KR0139726B1 - 표면분석을 위한 시료 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시료의 표면분석 장비에 관한 것으로 구체적으로는 건식 세정된 시료를 오염없이 표면 분석 장비내로 이송하기 위한 시료 이송장치에 관한 것이다. 종래의 세정 방법중 습식세정 방법은 화학약품의 사용으로 인해 위험도 및 금속오염의 증가를 유발한다는 문제점이 있었다. 이를 대체하기 위한 건식 세정 방법은 세정후 공기노출에 의한 웨이퍼의 오염을 방지하는 것이 관건이었다.

본 발명은 상술한 문제점들을 극복하기 위한 것으로 건식세정후 웨이퍼의 공기노출에 의한 오염 가능성을 배제하는 (시료 장입수단과, 기밀유지수단, 진공수단을 구비한 시료이송장치를 형성하여) 세정분위기(cleaning gas atmosphere) 또는 불활성 가스 분위기(inert gas atmosphere) 하에서 YPS나 AES등의 고진공 분석장비로 시료를 이송할 수 있도록 하여 건식 세정 공정의 진성기구(intrinsic mechanism)연구가 가능할 수 있도록 한 것이다.

Description

표면분석을 위한 시료 이송장치(Semiconductor Sample Transport Device)

제 1 도는 본 발명 표면분석 시료의 이송장치로,

(A)는 시료 이송장치의 시료장입통,

(B)는 시료 이송장치의 시료장입통 커버,

(C)는 시료 홀더(holder)이다.

제 2 도는 (A),(B)는 본 발명 시료 이송장치 장입통을 나타낸 것으로, 각각 정면도, 측단면도 이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 시료 장입통 11 : 시료홀더 지지대

11a : 시료홀더 지지원통 12 : 장착봉

20 : 시료 장입통 커버 30 : 시료홀더

40 : 0-링 50 : 칼날 부재

본 발명은 시료의 표면분석장비에 관한 것으로 구체적으로는 건식세정 된 시료를 오염없이 표면분석장비내로 이송하기위한 시료 이상장치에 대한 것이다.

반도체 기술이 급속히 발전함에 따라 반도체 소자는 고집적화하여 256M DRAM의 개발단계에 이르게 되었다.

이러한 ULSI소자의 개발은 소자의 수직, 수평 크기의 축소에 의한 고밀도화 및 소형화를 의미하며 소자의 특성은 극미량의 오염에 이해 좌우되어지게 된다.

현재 반도체 소자제작 공정중에 사용되는 습식세정공정은 화학약품(chemical)등의 사용으로 인해 위험도 및 공해유발 요인이 증가함은 물론 세정으로 인한 금속오염의 증가를 유발한다는 문제점을 나타낸다. 따라서 이를 대체할 수 있는 건식세정공정 개발의 필요성이 증대되어지고 있다.

X-선 광전자 분광기(XPS)와 오제이 전자 분광기(AES)는 재로의 최외곽층(수 nm)의 조성 및 화학적 결합상태를 분석할 수 있는, 가장 널리 이용되어지는 표면 선택성 분석장비이다.

X-선이나 전자동을 에너지원으로 시료표면에 조사, 시료의 표면부에서 방출되어지는 전자의 개수를 운동에너지의 함수로 헤아림으로써 표면조성을 측정하고 원자의 산화상태나 주위의 결합상태등에 기인하는 화학적 천이(chemical shift)로부터 화학결합 상태를 유추해 낸다.

따라서 시료표면에서의 원자레벨의 오염이나 자연산화막의 형성등을 측정하는데 가장 유용한 분석장비에 해당한다.

일반적으로 건식세정 공정은 가스상(gas phase)을 이용한 세정후 세정된 웨이퍼의 공기노출을 배제하는 상태에서 이후의 공정을 진행시킴을 원칙으로 한다.

이는 공기 노출로 인한 웨이퍼이 표면상태의 변화(자연산화막의 형성등의 표면오염)로 부가적인 오염 가능성이 증대되기 때문이다.

따라서 건식세정공정 이후 웨이퍼의 표면상태 변화의 관찰은 건식세정반응후 공기에 노출되지 않은 상태에서의 웨이퍼 표면관찰을 필수로 한다.

이를 통해서만 진성(intrinsic) 건식세정 반응기구의 연구가 가능하여 건식세정 공정의 개발이 이루어질 수 있기 때문이다.

상기 XPS나 AES는 원리상 고진공( E-9 torr)에서만 분석이 가능한 분석장비이다.

따라서 분석시 공기노출에 의한 오염가능성을 배제할 수 있다.

이는 건식세정공정후 웨이퍼를 세정분위기(cleaning gas atmosphere)또는 불활성가스분위기(inert gas atmosphere)하에서 XPS나 AES 등의 고진공 분석장비로 이송할 경우 건식세정 공정의 진성기구(intrinsic mechanism)연구가 가능해질 수 있음을 의미하는 것이다.

따라서 본 발명에서는 이러한 건식세정후 시료를 원하는 공기노출에 의한 오염가능성을 배제하고 세정분위기 또는 불활성 가스분위기 하에서 고진공 분석장비로 이송할 수 있는 표면 분석을 위한 시료이송장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징으로는 시료의 건식 세정 공정후 불활성 가스 분위기로 유지되는 글로브 박스(glove box)내에서 시료를 채취하여 고진공 표면분석 장비로 이송하기 위한 시료이송장치에 있어서, 내부에 시료홀더를 지지하는 시료홀더지지대와 하부에 시료이송수단에 연결되는 장착봉을 구비하고 일측이 개방된 시료장입통과, 상기 시료장입통의 개방된 면에 씌여지는 시료장입통 커버와, 상기 시료 장입통 내부의 분위기를 유지시키기 위한 기밀 유지수단과, 시료 투입구의 진공처리시 상기 장입통 내부를 진공시키는 진공수단을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 작용 효과를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

건식세정장비로 부터 웨이퍼 시료의 반출은 세정장비으 출구에 글로브 박스(glove box)를 장착함으로써 가능하다.

이러한 불활성 가스분위기로 유지되는 글로브 박스는 장비를 건식세정장비와 연결시켜줌으로써 세정후 공기노출에 의한 오염을 차단시킬 수 있을 뿐 아니라 세정후 웨이퍼 시료의 분석용 샘플(sample)제작 작업동안의 오염 역시 차단하여 준다.

제 1 도는 (A),(B),(C)는 각각 본 발명 시료이송장치의 시료장입통(10)과 시료장입통 커버(20) 그리고 시료홀더(30)을 나타낸 것이다.

상기 시료장입통(10)내부에는 시료홀더(30)을 지지하는 시료홀더지지대(11)와 하부에 장입통의 이동을 위해 시료 이송수단에 연결되는 장착봉(12)이 형성되어 있다.

상기 시료장입통(10)의 분위기를 유지하기 위한 기밀유지수단은 상기 장입통의 개방된 측 둘레에 정착한 0-링(40)과 소정 크기의 금속박판을 덮개로 사용하여 이 개방된 장입통을 씌운 뒤 커버(20)을 닫아 밀착하는 구조를 갖는다.

상기 금속 박판으로는 알루미늄 호일(aluminum foil)을 사용한다.

상기 시료장입통(10)의 진공수단으로 장입통 커버(20)에 칼날부재(50)를 분다.

상술한 구성을 갖는 본 발명의 동작과정은 다음과 같다.

먼저 건식세정공정이 완료된 웨이퍼 시료를 글로브 박스내에서 절단하여 시료홀더에 장착한다.

시료가 장착된 시료홀더(30)를 시료장입통(10)내부의 지지대(11)에 위치시킨다.

시료장입통 입구에 알루미늄 호일(aluminum foil)을 덮개로 사용하여 봉한후 커버(20)를 닫아 장입통에 장착된 고무링(40)에 의하여 장입통(10)과 커버가 밀착되어, 알루미늄 호일로 인해 글로브 박스내의 분위기가 시료장입통 내에서 유지될 수 있도록 한다.

그 다음 시료 이송장치를 대기중에서 고진공 분광기의 시료투입구로 이송한다.

시료 투입구에 시료 이송장치를 장착하고 시료투입을 위한 진공처리를 수행하면 이송장치내의 압력(대기압)과 시료 투입구 내의 압력(진공)과의 차이로 인해 알루미늄 호일의 외부로의 부풀림(팽창)이 일어난다. 이때 팽창된 알루미늄 호일은 커버에 부착된 칼날부재(50)에 의하여 파손되게 되고 이송장치 내의 분위기 가스의 진공처리가 가능하게 된다.

이렇게 해서 이송장치가 장착된 시료 투입구의 진공처리(1 x E-5torr)가 완료되면 시료 투입구로부터 이송장치를 고진공 분석챔버(chamber)내로 이동시킨다.

그리고, 고진공 분석챔버에 장착된 시료 홀더 이동장치(wubble stick)를 사용하여 파손된 알루미늄 호일을 시료홀더가 반출될 수 있을 정도로 제거한 후 시료홀더를 분석챔버내의 분석위치로 이동, 분석을 수행한다.

상술한 작용으로 본 발명은 건식 세정 공정후 웨이퍼를 공기노출에 의한 오염 가능성을 배제하고 세정분위기(cleaning gas atmosphere) 또는 불활성 가스분위기(inert gas atmosphere)하에서 XPS나 AES등의 고진공 분석장비로 이송할 수 있다.

따라서 본 발명은 건식 세정 공정 이후 공기에 노출되지 않은 상태에서의 웨이퍼 표면관찰을 함으로써 진성(intrinsic) 건식 세정 반응기구의 연구수행을 가능하도록 하여 건식세정 공정의 개발을 가능하게 한다.

Claims (3)

1. 시료의 건식 세정 공정후 불활성 가스 분위기로 유지되는 글로브 박스(glove box)내에서 시료를 채취하여 고진공 표면분석 장비로 이송하기 위한 시료이송 장치에 있어서, 내부에 시료 홀더를 지지하는 시료 홀더지지대와 하부에 시료 이송 수단에 연결되는 장착봉을 구비하고 일측이 개방된 시료 장입통과, 상기 시료 장입통의 개방된 면에 씌어지는 시료 장입통커버와; 상기 시료 장입통 내부의 분위기를 유지시키기 위한 기밀 유지수단과, 시료 투입구의 진공처리시 상기 장입통 내부를 진공시키는 진공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면분석을 위한 시료 이송장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 기밀유지 수단은 상기 시료장입통의 개방측 둘레에 고정한 0-링과, 소정크기의 금속박판을 사용하되 이 금속박판을 상기 시료장입통의 개방측에 씌운후 상기 장입통 커버를 덮어 시료 장입통 내부가 밀봉되게 하는 것을 특징으로 하는 표면분석을 위한 시료이송장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 진공수단은 상기 장입통 커버에 칼날부재를 두어 시료투입구 내의 진공 처리시 상기 시료장입통의 기밀유지수단인 금속박막이 압력차에 의해 부풀어 올라 상기 칼날부재에 찢기어 개방되어 진공처리 되도록 한 것을 특징으로 하는 표면분석을 위한 시료 이송장치.