KR102670421B1 - 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템 및 이를 이용하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼를 샘플링한 후, 샘플링 용액을 회수하고, 잔여 샘플링 용액을 세정하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템 및 이를 이용하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법은 챔버 내부 샘플링 용액 및 세정 용액의 온도 및 유량을 감지하여 일정하게 유지하고, 준비된 샘플링 용액 및 세정 용액에 자동으로 웨이퍼를 접촉시켜 모든 공정을 자동화함으로써, 인건비를 절감할 수 있고, 샘플링 및 세정 효율을 높일 수 있는 효과 있다.
Description
본 발명은 웨이퍼를 샘플링한 후, 샘플링 용액을 회수하고, 잔여 샘플링 용액을 세정하는 시스템에 관한 것이다.
반도체 산업, 디스플레이 산업 핵심 공정에는 매우 다양한 유해성 가스들을 필수적으로 사용하고 있으며, 이러한 유해성 가스들은 불소계, 염소계, 브롬계, 질산계, 황산계와 같은 산성가스와 암모니아, 아민류와 같은 염기성 가스, 유기성 화합물 , Cu, Al, Si과 같은 금속성 물질, P, B와 같은 도판트물질 등이 있다. 일반적으로 이들의 성질은 유독하고 산화력이 매우 강하여 제품의 패턴 이상이나 표면의 과산화 등을 유발하여 제품의 불량을 일으킨다.
반도체에서 웨이퍼(wafer)는 대개 실리콘웨이퍼(siliconwafer)를 의미하며, 이는 반도체의 집적회로를 만드는 토대가 되는 얇은 규소판을 의미한다. 웨이퍼(wafer)는 순도 99.9999999%의 단결정(單結晶) 규소를 얇게 잘라 표면을 매끈하게 다듬은 것이다. 웨이퍼(wafer)의 표면은 결함이나 오염이 없어야 함은 물론, 회로의 정밀도에 영향을 미치기 때문에 고도의 평탄도가 요구된다. 최근에는 두께 0.3㎜, 지름 15~30㎝의 원판 모양의 것이 사용되고 있다.
상기 웨이퍼는 조립한 후에 검사가 끝나면 개별 칩으로 잘려져서 완성된 집적회로로 사용된다. 집적회로로 사용될 때까지 웨이퍼에는 패턴 공정, 식각 공정, 이온 주입공정 등을 거치며, 운송 인클로저에 수용되어 다음 공정을 위해 이송되거나 수용된 채로 대기하게 된다. 하지만, 웨이퍼는 상기와 같은 공정에서 많은 양의 케미컬(chemical)이 공급되어 화학적 오염이 발생하며, 오염된 웨이퍼에 의해 운송 인클로저 내부가 오염될 수 있다.
이와 같이 오염된 운송 인클로저 내부에서 웨이퍼가 장시간 보관되어 운송 인클로저가 특정 농도 수치이상으로 오염되는 경우 웨이퍼에 악영향을 끼쳐 제품 불량의 원인이 되었다. 따라서 웨이퍼 생산의 질적 향상을 위해 운송 인클로저 내부의 가스 오염 뿐만 아니라 웨이퍼 표면의 오염 정도를 신속하고 정확하게 측정하는 샘플링 공정이 매우 중요하였다.
이에, 종래의 기술에서는 웨이퍼의 표면 중 오염물질을 확인하기 위해 웨이퍼의 표면에 샘플링 용액을 분사하고, 샘플링 용액을 회수하여 분석하는 방식을 채택해 왔으나, 이러한 방식은, 샘플링 용액을 회수하는 과정에서 샘플링 용액을 모아 저장하는 회수 장치에 일부 오염물질이 잔류하여 회수 장치 자체가 오염될 수 있다는 문제점이 있었다. 이는 웨이퍼 샘플링의 정확도를 크게 해쳤으므로, 이를 극복하기 위한 방안의 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 챔버 내부 샘플링 용액의 온도 및 유량을 감지하여 일정하게 유지하고, 준비된 샘플링 용액에 자동으로 웨이퍼를 접촉시켜 모든 공정을 자동화함으로써, 인건비를 절감할 수 있고, 샘플링 효율을 높일 수 있는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템 및 이를 이용하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법을 제공함에 있다.
또한, 챔버 내부 세정 용액의 온도 및 유량을 감지하여 일정하게 유지하고, 준비된 세정 용액에 자동으로 웨이퍼를 접촉시켜 모든 공정을 자동화함으로써, 인건비를 절감할 수 있고, 세정 효율을 높일 수 있는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템 및 이를 이용하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템은 일면에 웨이퍼가 안착되는 안착부, 웨이퍼를 샘플링하는 샘플링 용액 또는 상기 웨이퍼를 세정하는 세정 용액이 수용되는 수용공간을 포함하고, 상기 수용공간이 상기 안착부의 일면 측으로 개방형성되며, 용액을 상기 수용공간으로 투입하는 투입유로와 용액을 상기 수용공간에서 배출하는 배출유로를 포함하는 챔버, 상기 챔버에 고정되며, 상기 챔버의 외곽을 따라 배치되어 상기 챔버 외부로 누출된 샘플링 용액 또는 상기 세정 용액을 배출하는 드레인부 및 상기 안착부 및 상기 챔버로부터 웨이퍼 샘플링 및 세정 현황 정보를 수신하고, 이를 기반으로 상기 안착부 상기 챔버를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 투입유로는, 상기 제어부에 의해 제어되어 용액의 투입유량을 조절하는 투입밸브를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 웨이퍼 표면을 세정하는 세정 모드를 메모리에 기 저장하여 모드 정보에 따라 상기 안착부 및 챔버를 제어하고, 상기 세정 모드일 시, 상기 투입밸브를 제어하여 상기 세정 용액을 상기 챔버의 상기 수용공간에 투입시키되, 이와 동시에 상기 세정 용액을 상기 수용공간의 개방된 측을 덮도록 거치부에 거치되는 상기 웨이퍼의 표면에 분사하며, 세정용액이 상기 수용공간을 모두 충진하고 상기 드레인부로 넘치는 시점 이후까지 상기 세정용액을 지속적으로 투입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투입유로는, 상기 제어부에 의해 제어되어 용액의 투입유량을 조절하는 투입밸브를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 웨이퍼 표면을 샘플링하는 샘플링 모드와, 상기 웨이퍼 표면을 세정하는 세정 모드를 메모리에 기 저장하여, 둘 중 어느 하나를 택일하여 상기 안착부 및 챔버를 제어하며, 상기 샘플링 모드일 시, 상기 투입밸브를 제어하여 상기 샘플링 용액을 상기 챔버의 내부에 투입시키고, 상기 세정 모드일 시, 상기 투입밸브를 제어하여 상기 세정 용액을 상기 챔버의 내부에 투입시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 챔버는, 내부에 수위 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 샘플링 모드일 시, 챔버 내부수위가 미리 내정된 기준 수위 범위 이상일 시 상기 투입밸브를 제어하여 투입유량을 줄이고, 챔버 내부 수위가 미리 내정된 기준 수위 범위 미만일 시 상기 투입밸브를 제어하여 투입유량을 높이는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배출유로는, 상기 제어부에 의해 제어되어 용액의 배출유량을 조절하는 배출밸브를 포함하며 제어부는, 상기 샘플링 모드일 시, 상기 웨이퍼와 상기 샘플링 용액이 접촉하고 미리 내정된 샘플링 시간 이상 소요된 이후에, 상기 배출유로의 배출밸브를 제어하여 샘플링 용액을 분석부로 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 세정 모드일 시, 상기 투입밸브를 제어하여 상기 세정 용액을 미리 내정된 세정 시간 이상 일정한 유량으로 상기 챔버에 투입시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 챔버는, 상기 챔버의 하단부에 내장되는 히터 및 상기 수용공간 내부의 용액의 온도를 측정하며 상기 수용공간의 일면에 부착되는 온도센서를 포함하고, 상기 제어부는, 용액의 온도가 미리 내정된 기준온도 범위 미만일 시 히터를 가동하고, 용액의 온도가 미리 내정된 기준온도 범위 이상일 시 히터를 정지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안착부는, 상기 웨이퍼의 일면과 접하며, 상기 웨이퍼와의 상기에 진공을 형성함으로써 상기 웨이퍼에 고정되는 진공 척 및 상기 진공 척의 위치를 조절하는 로봇 암을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 샘플링 모드일 시, 상기 수용공간 내 용액의 수위 값 및 상기 수용공간 내의 용액의 온도 값이 기준 수위 범위 및 기준 온도 범위를 모두 만족한 경우, 상기 로봇암을 제어하여, 웨이퍼를 챔버의 용액 표면에 미리 내정된 샘플링 시간 이상 접촉시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법은 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템을 이용하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법으로서, 제어부가, (a) 샘플링 모드 및 세정 모드 중 어느 하나를 택일하여 모드를 설정하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 설정된 모드에 따라, 투입밸브를 제어하여 샘플링 용액 및 세정 용액 중 어느 하나를 투입하는 단계, (c) 히터를 제어하여 수용공간 내부의 용액 온도를 조절하는 단계, (d) 로봇암을 제어하여 웨이퍼를 용액에 접촉시키는 단계 및 (e) 상기 수용공간 내부의 용액을 배출하는 단계를 포함하고, 상기 (a) 단계에서 결정된 모드가 세정 모드인 경우, 상기 (b) 단계에서, 상기 제어부는, 상기 투입밸브를 제어하여 세정용액을 챔버의 수용공간 내부에 투입시키되, 이와 동시에 상기 세정용액을 상기 수용공간의 개방된 측을 덮도록 거치되는 상기 웨이퍼의 표면에도 분사하며, 세정용액이 상기 수용공간을 모두 충진하고 상기 세정 용액을 배출하는 드레인부로 넘치는 시점 이후까지 상기 세정용액을 지속적으로 투입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계에서 결정된 모드가 샘플링 모드인 경우, 상기 (b) 단계는, 상기 제어부가, (b1) 상기 투입밸브를 제어하여 샘플링 용액을 상기 수용공간 내부로 투입하는 단계, (b2) 수위센서로부터 상기 수용공간 내부의 수위 정보를 수신하는 단계 및 (b3) 상기 (b2) 단계에서 수신한 수위 정보와 미리 내정된 기준 수위 범위를 비교하여 상기 투입밸브로 투입되는 상기 샘플링 용액의 유량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계에서 결정된 모드가 샘플링 모드인 경우, 상기 (e) 단계는, 상기 제어부가, (e1) 상기 (d) 단계 이후, 소정의 샘플링 시간동안 대기하는 단계와, (e2) 배출밸브를 제어하여 상기 수용공간 내부의 상기 샘플링 용액을 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계에서 결정된 모드가 세정 모드인 경우, 상기 (b) 단계는, 상기 제어부가, (b4) 상기 투입밸브를 제어하여 세정용액을 미리 내정된 세정 시간 이상 일정한 유량으로 상기 수용공간 내부로 투입하는 단계 및 상기 세정 시간이 소요된 이후, (b5) 상기 투입밸브를 제어하여 상기 세정용액의 투입을 중지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템 및 이를 이용하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법은 챔버 내부 샘플링 용액의 온도 및 유량을 감지하여 일정하게 유지하고, 준비된 샘플링 용액에 자동으로 웨이퍼를 접촉시켜 모든 공정을 자동화함으로써, 인건비를 절감할 수 있고, 샘플링 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 챔버 내부 세정 용액의 온도 및 유량을 감지하여 일정하게 유지하고, 준비된 세정 용액에 자동으로 웨이퍼를 접촉시켜 모든 공정을 자동화함으로써, 인건비를 절감할 수 있고, 세정 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템의 구성 간 결합관계를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 샘플링 모드일 시의 챔버를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 세정 모드일 시의 챔버를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 히터를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 안착부를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법 중 샘플링 모드에서 용액 투입 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 9는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법 중 샘플링 모드에서 용액 배출 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법 중 세정 모드에서 용액 투입 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템의 구성 간 결합관계를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 샘플링 모드일 시의 챔버를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 세정 모드일 시의 챔버를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 히터를 도시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 안착부를 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법 중 샘플링 모드에서 용액 투입 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 9는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법 중 샘플링 모드에서 용액 배출 단계의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법 중 세정 모드에서 용액 투입 단계의 세부 단계를 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 1 내지 2를 참조하여 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템(1000)의 기본 구성에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템(1000)은 일면에 웨이퍼(w)가 안착되는 안착부(100)를 포함할 수 있다. 안착부(100)는 웨이퍼(w)와 진공흡착되어 웨이퍼(w)를 고정할 수 있고, 웨이퍼(w)를 고정한 상태로 이동하여 웨이퍼(w)의 위치를 조정할 수 있다. 또한, 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템(1000)은 샘플링 용액 및 세정 용액이 수용되는 챔버(200)를 포함할 수 있다. 챔버(200)는 웨이퍼(w)를 샘플링하는 샘플링 용액 또는 웨이퍼(w)를 세정하는 세정 용액이 수용되는 수용공간(210)을 포함할 수 있다. 수용공간(210)은 안착부(100)의 일면 즉, 웨이퍼(w)가 안착된 측으로 개방형성될 수 있다. 또한, 챔버(200)는 용액을 수용공간(210)으로 투입하는 투입유로(220)와 용액을 수용공간(210)에서 배출하는 배출유로(230)를 포함할 수 있다. 투입유로(220) 및 배출유로(230)는 수용공간(210)의 바닥면에 수직 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템(1000)은 챔버(200)에 고정되며, 챔버(200)의 외곽을 따라 배치되어 챔버(200) 외부로 누출된 샘플링 용액 또는 세정 용액을 배출하는 드레인부(300)를 포함할 수 있다. 드레인부(300)는 챔버(200)의 수용공간(210)에서 넘치는 용액을 받아 외부로 배출하거나(세정액) 분석부로 전달하여 웨이퍼(w)를 샘플링 할 수 있다.(샘플링 용액)
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템(1000)은 제어부(400)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는 안착부(100) 및 챔버(200)로부터 웨이퍼(w) 샘플링 및 세정 현황 정보를 수신하고, 이를 기반으로 안착부(100)와 챔버(200)를 제어할 수 있다. 보다 자세히는, 제어부(400)는 안착부(100)의 위치센서(130)로부터 웨이퍼(w)의 위치정보를 수신할 수 있고, 이를 기반으로 로봇 암(120)을 제어할 수 있다. 또한, 챔버(200)의 수위센서(240) 및 온도센서(260)로부터 챔버(200)의 수용공간(210)의 용액 양 정보 및 용액 온도 정보를 수신할 수 있고, 이를 기반으로 투입밸브(221)와 배출밸브(231) 및 히터(250)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템(1000)은 모든 공정을 자동화함으로써, 인건비를 절감할 수 있고, 샘플링 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
이하로, 도 3 내지 4를 참조하여 본 발명의 각 모드 별 투입유로(220)와 배출유로(230)의 제어 알고리즘에 대해 설명한다.
본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템(1000)의 제어부(400)는, 웨이퍼(w) 표면을 샘플링하는 모드와, 웨이퍼(w) 표면을 세정하는 세정 모드를 메모리에 기 저장할 수 있다. 제어부(400)는 둘 중 어느 하나를 택일하여 안착부(100) 및 챔버(200)를 제어할 수 있다.제어부(400)는 샘플링 모드와 세정 모드 중 어느 하나를 택일함에 있어서 발명자의 입력정보를 기준으로 선택할 수 있다. 이 때 발명자 입력 정보는 실시간으로 입력되어 모드를 결정하는 정보일 수 있고, 또는 시간대 별로 샘플링 모드 및 세정 모드의 진행 여부를 미리 예약한 예약정보일 수 있다. 또한, 사용자로부터 강제적인 명령이 존재하지 않는 경우에 한하여, 세정모드는 샘플링 모드가 진행된 이후에 소정 시간 이후 반드시 진행되는 것이 바람직하다. 이에 따라 웨이퍼(w) 샘플링이 완료된 이후 챔버(200)에 남아있는 잔여물을 세정할 수 있다.
이 때, 각각의 모드를 수행하기 위해 제어부(400)는 투입유로(220)에 적용된 투입밸브(221)와 배출유로(230)에 적용된 배출밸브(231)를 제어할 수 있다. 보다 자세히, 본 발명의 투입유로(220)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(400)에 의해 제어되어 용액의 투입유량을 조절하는 투입밸브(221)를 포함할 수 있고, 제어부(400)는 샘플링 모드일 시, 투입밸브(221)를 제어하여 샘플링 용액을 챔버(200)의 내부에 투입시키고, 세정 모드일 시, 투입밸브(221)를 제어하여 세정 용액을 챔버(200)의 내부에 투입시킬 수 있다. 즉, 샘플링 용액과 세정 용액은 동일한 경로(투입유로(220))를 공유하여 투입될 수 있다. 이에 투입유로(220)는 샘플링 용액이 저장된 탱크와 세정 용액이 저장된 탱크와 모두 연결될 수 있으며, 샘플링 용액이 저장된 탱크와 세정용액이 저장된 탱크 각각을 연결 및 폐쇄하는 부품 또한 제어부(400)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 챔버(200)는 상술한 바와 같이 내부에 수위 센서를 포함하고, 제어부(400)는, 샘플링 모드일 경우 챔버(200) 내부수위가 미리 내정된 기준 수위 범위 이상이라면 투입밸브(221)를 제어하여 투입유량을 줄일 수 있다. 또한, 챔버(200) 내부 수위가 미리 내정된 기준 수위 범위 미만이라면 투입밸브(221)를 제어하여 투입유량을 높이는 것이 바람직하다. 이 때, 기준 수위 범위의 상한은 챔버(200)의 외부로 샘플링 용액이 넘치지 않는 수위 값일 수 있고, 기준 수위 범위의 하한은 용액의 표면과 챔버(200) 사이에 표면장력이 발생하는 최저 수위 값일 수 있다. 기준 수위 범위의 중간값과 수위 센서로부터 수신된 수위 값의 차가 클수록 투입유량의 변화량이 커지도록 제어할 수 있다.
또한, 배출유로(230)는, 제어부(400)에 의해 제어되어 용액의 배출유량을 조절하는 배출밸브(231)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는, 샘플링 모드일 시, 웨이퍼(w)와 샘플링 용액이 접촉하고 미리 내정된 샘플링 시간 이상 소요된 이후에, 배출유로(230)의 배출밸브(231)를 제어하여 샘플링 용액을 분석부(미도시)로 전달하는 것이 바람직하다. 이 때, 배출밸브(231)와 분석부(미도시)의 사이에 온도 조절 장치(미도시)를 포함하여 분석부(미도시)에 전달되는 샘플링 용액이 분석 가능한 온도로 조절되도록 할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는, 세정 모드일 시, 투입밸브(221)를 제어하여 세정 용액을 미리 내정된 세정 시간 이상 일정한 유량으로 챔버(200)에 투입시킬 수 있다. 이에, 세정 용액의 투입량이 수용공간(210)의 최대 수용량 이상이 되면, 세정용액이 챔버(200)에서 넘쳐 드레인부(300)로 전달될 수 있다. 이 때, 웨이퍼(w)는 수용공간(210)의 가장자리에 배치된 거치부(270)에 의해 위치가 지지될 수 있다. 드레인부(300)는 넘친 세정용액을 외부로 배출할 수 있다. 이에 따라 수용공간(210)의 벽면 및 드레인부(300)까지 잔여물질을 세정할 수 있다.
이하로, 도 5를 참조하여 본 발명의 히터(250)에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 챔버(200)는, 챔버(200)의 하단부에 내장되는 히터(250)와, 수용공간(210)의 일면에 부착되는 온도센서(260)를 포함할 수 있다. 온도센서(260)는 수용공간(210) 내부의 용액의 온도를 측정할 수 있다. 이 때, 샘플링 용액 및 세정용액의 종류에 따라 제어부(400)는 비접촉식으로 온도를 측정하는 장비로부터 용액의 온도 정보를 수신할 수 있다. 일 예로 수용공간(210)과 소정 간격 이격되어 위치하는 열화상 카메라로부터 용액의 온도 정보를 수신할 수 있다.
제어부(400)는 온도센서(260) 또는 온도를 측정하는 그 외 장비로부터 수신한 용액의 온도가 미리 내정된 기준온도 범위 미만일 시 히터(250)를 가동하고, 용액의 온도가 미리 내정된 기준온도 범위 이상일 시 히터(250)를 정지시킬 수 있다. 이와 같은 온도 조절 기능은 샘플링 모드 및 세정 모드 모두에 적용될 수 있고, 세정 모드에서의 기준 온도 범위가 샘플링 모드에서의 기준 온도 범위보다 높을 수 있다. 이에 세정 모드에서의 세정효율이 높아질 수 있다. 상술한 구성에 따라 본 발명의 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템(1000)은 샘플링 용액 및 세정 용액의 온도를 각각 웨이퍼(w) 샘플링에 최적화 된 온도와 웨이퍼(w) 세정에 최적화 된 온도로 유지할 수 있다. 이에 샘플링 및 세정 효과를 극대화 할 수 있다.
이하로, 도 6을 참조하여 본 발명의 안착부(100)에 대해 보다 자세히 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 안착부(100)는, 웨이퍼(w)의 일면과 접하며, 웨이퍼(w)와의 상기에 진공을 형성함으로써 웨이퍼(w)에 고정되는 진공 척(110) 및 진공 척(110)의 위치를 조절하는 로봇 암(120)을 포함할 수 있다. 또한, 안착부(100)는 진공 척(110) 또는 로봇 암(120)에 부착되는 위치센서(130)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는 위치센서(130)로부터 현재의 로봇 암(120)의 포지션 및 현재 웨이퍼(w)의 위치 값을 수신하고, 이를 기 설정된 목표 위치와 대조하여 로봇 암(120)을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(400)는, 샘플링 모드일 시, 수용공간(210) 내 용액의 수위 값 및 수용공간(210) 내의 용액의 온도 값이 기준 수위 범위 및 기준 온도 범위를 모두 만족한 경우, 로봇 암(120)을 제어하여, 웨이퍼(w)를 챔버(200)의 용액 표면에 미리 내정된 샘플링 시간 이상 접촉시킬 수 있다. 이에 따라 용액이 준비된 이후 자동적으로 웨이퍼(w)가 샘플링 용액과 접촉할 수 있어 샘플링 공정에의 효율을 높일 수 있다.
또한, 제어부(400)는, 세정 모드일 시, 수용공간(210) 내의 용액의 온도 값이 기준 온도 범위를 모두 만족한 경우, 로봇 암(120)을 제어하여, 웨이퍼(w)를 챔버(200)의 용액 표면에 미리 내정된 세정 시간 이상 접촉시킬 수 있다. 이에 따라 용액이 준비된 이후 자동적으로 웨이퍼(w)가 세정 용액과 접촉할 수 있어 세정 공정에의 효율을 높일 수 있다.
이하로, 도 7 내지 10을 참조하여 본 발명의 웨이퍼(w) 샘플링 및 세정 방법에 대해 보다 자세히 설명한다.
본 발명의 웨이퍼(w) 샘플링 및 세정 방법은, 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(400)가 (a) 샘플링 모드 및 세정 모드 중 어느 하나를 택일하여 모드를 설정하는 단계, (b) (a) 단계에서 설정된 모드에 따라, 투입밸브(221)를 제어하여 샘플링 용액 및 세정 용액 중 어느 하나를 투입하는 단계, (c) 히터(250)를 제어하여 수용공간(210) 내부의 용액 온도를 조절하는 단계, 및 (d) 로봇 암(120)을 제어하여 웨이퍼(w)를 용액에 접촉시키는 단계, (e) 수용공간(210) 내부의 용액을 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, (a) 단계에서, 제어부(400)는 발명자의 입력정보를 기준으로 모드를 선택할 수 있다. 이 때 발명자 입력 정보는 실시간으로 입력되어 모드를 결정하는 정보일 수 있고, 또는 시간대 별로 샘플링 모드 및 세정 모드의 진행 여부를 미리 예약한 예약정보일 수 있다. 또한, 사용자로부터 강제적인 명령이 존재하지 않는 경우에 한하여, 세정모드는 샘플링 모드가 진행된 이후에 소정 시간 이후 반드시 진행되는 것이 바람직하다. 이에 따라 웨이퍼(w) 샘플링이 완료된 이후 챔버(200)에 남아있는 잔여물을 세정할 수 있다.
이 후 (a) 단계에서 결정된 모드가 샘플링 모드인 경우, (b) 단계는 도 8에 도시된 바와 같이, 제어부(400)가 (b1) 투입밸브(221)를 제어하여 샘플링 용액을 수용공간(210) 내부로 투입하는 단계, (b2) 수위센서(240)로부터 수용공간(210) 내부의 수위 정보를 수신하는 단계 및 (b3) (b2) 단계에서 수신한 수위 정보와 미리 내정된 기준 수위 범위를 비교하여 투입밸브(221)로 투입되는 샘플링 용액의 유량을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
보다 자세히, (b3) 단계에서, 제어부(400)는 챔버(200) 내부수위가 미리 내정된 기준 수위 범위 이상이라면 투입밸브(221)를 제어하여 투입유량을 줄일 수 있고, 챔버(200) 내부 수위가 미리 내정된 기준 수위 범위 미만이라면 투입밸브(221)를 제어하여 투입유량을 높일 수 있다. 이 때, 기준 수위 범위의 상한은 챔버(200)의 외부로 샘플링 용액이 넘치지 않는 수위 값일 수 있고, 기준 수위 범위의 하한은 용액의 표면과 챔버(200) 사이에 표면장력이 발생하는 최저 수위 값일 수 있다. 기준 수위 범위의 중간 값과 수위 센서로 부터 수신된 수위 값의 차가 클수록 투입유량의 변화량이 커지도록 제어할 수 있다.
또한, (a) 단계에서 결정된 모드가 샘플링 모드인 경우, (e) 단계는 도 9에 도시된 바와 같이, 제어부(400)가 (e1) (d) 단계 이후, 소정의 샘플링 시간동안 대기하는 단계와, (e2) 배출밸브(231)를 제어하여 수용공간(210) 내부의 샘플링 용액을 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, (a) 단계에서 결정된 모드가 세정 모드인 경우, (b) 단계는 도 10에 도시된 바와 같이, 제어부(400)가 (b4) 투입밸브(221)를 제어하여 세정 용액을 미리 내정된 세정 시간 이상 일정한 유량으로 수용공간(210) 내부로 투입하는 단계를 포함할 수 있고, 세정 용액이 투입되기 시작한 시각으로부터 미리 내정된 세정 시간이 소요된 이후, (b5) 투입밸브(221)를 제어하여 세정 용액의 투입을 중지하는 단계를 포함할 수 있다. 이에, 세정 용액의 투입량이 수용공간(210)의 최대 수용량 이상이 되면, 세정 용액이 챔버(200)에서 넘쳐 드레인부(300)로 전달될 수 있다. 드레인부(300)는 넘친 세정용액을 외부로 배출할 수 있다. 이에 따라 수용공간(210)의 벽면 및 드레인부(300)까지 잔여물질을 세정할 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1000 : 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템
100 : 안착부
110 : 진공 척
120 : 로봇암
130 : 위치센서
200 : 챔버
210 : 수용공간
220 : 투입유로
221 : 투입밸브
230 : 배출유로
231 : 배출밸브
240 : 수위센서
250 : 히터
260 : 온도센서
270 : 거치부
300 : 드레인부
400 : 제어부
w : 웨이퍼
100 : 안착부
110 : 진공 척
120 : 로봇암
130 : 위치센서
200 : 챔버
210 : 수용공간
220 : 투입유로
221 : 투입밸브
230 : 배출유로
231 : 배출밸브
240 : 수위센서
250 : 히터
260 : 온도센서
270 : 거치부
300 : 드레인부
400 : 제어부
w : 웨이퍼
Claims (12)
- 일면에 웨이퍼가 안착되는 안착부;
웨이퍼를 샘플링하는 샘플링 용액 또는 상기 웨이퍼를 세정하는 세정 용액이 수용되는 수용공간을 포함하고, 상기 수용공간이 상기 안착부의 일면 측으로 개방형성되며, 용액을 상기 수용공간으로 투입하는 투입유로와 용액을 상기 수용공간에서 배출하는 배출유로를 포함하는 챔버;
상기 챔버에 고정되며, 상기 챔버의 외곽을 따라 배치되어 상기 챔버 외부로 누출된 샘플링 용액 또는 상기 세정 용액을 배출하는 드레인부; 및
상기 안착부 및 상기 챔버로부터 웨이퍼 샘플링 및 세정 현황 정보를 수신하고, 이를 기반으로 상기 안착부 상기 챔버를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 투입유로는,
상기 제어부에 의해 제어되어 용액의 투입유량을 조절하는 투입밸브를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 웨이퍼 표면을 세정하는 세정 모드를 메모리에 기 저장하여 모드 정보에 따라 상기 안착부 및 챔버를 제어하고,
상기 세정 모드일 시,
상기 투입밸브를 제어하여 상기 세정 용액을 상기 챔버의 상기 수용공간에 투입시키되,
이와 동시에 상기 세정 용액을 상기 수용공간의 개방된 측을 덮도록 거치부에 거치되는 상기 웨이퍼의 표면에 분사하며,
세정용액이 상기 수용공간을 모두 충진하고 상기 드레인부로 넘치는 시점 이후까지 상기 세정용액을 지속적으로 투입하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 웨이퍼 표면을 샘플링하는 샘플링 모드를 더 기 저장 하고, 상기 샘플링 모드와 상기 세정 모드 중 어느 하나를 택일하여 상기 안착부 및 챔버를 제어하며,
상기 샘플링 모드일 시,
상기 투입밸브를 제어하여 상기 샘플링 용액을 상기 챔버의 내부에 투입시키고,
상기 세정 모드일 시,
상기 투입밸브를 제어하여 상기 세정 용액을 상기 챔버의 내부에 투입시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 챔버는,
내부에 수위 센서를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 샘플링 모드일 시,
챔버 내부수위가 미리 내정된 기준 수위 범위 이상일 시 상기 투입밸브를 제어하여 투입유량을 줄이고,
챔버 내부 수위가 미리 내정된 기준 수위 범위 미만일 시 상기 투입밸브를 제어하여 투입유량을 높이는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 배출유로는,
상기 제어부에 의해 제어되어 용액의 배출유량을 조절하는 배출밸브를 포함하며
제어부는,
상기 샘플링 모드일 시,
상기 웨이퍼와 상기 샘플링 용액이 접촉하고 미리 내정된 샘플링 시간 이상 소요된 이후에,
상기 배출유로의 배출밸브를 제어하여 샘플링 용액을 분석부로 전달하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 세정 모드일 시,
상기 투입밸브를 제어하여 상기 세정 용액을 미리 내정된 세정 시간 이상 일정한 유량으로 상기 챔버에 투입시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 챔버는,
상기 챔버의 하단부에 내장되는 히터 및
상기 수용공간 내부의 용액의 온도를 측정하며 상기 수용공간의 일면에 부착되는 온도센서를 포함하고,
상기 제어부는,
용액의 온도가 미리 내정된 기준온도 범위 미만일 시 히터를 가동하고,
용액의 온도가 미리 내정된 기준온도 범위 이상일 시 히터를 정지시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템.
- 제 2항에 있어서,
상기 안착부는,
상기 웨이퍼의 일면과 접하며, 상기 웨이퍼와의 사이에 진공을 형성함으로써 상기 웨이퍼에 고정되는 진공 척 및
상기 진공 척의 위치를 조절하는 로봇 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템.
- 제 7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 샘플링 모드일 시,
상기 수용공간 내 용액의 수위 값 및 상기 수용공간 내의 용액의 온도 값이 기준 수위 범위 및 기준 온도 범위를 모두 만족한 경우,
상기 로봇암을 제어하여,
웨이퍼를 챔버의 용액 표면에 미리 내정된 샘플링 시간 이상 접촉시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템.
- 웨이퍼 샘플링 및 세정 시스템을 이용하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법에 있어서,
제어부가,
(a) 샘플링 모드 및 세정 모드 중 어느 하나를 택일하여 모드를 설정하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 설정된 모드에 따라, 투입밸브를 제어하여 샘플링 용액 및 세정 용액 중 어느 하나를 투입하는 단계;
(c) 히터를 제어하여 수용공간 내부의 용액 온도를 조절하는 단계;
(d) 로봇암을 제어하여 웨이퍼를 용액에 접촉시키는 단계; 및
(e) 상기 수용공간 내부의 용액을 배출하는 단계;를 포함하고,
상기 (a) 단계에서 결정된 모드가 세정 모드인 경우,
상기 (b) 단계에서,
상기 제어부는,
상기 투입밸브를 제어하여 세정용액을 챔버의 수용공간 내부에 투입시키되, 이와 동시에 상기 세정용액을 상기 수용공간의 개방된 측을 덮도록 거치되는 상기 웨이퍼의 표면에도 분사하며,
세정용액이 상기 수용공간을 모두 충진하고 상기 세정 용액을 배출하는 드레인부로 넘치는 시점 이후까지 상기 세정용액을 지속적으로 투입하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 결정된 모드가 샘플링 모드인 경우,
상기 (b) 단계는,
상기 제어부가,
(b1) 상기 투입밸브를 제어하여 샘플링 용액을 상기 수용공간 내부로 투입하는 단계,
(b2) 수위센서로부터 상기 수용공간 내부의 수위 정보를 수신하는 단계 및
(b3) 상기 (b2) 단계에서 수신한 수위 정보와 미리 내정된 기준 수위 범위를 비교하여 상기 투입밸브로 투입되는 상기 샘플링 용액의 유량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 결정된 모드가 샘플링 모드인 경우,
상기 (e) 단계는,
상기 제어부가,
(e1) 상기 (d) 단계 이후, 소정의 샘플링 시간동안 대기하는 단계와,
(e2) 배출밸브를 제어하여 상기 수용공간 내부의 상기 샘플링 용액을 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법.
- 제 9항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 결정된 모드가 세정 모드인 경우,
상기 (b) 단계는,
상기 제어부가,
(b4) 상기 투입밸브를 제어하여 세정용액을 미리 내정된 세정 시간 이상 일정한 유량으로 상기 수용공간 내부로 투입하는 단계 및
상기 세정 시간이 소요된 이후,
(b5) 상기 투입밸브를 제어하여 상기 세정용액의 투입을 중지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 샘플링 및 세정 방법.
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- 2023-08-23 KR KR1020230110690A patent/KR102670421B1/ko active IP Right Grant
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