KR100219488B1 - 반도체 제조장치의 금속 오염 모니터링 장치 및 방법 - Google Patents
반도체 제조장치의 금속 오염 모니터링 장치 및 방법Info
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Abstract
반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치 및 방법이 개시되어 있다. 본 발명에 따른 금속 오염 모니터링 장치는 반도체 제조 장치의 화학 처리조로부터 화학 처리액을 샘플링하는 제어 밸브를 포함하는 샘플링 라인과, 상기 샘플링 라인으로부터 공급되는 샘플 용액을 수용하는 도전율 측정 셀과, 상기 도전율 측정 셀 내에 설치되고, 상기 도전율 측정 셀 내에 수용된 용액의 도전율을 측정하는 도전율 측정 장치와, 상기 도전율 측정 장치로부터의 측정 결과를 모니터할 수 있고, 상기 측정 결과에 따라 설비 내의 각 제어 밸브를 제어하는 컴퓨터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 희석된 불산을 사용하는 화학 처리조 내에서 금속 이온에 의한 오염 여부를 모니터링함으로써, 금속 오염에 의한 피해를 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 불산(HF)을 사용하는 화학 처리조 내에서의 금속 이온에 의한 오염 정도를 모니터링하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 데 있어서, 금속 오염의 영향과 그에 대한 관리 방법에 대하여 많은 연구가 진행되어 왔으며, 이러한 금속 오염에 대한 관리 기준은 반도체 소자가 점차 고집적화되어감에 따라 더욱 강조되고 있다.
이러한 금속 오염은 반도체 소자에서 리버스 바이어스(reverse bias) 접합 누설 전류를 증가시키거나, 절연 파괴 강도, 커패시턴스, 누설 전류 등의 전기적 특성에 악영향을 끼쳐 왔으며, 또한 오염된 금속들이 실리콘 또는 실리콘 산화물과 반응하여 실리사이드(silicide) 또는 실리케이트(silicate) 등의 부산물을 형성함으로써, 게이트 산화막의 열화를 초래하였다.
한편, 최근에는 반도체 세정 공정에서 불화물 계열의 화학 약품의 사용이 점차 증가되어가고 있다. 그 중에서, 순수(deionized water)와 함께 희석하여 사용하는 불산 용액의 경우에는, 산화막의 에칭 뿐 만 아니라, 실리콘 웨이퍼 또는 폴리실리콘 표면에 존재하는 자연 산화막의 제거, 웨이퍼 표면에 다량으로 존재하는 오염물 파티클의 제거 등과 같은 용도에 폭 넓게 사용되고 있다.
특히, 불산 용액에서의 금속 오염은 불안정한 금속 불화물 착이온을 형성하여, 웨이퍼의 표면상에서 산화/환원 반응을 일으켜서 표면에 피팅(pitting) 현상이 발생하거나 그 밖의 여러가지 결함을 유발하는 인자로서 작용하기 때문에 더욱 엄격한 기준으로 억제하여야 한다.
희석된 불산 용액을 사용하여 웨이퍼의 세정 공정을 행하는 경우는 대체로 콘택 형성을 위한 에칭 공정 후, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정 후, CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정 후, 또는 이온 주입 공정 후에 적용되는 것이 일반적이므로, 금속 오염이 쉽게 발생한다. 또한, 작업자들의 부주의에 따라 금속에 노출된 웨이퍼가 일반 세정조에 잘못 배치됨으로써 희석된 불산 용액이 금속 불순물로 오염되는 경우에는, 모니터링 설비의 부재로 인하여 대형 사고를 유발하기도 한다.
종래에는, 희석된 불산 용액을 사용하는 경우에, 화학 처리조에서 뱃치(batch) 방식으로 한번 처리한 후 그때마다 배출시키는 방법을 사용하였으나, 불산 용액에 과량의 금속이 오염되거나 오염량이 축적되면 금속 착이온을 형성하여 화학 처리조의 내부 표면이 심하게 금속 오염된다. 따라서, 상기한 바와 같은 종래의 방법은 금속 오염에 따른 문제를 완전히 해결하지 못하고 있다.
현재까지는, 금속 오염을 인-라인(in line)으로 모니터링하는 방법은 단지 오버플로우되는 순수(deionized water) 또는 최종 세정조 내의 세정액에서 비저항을 측정함으로써만 이루어져 왔고, 불화물 계열의 화학 용액상에서는 금속 재질로 이루어지는 측정 도구가 화학 용액에 의해 부식되므로, 모니터링이 거의 이루어지지 않고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 금속 오염에 의한 피해를 최소화하기 위하여, 희석된 불산을 사용하는 화학 처리조 내에서 금속 이온에 의한 오염 여부를 확인할 수 있는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 금속 오염 모니터링 장치를 사용한 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 상기 도전율 측정 전극의 일부를 도시한 일부 확대 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 화학 처리조, 20 : 도전율 측정 셀
30 : 도전율 측정 전극, 40 : 도전율 측정 설비
50 : 컴퓨터, 54 : 경보 시스템
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 제조 장치의 화학 처리조로부터 화학 처리액을 샘플링하는 제어 밸브를 포함하는 샘플링 라인과, 상기 샘플링 라인으로부터 공급되는 샘플 용액을 수용하는 도전율 측정 셀과, 상기 도전율 측정 셀 내에 설치되고, 상기 도전율 측정 셀 내에 수용된 용액의 도전율을 측정하는 도전율 측정 장치와, 상기 도전율 측정 장치로부터의 측정 결과를 모니터할 수 있고, 상기 측정 결과에 따라 설비 내의 각 제어 밸브를 제어하는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 도전율 측정 장치는 상기 도전율 측정 셀 내에 설치되어 상기 도전율 측정 셀 내에 수용된 용액의 도전율을 측정하는 도전율 측정 전극과, 상기 도전율 측정 전극에 연결되어 상기 도전율 측정 전극에서 측정한 도전율을 결정하는 도전율 측정 설비를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 도전율 측정 전극은 백금 와이어로 이루어진 전극과, 상기 전극을 포위하는 전극 본체 유니트를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 전극 본체 유니트는 사파이어 또는 불화물 계열의 수지로 이루어진다. 또한, 상기 도전율 측정 셀은 불화물 계열의 수지로 이루어진 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는, 상기 도전율 측정 셀에는 또한 제어 밸브를 포함하는 질소 가스 유입 라인으로 구성되는 질소 가스 퍼징 시스템이 설치되고, 상기 도전율 측정 셀에는 또한 각각 제어 밸브를 갖춘 배기 라인, 순수(deionized water) 공급 라인 및 질소 애스피레이터(aspirator) 라인이 설치될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 도전율 측정 장치에서 기준치를 초과하는 측정 데이터가 얻어진 경우에 경보를 발하는 경보 시스템을 더 포함한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화학 처리조로부터 화학 처리액을 샘플링 라인을 통해 샘플링하여 도전율 측정 셀에 수용하는 단계와, 상기 도전율 측정 셀 내에 수용된 용액에 대하여 도전율을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 화학 처리액은 불산 용액이고, 상기 도전율을 측정하는 단계는 백금 와이어로 이루어진 전극을 포함하는 도전율 측정 장치를 사용한다.
또한 바람직하게는, 상기 도전율을 측정하는 단계 후에, 상기 측정된 도전율이 소정의 기준치를 초과하는 경우에 경보를 발하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 바람직하게는, 상기 도전율을 측정하는 단계 후에, 상기 도전율을 축정한 용액을 폐기하는 단계와, 상기 도전율 측정 셀 내부를 질소 가스에 의해 퍼징(purging)하는 단계와, 상기 도전율 측정 셀 내부를 순수를 사용하여 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에서는 산(酸)이 도전 재료(導電 材料)라는 점과, 그 용액 내에 금속 오염물이 존재할 경우에는 용액 내의 도전율(導電率)이 달라진다는 점에 착안하여 구성된 인-라인 금속 오염 모니터링 장치를 제공하였다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치는 화학 처리조(10)로부터 화학 처리액, 여기서는 묽은 불산 용액을 샘플링하는 제어 밸브를 포함하는 샘플링 라인(160)과, 상기 샘플링 라인으로부터 공급되는 샘플 용액을 수용하는 도전율 측정 셀(20)과, 상기 도전율 측정 셀(20) 내에 설치되고, 상기 도전율 측정 셀(20) 내에 수용된 용액의 도전율을 측정하는 도전율 측정 장치(30, 40)와, 상기 도전율 측정 장치(30, 40)로부터의 측정 결과를 모니터할 수 있고, 상기 측정 결과에 따라 설비 내의 각 제어 밸브를 제어하는 컴퓨터(50)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치에 있어서, 상기 화학 처리조(10)로부터 서큘레이션 라인(110A)을 따라 이동하는 화학 처리액, 여기서는 희석된 불산 용액은 제어 밸브(도시 생략)를 포함하는 T-조인트(16)에서 샘플링된다. 여기서, 상기 서큘레이션 라인(110A)에는 상기 T-조인트(16)의 상류에 파티클 필터(12)와 서큘레이션 펌프(14)를 포함할 수 있다. 이와 같이 샘플링된 불산 용액, 즉 샘플 용액은 샘플링 라인(160)을 통하여 도전율 측정 셀(20)에 보내진다. 상기 도전율 측정 셀(20)로는 불산에 대하여 내부식성을 갖는 불화물 계열의 수지로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 도전율 측정 셀(20)에 수용된 화학 처리액은 질소 가스 퍼징 시스템(종속항)을 통하여, 즉 질소 가스 유입 라인(104)으로부터 제어 밸브(22)를 통해 유입되는 질소 가스에 의해 질소 퍼지(purge)되어 용존 가스가 충분히 제거된다.
용존 가스가 충분히 제거된 샘플 용액의 도전율은 상기 도전율 측정 셀(20) 내에 설치되어 상기 도전율 측정 셀(20) 내에 수용된 용액의 도전율을 측정하는 도전율 측정 전극(30)과, 연결선(108)을 통하여 상기 도전율 측정 전극(30)에 연결되어 상기 도전율 측정 전극(30)에서 측정한 도전율을 결정하는 도전율 측정 설비(40)에 의해 분석된다. 여기서, 상기 도전율 측정 설비(40)에서 측정된 데이터는 상기 도전율 측정 설비(40)에 연결된 컴퓨터의 모니터를 통하여 확인할 수 있으며, 상기 도전율 측정 설비(40)에서 작업자가 초기에 입력한 기준치를 초과하는 측정 데이터가 얻어진 경우에는 컴퓨터(50)에 연결된 경보 시스템(54)(종속항)에서 경보를 발한다.
도 2는 상기 도전율 측정 전극(30)의 일부를 도시한 일부 확대 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 도전율 측정 전극(30)은 불산에 대하여 내부식성이 있는 백금 와이어로 이루어진 전극(30A)과 상기 전극(30A)을 포위하는 전극 본체 유니트(30B)로 구성된다. 상기 전극 본체 유니트(30B)는 사파이어 또는 볼화물 계열의 수지로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 샘플 용액의 도전율이 미세하게 변화하는 것을 감지할 수 있도록 하기 위하여 상기 백금 와이어로 이루어지는 전극(30A)의 외부로 노출되는 부분을 최소화하였다. 이를 위하여, 백금 와이어의 단면을 따라 절단한 전극을 사용하였다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 도전율 측정 셀(20)에서 정성 분석이 이루어진 샘플 용액은 드레인 밸브(32)를 거쳐서 드레인 라인(132)을 통해 폐기되고, 그와 동시에 샘플 용액을 수용했던 상기 도전율 측정 셀(20)은 그 내부로 공급되는 질소 가스에 의해 퍼징된 후, 과량의 순수에 의하여 세정된다.
상기 도전율 측정 셀(20)로부터 폐기된 샘플 용액 및 세정에 사용하였던 순수는 메인 드레인 라인을 통해 배출된다. 상기 화학 처리조(100)의 하부로부터 연장되는 드레인 라인(110B)도 역시 상기 메인 드레인 라인에 연결되어 있다. 이때, 애스피레이터(aspirator)(도시 생략)를 사용하여 상기 메인 드레인 라인으로의 배출을 활성화시킬 수도 있다.
상기 도전율 측정 셀(20)에는 또한 배기 라인(105), 순수 공급 라인(106) 및 애스피레이터(29)를 포함하는 질소 애스피레이터 라인(107)이 설치되어 있고, 이들은 모두 제어 밸브(105, 106, 107)를 포함하고 있다.
상기 설명한 바와 같은 작동을 위한 제어는 컴퓨터(50) 내에 내장되어 있는 프로그램에 의하여 각 제어선(116, 124, 126, 128, 129, 130)을 통해 해당 부분을 제어함으로써 자동으로 제어되고, 상기와 같은 구성에 필요한 제어 파라미터에 해당하는 샘플링 타임, 질소 퍼지 시간, 압력, 순수를 사용한 각 설비의 세정, 펌핑 압력 등은 상기 컴퓨터(50)에 내장되어 있는 제어 프로그램에 의하여 제어 및 작동된다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 설명한 바와 같이 작동되는 금속 오염 모니터링 장치에 포함된 각 샘플링 및 모니터링에 사용되는 부분에서의 진행 상황은 상기 컴퓨터(50)의 모니터상에서 표시되고, 각 스텝중 어느 한 스텝에서 에러가 발생하면 상기 컴퓨터(50) 내에 프로그램되어 있는 처리 동작은 자동적으로 정지되고, 상기 경보 시스템(54)을 통하여 경보를 발하게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치 및 방법에 따르면, 희석된 불산을 사용하는 화학 처리조 내에서 금속 이온에 의한 오염 여부를 모니터링함으로써, 금속 오염에 의한 피해를 최소화할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.
Claims (12)
- 반도체 제조 장치의 화학 처리조로부터 화학 처리액을 샘플링하는 제어 밸브를 포함하는 샘플링 라인과,상기 샘플링 라인으로부터 공급되는 샘플 용액을 수용하는 도전율 측정 셀과,상기 도전율 측정 셀 내에 설치되고, 상기 도전율 측정 셀 내에 수용된 용액의 도전율을 측정하는 도전율 측정 장치와,상기 도전율 측정 장치로부터의 측정 결과를 모니터할 수 있고, 상기 측정 결과에 따라 설비 내의 각 제어 밸브를 제어하는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 도전율 측정 장치는 상기 도전율 측정 셀 내에 설치되어 상기 도전율 측정 셀 내에 수용된 용액의 도전율을 측정하는 도전율 측정 전극과, 상기 도전율 측정 전극에 연결되어 상기 도전율 측정 전극에서 측정한 도전율을 결정하는 도전율 측정 설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 도전율 측정 전극은 백금 와이어로 이루어진 전극과, 상기 전극을 포위하는 전극 본체 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 전극 본체 유니트는 사파이어 또는 불화물 계열의 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 도전율 측정 셀은 불화물 계열의 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 도전율 측정 셀에는 또한 제어 밸브를 포함하는 질소 가스 유입 라인으로 구성되는 질소 가스 퍼징 시스템이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 도전율 측정 셀에는 또한 각각 제어 밸브를 갖춘 배기 라인, 순수(deionized water) 공급 라인 및 질소 애스피레이터(aspirator) 라인이 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치.
- 제1항에 있어서, 또한 상기 도전율 측정 장치에서 기준치를 초과하는 측정 데이터가 얻어진 경우에 경보를 발하는 경보 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 장치.
- 화학 처리조로부터 화학 처리액을 샘플링 라인을 통해 샘플링하여 도전율 측정 셀에 수용하는 단계와,상기 도전율 측정 셀 내에 수용된 용액에 대하여 도전율을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 화학 처리액은 불산 용액이고, 상기 도전율을 측정하는 단계는 백금 와이어로 이루어진 전극을 포함하는 도전율 측정 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 방법.
- 제9항에 있어서, 또한 상기 도전율을 측정하는 단계 후에, 상기 측정된 도전율이 소정의 기준치를 초과하는 경우에 경보를 발하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 방법.
- 제9항에 있어서, 또한 상기 도전율을 측정하는 단계 후에, 상기 도전율을 축정한 용액을 폐기하는 단계와,상기 도전율 측정 셀 내부를 질소 가스에 의해 퍼징(purging)하는 단계와,상기 도전율 측정 셀 내부를 순수를 사용하여 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 금속 오염 모니터링 방법.
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| KR1019960042239A KR100219488B1 (ko) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 반도체 제조장치의 금속 오염 모니터링 장치 및 방법 |
Publications (2)
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| KR19980022942A KR19980022942A (ko) | 1998-07-06 |
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| KR100860269B1 (ko) * | 2008-02-29 | 2008-09-25 | 주식회사 위드텍 | 단일 웨이퍼 공정에서의 웨이퍼 세정액 온라인 모니터링방법, 웨이퍼 세정액 온라인 모니터링 장치 및 상기 장치에사용되는 시약 용기 |
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