JP2009250973A - 半導体ウエーハ汚染物質測定装置のｖｐｄユニットとそのドア開閉装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明はＶＰＤユニットのみを分離して他の各ユニットと分離し、ウエーハ表面の汚染度をフッ酸で分解させてＮ２ガスによる清浄が行われる独立的なＶＰＤユニットを提供する。
【解決手段】本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットは、四角桶状の本体であって、該本体の内部に所定の空間を形成し、該本体の底側に各支え具が形成されると共に各ガス排出及び吸入ノズルが位置し、上面は透明に透視窓を形成して該透視窓の中心に内部の雰囲気制御用検出端子を形成し、一側面を開放してウエーハ投入口を形成するＶＰＤユニット本体（１００）；及び前記ＶＰＤユニットのウエーハ投入口を密閉するようにカバーすると共に開放されるドア（１１４）を含む。
【選択図】図２ａ
【解決手段】本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットは、四角桶状の本体であって、該本体の内部に所定の空間を形成し、該本体の底側に各支え具が形成されると共に各ガス排出及び吸入ノズルが位置し、上面は透明に透視窓を形成して該透視窓の中心に内部の雰囲気制御用検出端子を形成し、一側面を開放してウエーハ投入口を形成するＶＰＤユニット本体（１００）；及び前記ＶＰＤユニットのウエーハ投入口を密閉するようにカバーすると共に開放されるドア（１１４）を含む。
【選択図】図２ａ
Description
本発明はシリコンウエーハ表面の成分を液体サンプルでスキャニング（ＳＣＡＮＮＩＮＧ）し、サンプルとして汚染度を測定するための半導体ウエーハ汚染物質測定装置（Ａｕｔｏ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のＶＰＤユニットとそのドア開閉装置に関するものである。
半導体デバイス（Ｄｅｖｉｃｅ）が高集積化されながら半導体製造ライン及び製造工程上で発生する色々な汚染物質はウエーハ表面に吸着されて半導体デバイスの性能及び収率に影響を及ぼしている。
このため、ウエーハ表面の汚染物質の分析工程は半導体デバイス製造において大事であり、これを解決するために従来は各半導体製造ライン及び各製造工程の間に所定ウエーハを選択した後、この選択されたウエーハ表面をスキャニングしてウエーハ表面の汚染物質分析のための汚染物質サンプルを捕集し、これを原子吸光分析（Ａｔｏｍｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、誘導結合質量分析（ＩＣＰ−ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）等の破壊分析法や全反射蛍光Ｘ線分析（Ｔｏｔａｌ Ｘ−ｒａｙ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ａｎａｌｙｚｅｒ）のような非破壊分析法で分析している。
すなわち、従来は各製造ライン及び各製造工程で所定のウエーハを選択した後、このウエーハ表面の汚染物質を捕集する前に正確な汚染物質捕集のためにこのウエーハ表面をコーティング（Ｃｏａｔｉｎｇ）している酸化膜（Ｏｘｉｄｅ）を先に除去しなければならなく、これは気相分解装置（Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ）により実現された。
かかる気相分解装置は工程が進行される工程チャンバー（Ｃｈａｍｂｅｒ）と、チャンバー内にウエーハがローディング（Ｌｏａｄｉｎｇ）されるローディングプレート（Ｌｏａｄｉｎｇ ｐｌａｔｅ）と、ウエーハ表面をコーティングしている酸化膜を分解させるためのフッ酸（ＨＦ；ｈｙｄｒｏｆｌｕｏｒｉｃ ａｃｉｄ）が盛られた容器から構成されて、ウエーハが工程チャンバーに設置されたローディングプレートに移送されると、このウエーハが一定時間工程チャンバー内に安着されるようにして容器から自然増発したフッ酸蒸気によってウエーハ表面をコーティングしていた酸化膜が全部分解されるようにする。
以後、ユーザー（Ｕｓｅｒ）はウエーハを工程チャンバーから取り出した後、ウエーハ表面上にスキャニング溶液を落とし、ユーザーが直接マニュアル（Ｍａｎｕａｌ）でウエーハ表面をスキャニング溶液でスキャニングしてウエーハ表面の汚染分析のための汚染物質サンプルを捕集した。勿論のこと、以後、捕集サンプルを分析して汚染度を測定する。
このような半導体ウエーハ汚染物質測定装置としては既に知られた特許第１０−０３８３２６４号の半導体ウエーハの汚染物質捕集装置及び捕集方法がある。この半導体ウエーハの汚染物質捕集装置は全体的に工程チャンバー、移送ユニット、ローダー部、気相分解ユニット、スキャニングユニット、ドライユニット、アンローダー部及び汚染物質捕集装置を全般的に制御する中央制御ユニットから構成される。
ただし、このような汚染物質捕集装置のうち、移送ユニット、ローダー部、気相分解ユニット、スキャニングユニット、ドライユニット及びアンローダー部は工程チャンバー内に備えられている。すなわち、移送ユニットをセンター（Ｃｅｎｔｅｒ）にして、ローダー部とアンローダー部が夫々始点と終点になる半円状に設置される。ここで、気相分解ユニット、スキャニングユニット、そしてドライユニットは順次的にローダー部とアンローダー部の間に設置される。
この工程チャンバーは一つの密閉された空間内に移送ユニット、ローダー部、気相分解ユニット（以下、ＶＰＤユニットと称す）、スキャニングユニット、ドライユニット及びアンローダー部が全部集合された構成となっているため、動作が安全であるという長所がある一方、ウエーハ表面のフッ酸の雰囲気による分解作用時に工程チャンバー内の各ユニットに影響を与えるという短所がある。
ウエーハ汚染度測定のためにサンプルを採取する時にはフッ酸分解の他にも工程チャンバー内に色々なガス、すなわち、Ｎ２ガス、エアーなどを注入して清浄度を維持し、所定の気体圧力状態を維持すべきで、分解発生したガスを迅速に排出する正確な気体注入及び排出の制御が行われなければならない。しかし、従来、このような工程チャンバーの構成は汚染度サンプルを採取してウエーハ表面を分解する過程で不必要に移送ユニット、ローダー部、スキャニングユニット、ドライユニットなどに影響を与えるという問題点がある。
韓国特許第１０−０３８３２６４号
本発明はウエーハ表面をオートスキャニングするシステムでＶＰＤユニットのみを分離して他の各ユニットと分離し、ウエーハ表面の汚染度をフッ酸で分解させてＮ２ガスによる清浄が行われる独立的なＶＰＤユニットを提供することを目的とする。
本発明はこのような独立的なＶＰＤユニットによって内部の気圧とガスの注入状態の制御が容易になるようにＶＰＤユニット内部を透視し得るＶＰＤユニットを提供することを目的とする。
本発明はこのような独立的なＶＰＤユニットによって内部の気圧とガスの注入状態の制御が容易になるようにＶＰＤユニット内部を透視し得るＶＰＤユニットを提供することを目的とする。
本発明はＶＰＤユニットの全体的なスキャニングシステムを一つの空間で気圧制御を可能にし、ガス供給を可能にすることで、ウエーハの気相分解効果を増大させてウエーハ収率を向上し得る半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットを提供することを目的とする。
本発明はＶＰＤユニットの密閉性を高めて、ドアの前、後進及び上、下動の動作が自動化してＶＰＤユニットのウエーハ注入とガス供給などに機敏にドアを開閉し得る半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットのドア開閉装置を提供することを目的とする。
本発明はＶＰＤユニットの密閉性を高めて、ドアの前、後進及び上、下動の動作が自動化してＶＰＤユニットのウエーハ注入とガス供給などに機敏にドアを開閉し得る半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットのドア開閉装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットは、四角桶状の本体であって、内部に所定の空間を形成し、底側に各支え具が形成されると共に各ガス排出及び吸入ノズルが位置し、上面は透明に透視窓を形成してその中心に内部の雰囲気制御用検出端子を形成し、一側面を開放してウエーハ投入口を形成するＶＰＤユニットの本体と該ＶＰＤユニットの投入口を密閉するようにカバーすると共に開放されるドアを含んで成ることを特徴とする。
前記目的を達成するために、本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットドア開閉装置は、内部に空間を形成し、ガスが注入、排気される出入口を形成した本体と；該本体の入口を開閉するためのドアと、該ドアを前後進移動させるように連結されたシリンダーロッドと、該シリンダーロッドをエアー圧力で前後進させるエアシリンダーと、該エアシリンダーを支持するプレートから成る前、後進部と；該前、後進部を昇下降させるために前記本体の入口に独立的に設置される固定プレートと、該固定プレートに設置されるガイドバーと、該ガイドバーの間に設置されたシリンダーロッドと、該シリンダーロッドの両側に設置されたスライドバーと、前記シリンダーロッドの下段に設置されたシリンダーから成る昇降部；及び該昇降部のスライドバーとガイドバーとシリンダーロッドに連結されて上下移動すると共に前記前、後進部を搭載したスライドブロックを含み、前記本体のドアをエアシリンダーによって上、下及び前、後進させてチャンバーを開閉させることを特徴とする。
前記半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットとそのドア開閉装置の前記スライドブロックは底部がアップサーバーで緩衝されることを特徴とする。
前記半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットとそのドア開閉装置の前記スライドブロックは底部がアップサーバーで緩衝されることを特徴とする。
本発明はウエーハ表面をオートスキャニングするシステムでＶＰＤユニットのみを分離して他の各ユニットとＶＰＤユニットを分離するから、ウエーハ表面の汚染度をフッ酸で分解させてＮ２ガスによる清浄が行われるようにする独立的な半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットを提供し得るという効果がある。
また、本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットはこのような独立的なＶＰＤユニットによって内部気圧とガスの注入状態の制御が容易になるようにＶＰＤユニットの内部を透視し得るＶＰＤユニットを提供することで、その内部ガスの制御が容易になるという効果がある。
また、本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットはこのような独立的なＶＰＤユニットによって内部気圧とガスの注入状態の制御が容易になるようにＶＰＤユニットの内部を透視し得るＶＰＤユニットを提供することで、その内部ガスの制御が容易になるという効果がある。
本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットはＶＰＤユニットの全体的なスキャニングシステムの気圧制御を一つの空間で可能にし、ガス供給を可能にすることで、ウエーハの気相分解効果を増大させてウエーハ収率を向上させるという効果がある。
本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットドア開閉装置はＶＰＤユニットの密閉性を高めて、ドアの前、後進及び上、下動の動作が自動化してＶＰＤユニットのウエーハ注入とガス供給などに機敏にドアを開閉し得るという効果がある。
本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットドア開閉装置はＶＰＤユニットの密閉性を高めて、ドアの前、後進及び上、下動の動作が自動化してＶＰＤユニットのウエーハ注入とガス供給などに機敏にドアを開閉し得るという効果がある。
以下、本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットとそのドア開閉装置の好ましい実施形態について添付図面を用いて具体的に説明する。
添付図面のうち、図１ａは本発明によるオートスキャニングシステムの全体外部を示す斜視図で、図１ｂは本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置の内部を示す平面概略図である。
前記各図面に示す本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置は全体的に外部と遮断された空間内で、特に、入口部に位置してウエーハサイズのうち３００ｍｍ、２００ｍｍ、１５０ｍｍでウエーハカセットを区分して開放するオープナー７００と、該オープナー７００に安着されたカセット内のウエーハをつかんで移送するロボットアーム６００と、該ロボットアーム６００によって移送されたウエーハ表面の１次酸化膜を分解するＶＰＤユニット１００と、該酸化膜が分解されたウエーハを支持した状態で回転させるスキャンステージ４００と、該スキャンステージ４００上に位置したウエーハ上に溶液を接触させるためにスキャニングユニット５００がｘ、ｙ、ｚ軸の３軸移動して吸入、洗浄部３００で試薬を吸入した後、移動して前記スキャンステージ４００上のウエーハでスキャニングが行われ、以後に分析装置２００のボトル内にスキャニングされた溶液を排出するようになり、排出後のノズルは吸入、洗浄部３００でノズル内を洗浄した後、試薬を吸入してまたスキャニングする動作を繰り返す。
前記スキャニングに関してはその説明を省略する。ただし、ノズル内の溶液が所定量吸入された状態でウエーハの所定位置に至ると、ウエーハを回転させながら溶液を一部排出させてウエーハの表面上に接触するようにする。大部分の表面を直線方向に移動させると同時にウエーハを回転させると、ウエーハ表面の大部分が溶液に接触しながら汚染物質が捕集される。この捕集された汚染物質の溶液をノズルの吸入状態で分析機に移動して空いた空間のボトルに排出させる。
以後、試験が終わった各ウエーハをロボットアーム６００がアライナ８００に移動させて各ウエーハのＩＤを認識すると同時に整列させてカセットに移して入れるようになる。
このような汚染物質が含まれた溶液をボトルに排出することで、本発明の全体的な装置の動作は終わる。次いで、ユーザーは測定装備を用いてボトルごとの汚染度を測定するようになるのである。
添付図面のうち図２ａは本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットとそのドア開閉装置を示す斜視図で、図２ｂは本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットの一部を切開した斜視図である。
前記各図面に示す本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットは本体１００と、ドア（１１４、ドア開閉装置１１０、１２０）から成る。
前記本体１００は内部に空間１０１を形成し、ふっ素ガス及びＮ２ガスが注入される複数のノズル１０２と、分解されたガスを排気させる排気口１０３と、を形成し、前記本体１００の上面には透視窓１０４を形成し、該透視窓１０４の中心には前記本体１００内部のガス分解後の状況を検出するための検出端子１０５を形成する。
前記ドア１１４（図３ａ参照）は前記本体１００の投入口１０６を遮断可能な密閉機能を有する一般的な回転可能なドアで、本発明によるＶＰＤユニット１００においては、独立的に開閉動作するドア開閉装置に前記ドア１１４を装着した状態で実施されて、後述するようなドア開閉装置から成ることが好ましく、回転方式の知られたドアも実施可能であるが、本発明ではこれを省略する。
ドア開閉装置は前、後進部１１０と、昇降部１２０から成り、ＶＰＤユニット本体１００の投入口１０６の前面で前、後進すると共に上、下動しながら投入口１０６を開閉する。
添付図面のうち図３ａは本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットのドア開閉装置を示す底部斜視図で、図３ｂは本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットのドア開閉装置を他の方向から見た斜視図で、図３ｃは本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットのドア開閉装置を示す側面図である。
前記各図面に示すドア開閉装置は大きく前、後進部１１０と昇降部１２０とに区分され、先ず、前、後進部１１０について説明する。
前、後進部１１０は前記ＶＰＤユニットの投入口１０６を開閉するための平板状のドア１１４と、該ドア１１４を前、後進（該投入口の開閉方向に対して垂直方向）移動させて開閉するようにシリンダーロッド１１３（図４ｂ参照）と連結されるようにしたエアシリンダー１１２と、該エアシリンダー１１２を支持する各プレート１１１から成る。
各プレート１１１は、図示するように、エアシリンダー１１２を両側に装着したフォーク状の上部と、該上部を昇降部１２０と連結させる連結部から成り、昇降部１２０が搭載された固定プレート１２１に一体に連結されることで、前記ドア１１４一体の前、後進部１１０及び昇降部１２０の全体が上、下動（該投入口の開閉方向に対して上下動）及び前、後進の２軸移動構造を有する。
前記昇降部１２０は前記前、後進部１１０を昇下降させるために前記プレート１１１と連結される固定プレート１２１と、該固定プレート１２１の両側にボールブッシングで設置されるガイドバー１２５と、該ガイドバー１２５の外側で昇下降の高さをセンシングするようにセンサーを両側に備えたセンサーフレーム１２６と、一側で全体的なプレート１１１の昇下降を安定的に案内する補助ガイドバー１２７と、中心部でスライドブロック１２４を上、下移動させるシリンダー１２３と、から成る。
本発明によるシリンダー１２３は円筒状の筒体の上、下段にシリンダーブロック１２２が連筒構造から設置されて、下段側に各エアー注入及び排出用連結口１２８が設置されている。特に、前記シリンダー１２３の内部にはエアー圧力によって上、下動されるマグネット破片（図示せず）が内蔵されていて、このマグネット破片の磁力によってスライドブロック１２４が吸着維持される。該スライドブロック１２４は前記前、後進部１１０のプレート１１１のうち下部と連結されている。
添付図面のうち図４ａ、４ｂは本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットのドア開閉装置のドア開閉動作を示す作用説明図である。
前記図面に示す本発明の動作は前記本体１００のドア１１４をエアシリンダー１１２、１２２によって上、下及び前、後進させてＶＰＤユニット本体１００のドア１１４を開閉させるもので、下記のように動作する。
ＶＰＤユニットの本体１００の中にウエーハを入れた後、前記ドア１１４一体の前、後進部１１０のプレート１１１一体のスライドブロック１２４を上昇させるために前記シリンダーブロック１２２の連結口１２８を通して所定圧力のエアーを供給する。エアーの注入で前記シリンダー１２３内に位置したマグネット破片が上方移動することで、磁力で吸着維持されたスライドブロック１２４が移動するようになる。該スライドブロック１２４の移動でこれに一体に固定された前、後進部１１０のプレート１１１の全体が所定の高さに上昇する。
このような昇降部１２０の上昇動作（図中矢印方向）で前記ドア１１４が定位置に到達すると、センシングされた信号により上昇移動が停止し、次いで、前記前、後進部１１０のシリンダー１１２が動作する。該シリンダー１１２の前進動作でそのロッド１１３に連結された前記ドア１１４がＶＰＤ本体１００の投入口１０６に密着されて内外部を遮断させて閉鎖動作が完了する。
以後、ウエーハ表面の蝕刻が終われると、前記ドア１１４を開放するために前記シリンダー１１２が後進動作し、順次的に前記昇降部１２０のシリンダー１２３の動作で全体プレート１１１が下降されて復帰される。
添付図面のうち図５ａは本発明による本体において、ロボットアームを利用してウエーハの引き出し状態を説明する概略図で、図５ｂは本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットとそのドア開閉装置の本体のガス入出口を示す細部図で、図６は本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットとそのドア開閉装置を実際に適用する時のガス制御を説明する概略図で、図７は本発明による半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットとそのドア開閉装置の本体のウエーハ投入と共にチャンバードアの開閉動作を説明するフローチャートである。
前記各図面に示すように、本発明によるウエーハＶＰＤユニット本体１００内のノズル１０２を通してＨＦガスが噴射されて本体１００の内部空間に位置したウエーハ表面を蝕刻する。蝕刻後にＮ２ガスを圧力を有して注入してＶＰＤユニット本体１００の内部ＨＦガスを排気口１０３を通して排出させる。ＨＦガスの排気後に前記ドア１１４を前、後進部１１０のシリンダー１１２により後方に移動させて前記投入口１０６を開放させる。後進されたドア１１４は昇降部１２０のシリンダー１２２により下方に下降する。以後、ウエーハトランスファーロボットによって本体１００内部のウエーハを取り出す。
以後、シリコンウエーハ表面の成分を液体サンプルでスキャニングして液体サンプルの汚染度を測定装備で測定するようになるのである。すなわち、密閉された本体１００内でＨＦ気体に露出されることで、各メタル成分を酸化させて蝕刻された表面でスキャニングして液体を採集し、この採集された液体は所定の移送装備によってピペットによってきれいな試料サンプルボトルに伝送される。この採集されたサンプル溶液はＩＣＰ−ＭＳによってメタル成分を分析する。
シリコンウエーハ上の少量の金属成分を分析するためにＩＣＰ−ＭＳが使用される。スキャニング工程で抽出された水滴は表面汚染の程度が分かるように抽出されて、ウエーハサンプル準備と分析は３０分内に実行されて、リアルタイムウエーハ製造モニタリングも可能にする。
１１０ 前、後進部
１１１ プレート
１１２ エアシリンダー
１１３ シリンダーロッド
１１４ ドア
１２０ 昇降部
１２１ 固定プレート
１２４ スライドバー
１２５ ガイドバー
１１１ プレート
１１２ エアシリンダー
１１３ シリンダーロッド
１１４ ドア
１２０ 昇降部
１２１ 固定プレート
１２４ スライドバー
１２５ ガイドバー
Claims (3)
- 半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットにおいて、
四角桶状の本体であって、該本体の内部に所定の空間が形成され、該本体の底側に各支え具が形成されると共に各ガス排出及び吸入ノズルが位置し、上面は透明に透視窓を形成して該透視窓の中心に内部の雰囲気制御用検出端子を形成し、一側面を開放してウエーハ投入口を形成するＶＰＤユニットの本体；及び
前記ＶＰＤユニットのウエーハ投入口を密閉するようにカバーすると共に開放されるドアを含むことを特徴とする半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニット。 - 半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットのドア開閉装置において、
ＶＰＤユニット本体の投入口を開閉するためのドア；
該ドアを該投入口の開閉方向に対して垂直方向に前、後進移動させるようにシリンダーロッドにより連結されたエアシリンダーと、該エアシリンダーを支持するプレートと、から成る前、後進部；及び
該前、後進部を該投入口の開閉方向に対して昇下降させるために前記プレートの全体と連結されるスライドブロックと、該スライドブロックを該投入口の開口方向に対して上、下移動させるシリンダーと、該シリンダーの両側に位置してスライドブロックの該上、下移動をガイドするガイドバーから成る昇降部を含むことを特徴とする半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットのドア開閉装置。 - 前記スライドブロックは一側から補助ガイドバーに案内されることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウエーハ汚染物質測定装置のＶＰＤユニットのドア開閉装置。
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