(57)【要約】【課題】ウエハー洗浄工程において化学的な反応と摩擦によるウエハー表面の不規則的な温度変化に能動的に対処することができる半導体ウエハー洗浄装置におけるウエハー表面温度実時間モニタリング方法及びウエハー表面温度測定用温度センサーを提供する。【解決手段】本発明のウエハー表面温度を実時間で測定してモニタリングする方法は、研磨パッドの表面温度を実時間で測定して実時間でモニタリングするので、洗浄工程において化学的な反応と摩擦によるウエハー表面の不規則的な温度変化に能動的に対処することができる。本発明のウエハー表面温度測定センサーは、洗浄液から発生するヒューム（ｆｕｍｅ）がある環境でも使用可能であり、赤外線カメラのポイント別温度をそれぞれ担当して区間別に温度を補正することができる。【選択図】  図１
2020077864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）半導体ウエハー洗浄装置のマルチステーションプロセッシングチャンバー（Ｍｕｌｔｉ−Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｈａｍｂｅｒ、ＭＰＣ）内でウエハーの表面を洗浄する段階と、
（ｂ）前記マルチステーションプロセッシングチャンバー内にそれぞれ取り付けられた温度センサーでウエハーの表面温度を感知する段階と、
（ｃ）前記温度センサーで感知されたウエハー表面温度信号を増幅器で一定のレベルに増幅して出力する段階と、
（ｄ）前記各増幅器の信号をコントローラーが受信し、コントローラーに組み込まれたアプリケーション形態のウエハー表面モニタリングシステムで各マルチステーションプロセッシングチャンバー別にそれぞれのウエハー表面の温度を複数のチャネルに分離して温度データに変換する段階と、
（ｅ）前記ウエハー表面モニタリングシステムが変換された温度データをモニターを介してグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）グラフでシミュレーション処理して表示し、温度データを全てのチャンバー、個別チャンバー、ヒストリービュー又はレコーディングビューに分類して全部又は選択的に表示する段階と、
（ｆ）前記ウエハー表面モニタリングシステムがコントローラーで変換された温度データをデータベース（ＤＢ）に格納し、温度データを比較及び分析し、温度データをレポーティング及び印刷する段階と、
（ｇ）前記コントローラーが該当チャンバーで感知されたウエハーの表面温度が設定の温度以上であると判断されれば、モニターを介して警報する段階と、
（ｈ）前記コントローラーがマルチステーションプロセッシングチャンバー別に温度データを通信網を介して工程異常診断装置に伝送する段階とを含む、半導体ウエハー洗浄装置におけるウエハー表面温度実時間モニタリング方法。
【請求項２】
ウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーであって、
半導体ウエハー洗浄装置のチャンバーの内部に取り付けられてウエハーの表面温度を測定することができるように、一側に、ケーブル案内片を通して測定された温度情報データをコントローラーに対して送受信するために配線されたケーブルを案内することができるように案内ホールが穿設された後端カバー部材と、
前記後端カバー部材の他面に固定され、一面はケーブルを連結することができるように形成され、他面には赤外線カメラが備えられ、前記赤外線カメラがウエハーのポイント別温度をそれぞれセンシングすることができるように構成される温度センサー部と、
前記温度センサー部を内側に収容し、一端は防水可能に中間カバーシーリング部材を介在して固定することができるように構成される中間カバー部材と、
前記中間カバー部材の他端にシーリング可能に装着されることにより、前記温度センサー部の赤外線カメラの前方に位置し、耐化学性及び耐磨耗性を有するように表面にはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）がコーティングされてなるウィンドウ部材と、
前記中間カバー部材の他端に固定されることにより、前記ウィンドウ部材を一部が露出されるように固定させ、防水可能に構成される前端カバー部材とを含み、
前記後端カバー部材は、一面に、チャンバーに一端が固定された固定部材の他端に固定連結されるように固定片が突設され、前記固定片の一側には、前記温度センサー部と接続連結されたケーブルを案内するために備えられたケーブル案内片を固定設置するように案内ホールが形成され、角部には、前記温度センサー部を複数の固定スクリューで固定させることができるように、固定用ホールがそれぞれ形成され、
前記固定部材は、一端がチャンバーの内側面に固定される固定バーと、前記固定バーに一端が角度調節可能に連結された連結バーとから構成されることを特徴とする、ウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー。
【請求項３】
前記温度センサー部は、複数の固定スクリューで後端カバー部材の他面に固定することができるように、角部にはＰＣＢ固定ホールが形成され、一面の一側にはケーブルを連結させることができるようにケーブル接続部が形成されるＰＣＢと、前記ＰＣＢの他面に固定可能に取り付けられる赤外線カメラとからなり、防水のためにエポキシでコーティングされることを特徴とする、請求項２に記載のウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー。
【請求項４】
前記中間カバー部材は、前記温度センサー部を内側に収容し、一端は防水可能に中間カバーシーリング部材を介在して前記複数の固定スクリューで後端カバー部材と固定できるように中空管から構成され、内側面の角部には固定ネジ溝が形成され、前記固定ネジ溝の一側には、複数のスクリューで前端カバー部材の一面に前端カバーシーリング部材を介在して固定させることができるように、放射方向に複数の固定ホールが形成され、他端にはシーリング用Ｏリングを介在して前記ウィンドウ部材が装着できるように複数の段差部がさらに形成されることを特徴とする、請求項２に記載のウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体ウエハー洗浄装置においてウエハー表面温度をモニタリングする方法に係り、より詳しくは半導体ウエハー洗浄装置を用いてウエハーを洗浄する工程においてウエハーの表面温度を実時間で測定してモニタリングする方法に関する。
【０００２】
また、本発明はウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーに係り、より詳しくは半導体ウエハー洗浄装置のチャンバーの内部に取り付けられてウエハーの表面温度を測定することができる赤外線温度センサーを耐化学性及び耐水性を有するように構成することにより、洗浄液から発生するヒューム（ｆｕｍｅ）がある環境でも使用できるようにし、赤外線の入射角を９０度に維持するので、赤外線カメラのポイント別温度をそれぞれ担当して区間別に温度補正ができるようにしたウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、半導体ウエハー上に製造される半導体素子の集積度が増加するにつれて多層配線工程が行われている。したがって、多層配線間の層間絶縁膜に対する段差が増加するから、これに対する平坦化作業がもっと重要になっている。また、ウエハー表面を平坦化するための製造技術として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）はウエハーを研磨パッド（Ｐａｄ）の表面上に接触させた状態でスラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）を供給してウエハー表面を化学的に反応させながらプラテン（Ｐｌａｔｅｎ）と研磨ヘッド（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ｈｅａｄ）を相対運動させることにより、機械的にウエハー表面の凹凸部分を平坦化する技術である。
【０００４】
従来、ＣＭＰ装備を用いて半導体ウエハー表面から金属汚染物質及び有機汚染物質を除去する過程で化学的な反応及び摩擦によってウエハー表面が一定温度以上になればウエハーの不良により収率が大きく落ちてしまうという問題があった。
【０００５】
また、半導体ウエハー洗浄装置でウエハー表面を洗浄（Ｗａｆｅｒ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ）する技術は、大きく湿式洗浄と乾式洗浄に区分される。洗浄工程は半導体ウエハー表面上の物質を除去するという点で食刻工程と非常に類似しているが、その対象がウエハー表面に存在する不純物を除去することに違いがある。不純物はフィルム、個別粒子又は粒子塊、吸着されたガスなどからなるものであり、これらは原子、イオン、分子などのような物質特性を持っている。伝統的なシリコンウエハー洗浄方法はほとんどが過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）溶液を使う化学的湿式方法であったが、多量の化学物質の消耗と使用された物質の廃棄、その後に行われる他の製造工程との非交換性などのため、徐々に乾式方法への洗浄技術の変化をもたらした。まず、シリコンウエハーの湿式洗浄について説明すると、最も長く使われて来た技術がＲＣＡ洗浄法であり、これは湿式化学洗浄に使われる最も一般的な方法である。ＲＣＡ洗浄に使われる溶液は高純度の純水（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ  ｗａｔｅｒ、ＤＩ）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）、塩酸（ＨＣｌ）などからなっている。これらは、普通ＲＣＡ標準洗浄−１（ＳＣ−１；Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ  １）と標準洗浄−２（ＳＣ−２；Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃｌｅａｎ  ２）の２段階から構成される。第１段階では、強い酸化作用によって表面の有機物質が酸化して溶解し、残留金属不純物（Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｃｒなど）もともに除去される。第２段階では、アルカリイオン（Ａｌ３＋、Ｆｅ３＋、Ｍｇ２＋）とＮＨ４ＯＨには溶けない水酸化物質であるＡｌ（ＯＨ）３、Ｆｅ（ＯＨ）３、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｚｎ（ＯＨ）２及びその時まで除去されずに残存する物質が除去される。場合によって、第１段階の後に生成する水酸化物質を効果的に除去するために、緩い弗酸（ＨＦ）溶液を使うこともある。ここで、洗浄液の温度変化はいろいろの重要な効果を引き起こす。すなわち、温度が増加すれば化学物質の反応速度も増加し、約１０℃の温度上昇によって反応速度が約２倍程度増加する。それだけでなく、温度の増加は一般的に汚染物質の溶解度も増加させて早く洗浄されるようにする。一方、温度の増加はウエハー表面への金属複合物質のメッキ作用を引き起こすこともできる。また、洗浄溶液がウエハーの表面によく吸着される場合に洗浄作用がなされる。したがって、洗浄溶液のウエハー表面付着状態は洗浄効果の向上のためにやはり考慮しなければならない重要な要素である。固体のウエハーと液体の溶液の表面張力が互いにほぼ同じであるか、固体の表面張力が液体より高いとき、固体の表面に液体がよく付着される。一般に、多くの有機溶剤は無機物溶液に比べて表面張力が低いからウエハーによく付着する。洗浄される表面の特性が親水性（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ）であるか疎水性（Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ）であるかによっても溶剤の選択と添加物の選択が変わらなければならない。
【０００６】
一方、ウエハー乾燥は汚染物質を成功的に除去するための洗浄工程の重要な最後段階である。水が不純物をウエハーの表面にそのまま残して蒸発してしまう前に強制的に水分を除去しなければならないものである。一般的に使われる乾燥方法には、遠心分離、蒸気乾燥、高温純水（Ｈｏｔ−ＤＩ  Ｗａｔｅｒ）乾燥などがある。
【０００７】
このように、湿式洗浄は集積回路の製造工程に一般的に使われて来た方法であるが、ウエハー洗浄とその他の集積回路製造工程の統合（Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）で現れる工程相互間の非交換性、洗浄されるべきウエハー表面模型の縦横比（Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ）の増加、化学溶液中の不純物除去の難しさ、高純度化学物質と純水（ＤＩ−Ｗａｔｅｒ）の高価格、使用された廃棄物の処理などの多くの問題点のため、乾式ウエハー洗浄技術が早く開発されて来た。乾式洗浄では汚染物質が次のような過程によって除去される。その他に、蒸気洗浄法もある。この方法は、プラズマ又はイオン衝突、電子、光子によって促進される表面化学反応又は物理的方法によって洗浄される乾式洗浄とは違い、洗浄液を蒸発させて発生した蒸気を基板の表面に接触させて汚染物質を分離する洗浄を言う。蒸気洗浄法は湿式洗浄に比べて乾式洗浄の一般的な利点を多く持っているので、洗浄液そのものの残留による汚染防止、正確な制御、廃棄物処理の容易性、コンピュータ制御による安定性、蒸気の種類や温度、圧力変化の多様性及びＩｎ−Ｓｉｔｕ工程の実現などの面で有利であり、近年多く採択されている技術である。
【０００８】
本発明に係わる先行技術として、韓国公開特許第１０−２０１６−０１３８１９４号公報は、記録する段階の後に作業物をプロセッシングする段階をさらに含み、前記プロセッシング段階は、前記作業物を加熱されたプラテン上に位置させる段階と、所定の時間の間に待機する段階と、前記待機段階の後に前記作業物をプロセッシングする段階であって、前記所定の時間は、前記校正作業物が前記所定の温度に到逹するための前記記録された時間に基づいて決定する段階とを含む赤外線を使う半導体作業物の温度測定方法を開示している。
【０００９】
一方、従来の一般的な半導体ウエハー洗浄装置において温度センサーはウエハー表面温度測定のための温度センサー設置位置調整装置に備えられ、防水機能がなく、かつ耐化学性がないため、チャンバー内に取り付けられ、洗浄液から発生するヒューム（ｆｕｍｅ）に長期間露出されることにより、前記ヒュームが前記温度センサーに凝結し、結局、温度再現性の確保が難しくなり、チャンバー内で長期間の使用が難しいという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１６−０１３８１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前記問題を解決するためのもので、半導体ウエハー洗浄装置でウエハーの表面を洗浄する工程においてウエハーの表面温度を測定して実時間でモニタリングすることができるようにすることにより、ウエハー洗浄工程において化学的な反応と摩擦によるウエハー表面の不規則的な温度変化に能動的に対処することがその目的である。
【００１２】
また、本発明は、半導体ウエハーを研磨する工程で研磨パッドの表面温度を実時間で測定して実時間でモニタリングすることができるようにすることにより、ウエハー洗浄工程において化学的な反応と摩擦によるウエハー表面の不規則的な温度変化に能動的に対処することが他の目的である。
【００１３】
また、本発明は、半導体ウエハー洗浄装置のチャンバーの内部に取り付けられてウエハーの表面温度を測定することができる赤外線温度センサーを耐化学性及び耐水性を有するように構成することにより、洗浄液から発生するヒューム（ｆｕｍｅ）がある環境でも使用することができ、赤外線の入射角を９０度に維持することによって赤外線カメラのポイント別温度をそれぞれ担当して区間別に温度補正ができるようにしたウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記目的を達成するために、（ａ）半導体ウエハー洗浄装置のマルチステーションプロセッシングチャンバー（Ｍｕｌｔｉ−Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｈａｍｂｅｒ、ＭＰＣ）内でウエハーの表面を洗浄する段階と、（ｂ）前記マルチステーションプロセッシングチャンバー内にそれぞれ取り付けられた温度センサーでウエハーの表面温度を感知する段階と、（ｃ）前記温度センサーで感知されたウエハー表面温度信号を増幅器で一定のレベルに増幅して出力する段階と、（ｄ）前記各増幅器の信号をコントローラーが受信し、コントローラーに組み込まれたアプリケーション形態のウエハー表面モニタリングシステムで各マルチステーションプロセッシングチャンバー別にそれぞれのウエハー表面の温度を複数のチャネルに分離して温度データに変換する段階と、（ｅ）前記ウエハー表面モニタリングシステムが変換された温度データをモニターを介してグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）グラフでシミュレーション処理して表示し、温度データを全てのチャンバー、個別チャンバー、ヒストリービュー又はレコーディングビューに分類して全部又は選択的に表示する段階と、（ｆ）前記ウエハー表面モニタリングシステムがコントローラーで変換された温度データをデータベース（ＤＢ）に格納し、温度データを比較及び分析し、温度データをレポーティング及び印刷する段階とを含んでなる、半導体ウエハー洗浄装置におけるウエハー表面温度実時間モニタリング方法を提供する。
【００１５】
また、本発明において、（ｇ）前記コントローラーが該当チャンバーで感知されたウエハーの表面温度が設定の温度以上であると判断されれば、モニターを介して警報する段階をさらに含むことができる。
【００１６】
また、本発明において、（ｈ）前記コントローラーがマルチステーションプロセッシングチャンバー別に温度データを通信網を介して工程異常診断装置に伝送する段階をさらに含むことができる。
【００１７】
また、本発明において、前記コントローラーのウエハー表面モニタリングシステムは、温度データを全てのチャンバー、個別チャンバー、ヒストリービュー又はレコーディングビューに分類して全部又は選択的に表示することができる。
【００１８】
また、本発明において、前記温度センサーは赤外線（ｉＲ）カメラを含むことができる。
【００１９】
また、本発明において、前記ウエハー表面モニタリングシステムは、ウエハー表面の温度を６４チャネルに分離し、モニターを介してグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）で表示することができる。
【００２０】
また、本発明のウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーは、半導体ウエハー洗浄装置のチャンバーの内部に取り付けられてウエハーの表面温度を測定することができるように、一側に、ケーブル案内片を通して測定された温度情報データをコントローラーに対して送受信するために配線されたケーブルを案内することができるように案内ホールが穿設された後端カバー部材と、前記後端カバー部材の他面に固定され、一面はケーブルを連結することができるように形成され、他面には赤外線カメラが備えられ、前記赤外線カメラがウエハーのポイント別温度をそれぞれセンシングすることができるように構成される温度センサー部と、前記温度センサー部を内側に収容し、一端は防水可能に中間カバーシーリング部材を介在して固定することができるように構成される中間カバー部材と、前記中間カバー部材の他端にシーリング可能に装着されることにより、前記温度センサー部の赤外線カメラの前方に位置し、耐化学性及び耐磨耗性を有するように表面にはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）がコーティングされてなるウィンドウ部材と、前記中間カバー部材の他端に固定されることにより、前記ウィンドウ部材を一部が露出されるように固定させ、防水可能に構成される前端カバー部材とを含み、前記後端カバー部材は、一面に、チャンバーに一端が固定された固定部材の他端に固定連結されるように固定片が突設され、前記固定片の一側には、前記温度センサー部と接続連結されたケーブルを案内するために備えられたケーブル案内片を固定設置するように案内ホールが形成され、角部には、前記温度センサー部を複数の固定スクリューで固定させることができるように、固定用ホールがそれぞれ形成され、前記固定部材は、一端がチャンバーの内側面に固定される固定バーと、前記固定バーに一端が角度調節可能に連結された連結バーとから構成されることを特徴とする。
【００２１】
前記温度センサー部は、複数の固定スクリューで後端カバー部材の他面に固定することができるように、角部にはＰＣＢ固定ホールが形成され、一面の一側にはケーブルを連結させることができるようにケーブル接続部が形成されるＰＣＢと、前記ＰＣＢの他面に固定可能に取り付けられる赤外線カメラとからなり、防水のためにエポキシでコーティングされることができる。
【００２２】
前記中間カバー部材は、前記温度センサー部を内側に収容し、一端は防水可能に中間カバーシーリング部材を介在して前記複数の固定スクリューで後端カバー部材と固定できるように中空管から構成され、内側面の角部には固定ネジ溝が形成され、前記固定ネジ溝の一側には、複数のスクリューで前端カバー部材の一面に前端カバーシーリング部材を介在して固定させることができるように、放射方向に複数の固定ホールが形成され、他端にはシーリング用Ｏリングを介在して前記ウィンドウ部材が装着できるように複数の段差部がさらに形成されることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、半導体ウエハー洗浄装置でウエハーを洗浄する工程においてウエハーの表面温度を無線の温度センサーで実時間で感知することができ、温度センサーで感知したウエハー表面温度を複数のチャネルに分離し、モニターを介して可視的に表示し、半導体ウエハー洗浄装置に取り付けられた複数のチャンバーを一括的にモニタリングすることができるようにし、ウエハーを研磨する工程で温度センサーが研磨パッドの表面温度をより正確に感知することができ、半導体ウエハーの表面から金属汚染物質と有機汚染物質を除去する過程で化学的な反応と摩擦によってウエハーの表面又は研磨パッドが一定温度以上になることを実時間で認識することができるので、ウエハーの不良率を減少させて収率を向上させる利点がある。
【００２４】
本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーによれば、洗浄液から発生するヒューム（ｆｕｍｅ）がある環境でも使うことができる効果とともに、赤外線の入射角を９０度に維持することによって赤外線カメラのポイント別温度をそれぞれ担当して区間別に温度補正ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例による半導体ウエハー洗浄装置におけるウエハー表面温度実時間モニタリングシステムを示した構成図である。
【図２】本発明による半導体ウエハー洗浄装置におけるウエハー表面温度実時間モニタリング方法を示したフローチャートである。
【図３】本発明による半導体ウエハー洗浄装置におけるウエハー表面温度実時間モニタリング方法を示すもので、図３ａはモニターを介してマルチステーションプロセッシングチャンバーのそれぞれで感知されたウエハー表面温度をいっぺんに示した写真であり、図３ｂはモニターを介してマルチステーションプロセッシングチャンバーのそれぞれで感知されたウエハー表面温度を詳細に示した写真であり、図３ｃはモニターを介してマルチステーションプロセッシングチャンバーのそれぞれで感知されたウエハー表面温度変化を示したグラフであり、図３ｄはモニターを介してマルチステーションプロセッシングチャンバーのそれぞれで感知されたウエハー表面温度変化を記録した写真である。
【図４】本発明による半導体ウエハー洗浄装置におけるウエハー表面温度実時間モニタリング方法でマルチステーションプロセッシングチャンバーのそれぞれで感知されたウエハー表面温度変化の動向を示したグラフである。
【図５】本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーが半導体ウエハー洗浄装置のチャンバーの内部に取り付けられた状態を示した図である。
【図６】本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーを示した側面図である。
【図７】本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーを示した分解斜視図である。
【図８】本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーを示した側断面図である。
【図９】本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーのウィンドウ部材を硫酸で実験した過程を示した図である。
【図１０】本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーのウィンドウ部材を硫酸で実験する前後の温度を測定した結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明による半導体ウエハー洗浄装置におけるウエハー表面温度実時間モニタリングシステムの実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
図１に示すように、温度センサー１０は半導体ウエハー洗浄装置１に設置されたマルチステーションプロセッシングチャンバー（Ｍｕｌｔｉ−Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｈａｍｂｅｒ、ＭＰＣ）２内に取り付けられる。温度センサー１０は非接触式センサーであり、赤外線（ｉＲ）カメラが適用可能である。しかし、これに限定されず、温度センサーは既存のいずれも使うことができる。また、温度センサーは多重領域（Ｍｕｌｔｉ  ａｒｅａ）の温度を感知するものであり、ウエハー表面を複数の領域、例えば６４領域（６４ＣＨ）に区分して温度を感知する。温度センサー１０は各チャンバー２の上部一側に取り付けられ、プラテン３内に挿入されたウエハー４の表面温度を感知する。温度センサー１０の動作範囲はおよそ−３０〜１２０度であり、温度測定範囲はおよそ−７０〜３８０度である。そして、図２に示すように、温度センサー１０の測定距離の範囲はおよそ５０〜６００ｍｍであり、測定角度はおよそ４０〜６０度であり、感知対象のウエハーと温度センサー１０の設置角度はおよそ６０〜１２０度である。また、温度センサー１０はイーサネット（登録商標）で通信し、ＵＳＢ又は無線で通信することができる。
【００２８】
増幅器２０は、温度センサー１０で感知された信号を受信し、一定のレベル以上に増幅して出力する。増幅器２０は、温度センサー１０で感知された信号に含まれたノイズをフィルタリングすることができるようにする。
【００２９】
コントローラー３０は、増幅器２０で一定のレベルに増幅された温度信号をモニター４０を介して可視的に表示する。また、コントローラー３０に取り付けられたウエハー表面モニタリングシステム４１はグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）からなるアプリケーションである。
【００３０】
ウエハー表面モニタリングシステム４１は、マルチステーションプロセッシングチャンバー２のそれぞれの温度データを全部表示するか又はそれぞれのチャンバー別に表示するか又はヒストリービュー（Ｈｉｓｔｏｒｙ  Ｖｉｅｗ）又はレコーディングビュー（Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｖｉｅｗ）に分類して全部又は選択的に表示する。すなわち、図３ａはウエハー表面モニタリングシステム４１でモニターを介してマルチステーションプロセッシングチャンバーのそれぞれで感知されたウエハー表面温度をいっぺんに示した写真であり、図３ｂはウエハー表面モニタリングシステム４１でモニターを介してマルチステーションプロセッシングチャンバーのそれぞれで感知されたウエハー表面温度を詳細に示した写真であり、図３ｃはウエハー表面モニタリングシステム４１でモニターを介してマルチステーションプロセッシングチャンバーのそれぞれで感知されたウエハー表面温度の変化を示したグラフであり、図３ｄはウエハー表面モニタリングシステム４１でモニターを介してマルチステーションプロセッシングチャンバーのそれぞれで感知されたウエハー表面温度の変化を記録した写真である。
【００３１】
また、コントローラー３０は、マルチステーションプロセッシングチャンバー２の中で該当チャンバーで感知されたウエハーの表面温度が設定の温度以上であると判断されれば、ウエハー表面モニタリングシステム４１がモニター４０を介して警報することにより、管理者によって該当チャンバーに対する後処理が行われるようにする。また、コントローラー３０は、マルチステーションプロセッシングチャンバー２別に温度データを通信網を介して工程異常診断装置５０に伝送する。また、コントローラー３０は、マルチステーションプロセッシングチャンバー２から受信した温度データとともに比較及び分析とレポーティング情報などをＤＢ３１に格納する。
【００３２】
工程異常診断装置（Ｆａｕｌｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ、ＦＤＣ）は、ウエハー表面モニタリングシステムのデータを実時間で収集して分析する。また、工程異常診断装置５０は、ウエハー表面モニタリング中に発生する問題を適時に対処することができ、累積したデータの分析によって適切な周期のＰＭを設定して設備の障害を最小化することができ、互いに異なるデータ間の相関関係を把握し組み合わせてより精密な分析業務ができるようにすることにより、半導体ウエハー洗浄装置の完全性工程となるようにする。
【００３３】
このように構成される本発明による半導体ウエハー洗浄装置におけるウエハー表面温度実時間モニタリング方法について図２のフローチャートを参照して説明する。
【００３４】
図２に示すように、半導体ウエハー洗浄装置１のマルチステーションプロセッシングチャンバー２内でウエハー表面を化学的に反応させながらウエハー表面の金属汚染物質又は有機汚染物質を洗浄する工程を遂行する（Ｓ１）。このとき、マルチステーションプロセッシングチャンバー２内にそれぞれ取り付けられた非接触式温度センサー１０、すなわち赤外線カメラでウエハーの表面温度を感知する（Ｓ２）。そして、温度センサー１０で感知されたウエハーの表面温度信号を増幅器２０で一定のレベルに増幅した後、コントローラー３０に出力する（Ｓ３）。
【００３５】
コントローラー３０は、各増幅器２０の信号を受信し、コントローラーに組み込まれたウエハー表面モニタリングシステム４１で各マルチステーションプロセッシングチャンバー２別にそれぞれのウエハー表面を一定の単位チャネルに分離して温度データに変換する（Ｓ４）。そして、ウエハー表面モニタリングシステム４１は、変換された温度データをモニター４０を介してグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）グラフでシミュレーション処理して表示する（Ｓ５）。また、コントローラー３０は、変換された温度データをＤＢ３１に格納する（Ｓ６）。また、ウエハー表面モニタリングシステム４１は、コントローラー３０で変換された温度データを比較及び分析し、温度データをレポーティング及び印刷する（Ｓ７）。
【００３６】
コントローラー３０は、該当チャンバー２で感知されたウエハーの表面温度が設定の温度以上になれば、モニター４０を介して警報を発生させて管理者が認知することができるようにすることにより、事後措置ができるようにする（Ｓ８）。コントローラー３０は、マルチステーションプロセッシングチャンバー２別に温度データを通信網を介して工程異常診断装置５０に伝送する（Ｓ９）。
【００３７】
すなわち、コントローラー３０のウエハー表面モニタリングシステム４１は、図３ａに示すように、マルチステーションプロセッシングチャンバー２の全ての温度データをモニター４０を介して表示するか、図３ｂに示すように、該当チャンバー２の温度データをモニター４０を介して表示する。また、ウエハー表面モニタリングシステム４１は、マルチステーションプロセッシングチャンバー２で発生した温度データについてのヒストリービューを表示するか、図３ｄに示すように、ウエハー表面モニタリングシステム４１は、マルチステーションプロセッシングチャンバー２で発生した温度データについてのレコーディングビューを表示する。
【００３８】
また、図４に示すように、コントローラー３０のウエハー表面モニタリングシステム４１は、マルチステーションプロセッシングチャンバー２でウエハーを洗浄する工程で発生する温度データに対する全体的な傾向をグラフで表出することもできる。
【００３９】
一方、本発明は、半導体ウエハーを研磨する工程で、研磨パッドをウエハーの表面上に接触させた状態でスラリーを供給してウエハー表面を化学的に反応させながら、プラテン（Ｐｌａｔｅｎ）と研磨ヘッド（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ  Ｈｅａｄ）を相対運動させて機械的にウエハー表面の金属汚染物質や有機汚染物質を平坦化する研磨工程を行っているうちに研磨パッドの表面温度を温度センサーが感知し、信号を増幅するとともに研磨パッドの表面を一定の単位チャネルに分離して温度データに変換した後、ウエハー表面モニタリングシステムで変換された温度データをモニターを介してグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）グラフでシミュレーション処理して表示し、コントローラーで変換された温度データをデータベース（ＤＢ）に格納し、温度データを比較及び分析し、温度データをレポーティング及び印刷することができる。
【００４０】
また、本発明は、半導体ウエハーの洗浄工程でウエハーの表面温度を実時間でモニタリングするが、半導体ウエハーの研磨工程で研磨パッド表面の温度を実時間でモニタリングすることも含む。
【００４１】
次に、本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーの一実施例を詳細に説明する。本発明の温度センサーは上述したウエハー表面温度のモニタリング方法に使うのに最適の実施例として提示するものである。
【００４２】
図示のように、本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーは、洗浄液から発生するヒューム（ｆｕｍｅ）がある環境でも使用ができるようにし、赤外線の入射角を９０度に維持することにより、赤外線カメラのポイント別温度をそれぞれ担当して区間別に温度補正ができるように構成される。
【００４３】
本発明の以下の実施例で、特に言及しない限り、“一面”は各部材を基準に左側を、“他面”は右側を指示することにする。
【００４４】
すなわち、前述した本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー１０は、半導体ウエハー洗浄装置１のチャンバー２の内部に取り付けられてウエハー４の表面温度を測定することができるように、一側に、ケーブル案内片１１０を通して測定された温度情報データをコントローラー（図示せず）に対して送受信するために配線されたケーブルＣを案内することができるように案内ホール１２０ａが穿設された後端カバー部材１２０と、前記後端カバー部材１２０の他面に多数の固定スクリュー１３０で固定され、一面にはケーブルＣが連結されるように形成され、他面には赤外線カメラ１４２が備えられ、前記赤外線カメラ１４２がウエハーＷのポイント別温度をそれぞれセンシングすることができるように構成され、防水のためにエポキシでコーティングされる温度センサー部１４０と、前記温度センサー部１４０を内側に収容し、一端が防水できるように中間カバーシーリング部材１５０を介在して前記多数の固定スクリュー１３０で固定できるように構成される中間カバー部材１６０と、前記中間カバー部材１６０の他端にシーリング可能に装着されることによって前記温度センサー部１４０の赤外線カメラ１４２の前方に位置し、耐化学性及び耐磨耗性を有するように表面にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）がコーティングされて構成されるウィンドウ部材１７０と、前記中間カバー部材１６０の他端に、一面の多数のスクリュー１８０で固定されることによって前記ウィンドウ部材１７０を一部が露出されるように固定させ、防水可能に構成される前端カバー部材１９０とを含んでなる。
【００４５】
ここで、前述したウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー１０は、一端がチャンバーの内側面に固定される固定バー２１０と前記固定バー２１０に一端が角度調節可能に連結された連結バー２２０とからなる固定部材２００によって角度調節可能に取り付けられる。
【００４６】
このような本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー１０は多重領域（Ｍｕｌｔｉ  ａｒｅａ）の温度を感知するものであり、ウエハー４の表面を複数の領域、例えば６４領域（６４ＣＨ）に区分して温度を感知することができるように構成され、動作範囲がおよそ−３０〜１２０度であり、温度測定範囲はおよそ−７０〜３８０度であり、測定距離範囲はおよそ５０〜６００ｍｍであり、測定角度はおよそ４０〜６０度であり、感知対象のウエハー４に対する設置角度はおよそ６０〜１２０度である。
【００４７】
まず、前述した本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー１０の後端カバー部材１２０は、固定部材２００に一面が固定され、他面に温度センサー部１４０が固定され、前記温度センサー部１４０と接続連結されたケーブルＣをケーブル案内片１１０を通して案内することができるように構成される。
【００４８】
すなわち、前述した後端カバー部材１２０は、チャンバー２に一端が固定された固定部材２００の他端に固定連結されるように一面に固定片１２１が突設され、前記固定片１２１の一側には、前記温度センサー部１４０と接続連結されたケーブルＣを案内するために備えられたケーブル案内片１１０を固定設置することができるように案内ホール１２０ａが形成されてなる。
【００４９】
また、前述した後端カバー部材１２０の角部には、前記温度センサー部１４０を多数の固定スクリュー１３０で固定させることができるように、固定用ホール１２０ｂがそれぞれ形成される。
【００５０】
前述した温度センサー部１４０は、前記後端カバー部材１２０の他面に複数の固定スクリュー１３０で固定されてウエハーＷの表面温度をセンシングすることができるように構成されるとともに防水可能に構成される。
【００５１】
すなわち、前述した温度センサー部１４０は、複数の固定スクリュー１３０で後端カバー部材１２０の他面に固定できるように、角部にはＰＣＢ固定ホール１４１ａが形成され、一面の一側には、ケーブルＣを連結させることができるようにケーブル接続部１４１ｂが形成されてなるＰＣＢ１４１と、前記ＰＣＢの他面に固定可能に取り付けられる赤外線カメラ１４２とから構成され、防水のためにエポキシでコーティングされてなる。
【００５２】
前述した中間カバー部材１６０は前記温度センサー部１４０を内側に収容するものであり、一端は防水可能に中間カバーシーリング部材１５０を介在して前記複数の固定スクリュー１３０で後端カバー部材１２０に固定できるように前後面が貫通される。
【００５３】
すなわち、前述した中間カバー部材１６０は前記温度センサー部１４０を内側に収容するものであり、一端は防水できるように中間カバーシーリング部材１５０を介在して前記多数の固定スクリュー１３０で後端カバー部材１２０に固定できるように中空管から形成され、内側面の角部には固定ネジ溝１６０ａが形成され、前記固定ネジ溝１６０ａの一側には、多数のスクリュー１８０で前端カバー部材１９０の一面に前端カバーシーリング部材１９５を介在して固定させることができるように放射方向に複数の固定ホール１６０ｂが形成される。
【００５４】
また、前述した中間カバー部材１６０の他端には、シーリング用Ｏリング１９６を介在して前記ウィンドウ部材１７０が装着できるように、複数の段差部１６０ｃがさらに形成される。
【００５５】
前述したウィンドウ部材１７０は、中間カバー部材１６０と前端カバー部材１９０の間に設けられることによって前記前端カバー部材１９０を通して一部が露出され、耐化学性及び耐磨耗性を有するように表面にはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）がコーティングされている。
【００５６】
すなわち、前述したウィンドウ部材１７０はガラス材から構成され、表面には耐化学性及び耐磨耗性を有するようにＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）がコーティングされ、中間カバー部材１６０と前端カバー部材１９０の間に取り付けられることによって前端カバー部材１９０を通して一部が露出されるように構成される。
【００５７】
また、前述したウィンドウ部材１７０の両面には、漏水防止のために、シーリング用Ｏリング１９６がさらに備えられる。
【００５８】
前記のように、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）がコーティングされたウィンドウ部材の表面に、図９に示したように、硫酸（９５％硫酸）を一日に一回ずつ６日間０．５ｃｃ滴下してＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）の異常有無を実験した結果、異常がないことが分かり、さらに、図１０に示したように、硫酸（９５％硫酸）実験の前後のウィンドウ部材１７０を通して温度を測定した結果、変化がないことが分かる。すなわち、一般にセンサーが強酸に直接露出される場合は稀であるから、６日間強酸に露出されても耐食性に異常がないことを示し、重要区間である２５、７０及び１５０度で硫酸露出の前後に温度センサーの正確度が０．２度以内の範囲の安定的な温度であることを示している。このように、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）コーティングにより、温度センサー部の温度センシングに干渉がないので、正確な温度センシングが可能になる。
【００５９】
前述した前端カバー部材１９０は中間カバー部材１６０の他端に防水可能に結合されることにより、ウィンドウ部材１７０を一部が露出されるように固定させることができるように構成される。
【００６０】
すなわち、前述した前端カバー部材１９０は、中間カバー部材１６０の他端に装着されたウィンドウ部材１７０を防水可能に固定させ、一部が外部に露出されるように中央部には貫通された露出用ホール１９０ａが形成され、一面の先端部には前端カバーシーリング部材１９５を介在して多数のスクリュー１８０で固定することができるように放射方向に多数の固定ネジ溝１９０ｂが形成される。
【００６１】
また、前記固定ネジ溝１９０ｂと露出用ホール１９０ａとの間には、防水のために構成されたシーリング用Ｏリング１９６が挿着できるように、Ｏリング用溝１９０ｃがさらに形成される。
【００６２】
このように構成される本発明によるウエハー表面温度測定用赤外線温度センサーを半導体ウエハー洗浄装置のチャンバーの内側に固定設置してウエハー表面温度をセンシングしようとする場合、まず、添付図面の図５〜図９に示したように、固定バー２１０を介してチャンバーの内側面に一端が固定された固定部材２００の連結バー２２０に、ウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー１０の後端カバー部材１２０に形成された固定片１２１を固定させる。
【００６３】
前記のように後端カバー部材１２０が固定されれば、ケーブルＣをコントローラーと接続連結させる。
【００６４】
その後、前記固定部材２００によって、ウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー１０がウエハー４の表面を実時間で感知することができるように角度を調整する。
【００６５】
前記のように角度が調節されることにより、ウエハーの供給によるウエハー表面の温度を温度センサー部１４０の赤外線カメラ１４２がセンシングし、ケーブルＣを介してコントローラー側に伝送する。
【００６６】
前記のようにチャンバー内に取り付けられて長期間使われれば、ウエハー洗浄のために供給される洗浄液によって発生したヒューム（ｆｕｍｅ）がウィンドウ部材１７０の表面に凝結する。
【００６７】
このとき、純水（ＤＩ  ＷＡＴＥＲ）を噴射させて洗浄することによって再使用が可能になる。
【００６８】
すなわち、ウエハー表面温度測定用赤外線温度センサー１０は、カバー部材の間にシーリング部材を介在して固定連結させるとともに、温度センサー部１４０はエポキシでコーティングするので、純水（ＤＩ  ＷＡＴＥＲ）を噴射させて洗浄することによって再使用が可能になり、ウエハー表面温度センシングによる不良を減らすことができる。
【００６９】
以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば本発明の本質的な特性から逸脱しない範疇内で多様な修正及び変形が可能であろう。よって、本発明に開示された実施例は本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は以下の請求範囲によって解釈されなければならなく、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものに解釈されなければならないであろう。
【符号の説明】
【００７０】
１    半導体ウエハー洗浄装置
２    マルチステーションプロセッシングチャンバー
３    プラテン
４    ウエハー
１０    温度センサー
２０    増幅器
３０    コントローラー
３１    ＤＢ
４０    モニター
４１    ウエハー表面モニタリングシステム
５０    工程異常診断装置
１１０    ケーブル案内片
１２０    後端カバー部材
１２０ａ    案内ホール
１２０ｂ    固定用ホール
１２１    固定片
１３０    固定スクリュー
１４０    温度センサー部
１４１    ＰＣＢ
１４１ａ    ＰＣＢ固定ホール
１４１ｂ    ケーブル接続部
１４２    赤外線カメラ
１５０    中間カバーシーリング部材
１６０    中間カバー部材
１６０ａ    固定ネジ溝
１６０ｂ    固定ホール
１６０Ｃ    段差部
１７０    ウィンドウ部材
１８０    スクリュー
１９０    前端カバー部材
１９５    前端カバーシーリング部材
１９６    Ｏリング
２００    固定部材
２１０    固定バー
２２０    連結バー
Ｃ    ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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