, 상기 검사체적(CV)에는 상기 외조(120)에서 유입된 순수(101) 및 상기 순수(101)에 포함된 파티클(P)이 존재하게 된다.
상기 검사체적(CV)으로 광을 조사하면, 상기 검사체적(CV) 내의 파티클(P)로 인해 산란이 발생된다.
상기와 같이 산란되는 광은 상기 검출부(135)에서 검출되어, 상기 검사체적(CV)내의 상기 파티클(P) 개수를 검출할 수 있다. 상세하게는, 상기 검출부(135)에서는 상기 검사체적(CV)으로부터 산란되는 광을 검출하고, 상기와 같이 검출되는 산란광의 세기와 비례하여 전기신호를 발생시킨다. 그리고, 상기 전기신호의 세기는 상기 파티클(P)의 크기로 변환되고, 상기 전기신호가 나타난 빈도수는 상기 파티클(P)의 개수로 변환된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치를 이용한 검사 결과를 도시한 그래프이다. 도 3은 상기 검사 장치를 이용하여 상술한 검사 방법에 따라 0.05㎛와 0.10㎛ 크기의 파티클을 검출한 결과이다.
본 발명에 의하면, 상기 피검사체(10)를 실제 세정 부품으로 제작하고 실제 세정장치에 적용하는 과정들을 생략할 수 있다. 따라서, 상기 피검사체(10)의 적합성을 검사하는 데 필요한 시간과 비용을 절약할 수 있다. 또한, 상기 세정유닛(100)에서 인라인으로 검사를 수행할 수 있고, 검사 결과를 알 수 있으므로, 신 속하게 검사를 수행할 수 있다.
또한, 상기 피검사체(10)만 수용된 세정유닛(100)에서 오버플로우되는 순수(101)를 이용하여 검사가 수행되므로, 검사 결과 검출되는 파티클(P)은 상기 피검사체(10)에서 발생된 파티클(P)만이 검출된다. 따라서, 상기 검사 결과를 통해 상기 피검사체(10)가 실제 세정공정에서 파티클 발생 여부를 알 수 있다. 또한, 상기 검사 결과를 통해 상기 피검사체(10)가 상기 세정 부품으로서의 적합성을 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 장치를 설명하기 위한 단면도;
도 2는 도 1의 검사유닛을 설명하기 위한 블록도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 피검사체 100: 세정유닛
101: 순수 110: 내조
111: 순수라인 115: 순수 공급부
120: 외조 130: 검사유닛
131: 광원부 135: 검출부
141: 검사라인 142: 배기라인
143: 검사라인 밸브
CV: 검사체적 P: 파티클

Claims (7)

  1. 피검사체가 수용되어 상기 피검사체에 대한 검사 환경을 형성하고, 내조와 상기 내조에서 오버플로우되는 순수를 수용하는 외조를 포함하는 세정유닛;
    상기 내조에 연결되어 상기 내조에 순수를 공급하는 순수라인; 및
    상기 외조와 연결되어 상기 외조에서 유입되는 순수를 수용하는 검사체적과 상기 검사체적에 광을 조사하는 광원부와 상기 검사체적에서 발생하는 광을 검출하는 검출부를 포함하고, 상기 세정유닛의 파티클을 검출하는 검사유닛;
    을 포함하는 기판 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 검사체적에서 검출되는 산란광을 검출하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 검출된 산란광의 세기를 파티클의 크기로 변환하고, 상기 산란광의 검출빈도를 상기 파티클의 개수로 변환하는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 레이저인 것을 특징으로 하는 기판 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 검사유닛으로 유입되는 순수를 선택적으로 차단시키기 위한 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 세정장치용 세정 부품의 적합성 검사 장치.
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