KR100256440B1

KR100256440B1 - 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공방법, 그리고 그를 위한 설비 및 그의 제어 방법

Info

Publication number: KR100256440B1
Application number: KR1019970007775A
Authority: KR
Inventors: 이춘득; 이경섭; 이형운; 이정근
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1997-03-07
Publication date: 2000-05-15
Also published as: JP2930573B2; JPH10256330A; TW350975B; US6010637A; KR19980072811A

Abstract

광학적 분석기를 이용한 분석을 수행하기 위한 액적의 샘플을 분석 전에 건조시킴으로써 내포된 불순물의 밀도를 분석가능한 정도로 개선시키는 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법과, 상기 건조를 수행하기 위한 설비 및 상기 설비의 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법은, 소정 용액으로 웨이퍼상의 불순물이 포함될 수 있는 산화실리콘 막질을 용해하는 단계, 상기 웨이퍼 상부 전면에 산재되어 있는 용해된 액적을 송풍을 이용하여 하나로 모으는 단계 및 모아진 액체상태의 상기 액적을 분석하기 위한 설비에서 요구하는 크기가 되도록 건조시키는 단계를 포함하여 상기 광학적 분석용 샘플을 가공함을 특징으로 한다.

따라서, 웨이퍼의 표면 분석이나 각종 케미컬 또는 순수를 광학적으로 분석하기 위하여 샘플로 가공되는 액적에 포함된 잔유물을 극소량까지 검출할 수 있으므로 광학적 분석 능력이 극대화되는 효과가 있다.

Description

반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적(液滴) 가공 방법, 그리고 그를 위한 설비 및 그의 제어 방법{Method of processing liquid sample for optically analyzing semiconductor devices, and an equipment and controlling method thereof}

본 발명은 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적(液滴) 가공 방법, 그리고 그를 위한 설비 및 그의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학적 분석기를 이용한 분석을 수행하기 위한 액적의 샘플을 분석 전에 건조 시킴으로써 내포된 불순물의 농도를 분석가능한 정도로 개선시키는 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법과, 상기 건조를 수행하기 위한 설비 및 상기 건조를 수행하는 설비의 제어 방법에 관한 것이다.

통상, 반도체장치는 웨이퍼를 원재(原材)로 하여 여러 공정을 거쳐서 제조되고, 이들 각 공정별로 소정의 목적에 따라 다양한 종류의 케미컬이나 순수가 용도별로 이용된다.

반도체장치의 수율은 각 공정에서 사용되는 케미컬 또는 순수의 순도에 의해서 좌우될 수 있다. 이러한 이유로 케미컬(Chemical)이나 순수(Deionized Water)에 대한 오염도(汚染度) 분석이 반도체 제조공정 중에 실시되고 있다.

한편으로, 다단계의 공정을 거치는 웨이퍼의 실리콘산화막(SiO₂)에 오염에 의한 손상이 발생될 수 있으며, 이러한 경우 그 원인을 확인하기 위하여 웨이퍼 표면 분석이 이루어지고 있다.

웨이퍼 표면분석은 통상 산화실리콘막질에 포함된 불순물을 검출하여 분석하는 것으로서, 웨이퍼 표면의 산화실리콘막질을 용해하여 액적으로 만든 후, 이 액적에 함유된 잔유물을 분석함으로써 웨이퍼 손상 원인을 규명하였다.

구체적으로 종래의 웨이퍼 표면 분석은 도1과 같이 불화수소로의 산화실리콘막질 용해 → 액적 모음 → 분석의 순으로 수행되며, 도2a 내지 도2c는 도1의 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법에 의한 웨이퍼 상의 액적 가공 과정을 나타내는 단면도이다.

이들 도1과 도2a 내지 도2c를 참조하여 설명하면, 표면 손상이 발생된 웨이퍼(10) 상에 불순물을 포함하는 산화실리콘막질(12)이 약 5Å ∼ 10Å 정도의 두께로 도2A와 같이 형성되어 있다. 이 상태에서 공정 S2를 수행하여 웨이퍼(10) 상에 1％ 불화수소(HF) 용액을 증착시키면, 산화실리콘막질(12)은 증착된 불화수소 용액에 의하여 용해되어 제거되고, 불순물인 잔유물을 포함하는 순수가 액적(14)으로 도2b와 같이 웨이퍼의 표면에 남게 된다.

액적(14)은 웨이퍼 전면에 소량으로 산재되므로, 이들을 도2c와 같이 공정 S4를 수행하여 하나의 액적(14)으로 모으면(Gathering), 웨이퍼 전면에 분포되었던 각 액적(14)에 포함되었던 잔유물은 하나의 액적(16)에 포함된다.

액적(14)을 하나로 모으는 공정 S4은 진공흡착방식으로 웨이퍼를 오목면을 갖는 스테이지 상에 밀착시킨 후 작업자가 팁을 이용하거나 진동을 웨이퍼(10)에 인가하여 액적(14)을 오목해진 중심으로 모으는 순서로 이루어진다.

전술한 바와 같이 도2c와 같이 잔유물을 포함하는 하나의 액적(16)이 가공되면, 이 액적(16)은 웨이퍼 상에 분포되었던 손상 원인인 불순물을 잔유물로 포함하는 샘플이며, 광학적 분석기법인 원자흡수분광분석이나 X-선 반사광분석 등의 방법으로 잔류물에 대한 분석이 수행된다.

분석한 결과 불순물 성분이 검출되면 그 원인을 추적하여 해소함으로써 웨이퍼 표면 손상이 발생되지 않도록 하였다.

한편, 전술한 각종 케미컬이나 순수에 대한 불순물 잔류 농도 등의 분석도 웨이퍼 표면 분석의 방법과 유사하게 액적 상태의 샘플을 원자흡수분광분석이나 X-선 반사광분석 등의 방법으로 수행되었다.

그러나, 종래의 원자흡수분광분석 또는 X-선 반사광분석은 샘플에 포함된 잔류물의 농도에 대한 검출 한계를 가지고 있으며, 대체로 그 한계는 10⁷∼10⁸Atoms/㎠ 이상으로 정해지고, 그 이하에 대한 분석이 불가능하였다.

그러므로, 광학적 방법을 이용한 분석을 수행함에 있어서, 전술한 종래의 방법으로 하나의 액적으로 가공한 샘플은 그 체적이 클수록 상대적으로 잔유물의 농도가 낮아져서, 검출 한계 이하 수준의 극미량의 잔류물은 전술한 원자흡수분광분석이나 X-선 반사광분석으로 측정되기 어려운 문제점이 있었다.

더욱이, 최근 반도체 집적기술의 발달로 특히 256메가(Mega)나 1기가(Giga) 바이트 이상 용량의 DRAM과 같이 고집적화된 반도체장치를 제조하는 공정에서 전술한 검출 수준 이하의 불순물도 심각한 불량을 유발하는 원인으로 작용될 수 있으며, 그에 따라 반도체 제조공정 중 액적에 대한 광학적 분석이 10⁷∼10⁸Atoms/㎠ 이하 수준으로 요구되고 있다.

그러나, 종래의 광학적 분석을 위한 샘플로의 액적 가공 방법으로는 전술한 요구를 충족시키지 못하여, 고집적화되는 반도체장치의 공정을 관리하고 수율을 향상시키는데 상당한 어려움이 있었다.

본 발명의 목적은, 웨이퍼의 표면 분석이나 각종 케미컬 또는 순수를 광학적으로 분석하기 위하여 샘플로 가공되는 액적의 농도를 높여서 잔유물을 극소량까지 검출함으로써 광학적 분석 능력을 향상시키기 위한 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 웨이퍼의 표면 분석이나 각종 케미컬 또는 순수를 광학적으로 분석하기 위하여 샘플로 가공되는 액적에 포함된 잔유물의 농도를 상승시키기 위한 건조가공과정을 수행하기 위한 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 버퍼 옥사이드 에천트(Buffer Oxide Etchant)의 결빙에 대한 시뮬레이션 툴(Simmulation Tool)로 이용할 수 있는 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 웨이퍼의 표면 분석이나 각종 케미컬 또는 순수를 광학적으로 분석하기 위하여 샘플로 가공되는 액적에 포함된 잔유물의 농도를 상승시키기 위한 강제건조를 수행하기 위한 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비의 제어 방법을 제공하는 데 있다.

도1은 종래의 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법을 나타내는 공정도이다.

도2a 내지 도2c는 종래의 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법에 의한 웨이퍼 상의 액적 가공 과정을 나타내는 단면도이다.

도3은 본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법에 따른 실시예를 나타내는 공정도이다.

도4a 내지 도4d는 본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법에 의한 웨이퍼 상의 액적 가공 과정을 나타내는 단면도이다.

도5는 본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비의 실시예를 나타내는 측단면도이다.

도6은 도5에 도시된 토출관(34)을 나타내는 부분절개 확대 측면도이다.

도7은 도5에 도시된 플레이트(60)를 나타내는 평면도이다.

도8은 도5에 도시된 히팅탱크(70)의 내부 배관 구성을 나타내는 단면도이다.

도9는 도5의 실시예를 구동하기 위한 시스템을 나타내는 블록도이다.

도10은 도9의 조작부의 상세 배치도이다.

도11은 본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 웨이퍼 12 : 산화실리콘막질

14∼18 : 액적 20 : 공정실

22 : 로딩실 24 : 배관실

26 : 도어 28 : 윈도우

30 : 척 32 : 나팔형단부

34 : 토출관 36 : 오목면

38 : 도어개폐용 피스톤실린더 40 : 척구동용 피스톤실린더

42 : 로드연장부 44 : 도어결합어셈블리

46, 54, 72, 74, 76, 88 : 배관 48, 56 : 유압조절밸브

50 : 가이더 52 : 척고정 어셈블리

58 : 배출관 60 : 플레이트

62 : 관통구 64 : 장공

66 : 나사 68 : 쿨링탱크

70 : 히팅탱크 78, 80 : 티형개폐밸브

82 : 압력게이지 84 : 압력감지용배관

86 : 히팅블럭 90 : 시스템 제어부

92 : 조작부 94 : 건조메카니즘

96 : 전원부 98 : 파워절환스위치

100 : 모드절환스위치 102 : 비상버턴

104 : 시스템시작버턴 106 : 시스템중지버턴

108 : 히터온버턴 110 : 히터오프버턴

112 : 도어온버턴 114 : 도어오프버턴

116 : 척로딩버턴 118 : 척언로딩버턴

120 : 온풍공급버턴 122 : 온풍차단버턴

124 : 진공온버턴 126 : 진공오프버턴

128 : 냉풍공급버턴 130 : 냉풍차단버턴

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법은, 소정 용액으로 웨이퍼상의 불순물이 포함될 수 있는 산화실리콘 막질을 용해하는 단계, 상기 웨이퍼 상부 전면에 산재되어 있는 용해된 액적을 송풍을 이용하여 하나로 모으는 단계 및 모아진 액체상태의 상기 액적이 이를 분석하기 위한 설비에서 요구하는 소정 크기가 되도록 건조시키는 단계를 포함하여 상기 광학적 분석용 샘플을 가공함을 특징으로 한다.

그리고, 상기 건조는 송풍을 이용하는 강제건조방식으로 이루어짐이 바람직하며, 특히 질소가스 등의 온풍을 송풍함이 바람직하다.

본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법은, 반도체 원부자재로 이용되는 케미컬이나 순수와 같은 액상의 물질을 액적으로 가공하여 함유 불순물을 분석하는 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법에 있어서, 상기 액적을 소정 시간동안 건조시키는 과정을 포함하여 광학적 분석 샘플을 가공함을 다른 특징으로 한다.

그리고, 상기 건조는 자연건조방식으로 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비는, 상기 공정실 내부에서 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하고, 상기 웨이퍼에 실린 액적을 건조가공할 때 상기 웨이퍼를 진공흡착하는 웨이퍼고정수단, 상기 웨이퍼고정수단의 로딩 및 언로딩 위치와 진공흡착 위치 간의 구동을 안내하는 가이더, 상기 웨이퍼고정수단에 결합되어 상기 가이더 상에서 상기 웨이퍼고정수단을 구동시키는 구동수단, 상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼고정수단에 진공흡착된 상태에서 상기 웨이퍼 상부의 액적으로 소정 시간 상기 액적의 건조를 위한 질소가스를 송풍하는 송풍수단 및 내장된 프로그램에 따라 상기 구동수단의 구동과 상기 송풍수단의 송풍을 제어하는 제어수단을 구비함을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 구동수단은 상기 웨이퍼고정수단에 로드가 결합된 피스톤실린더 및 제 1 질소가스공급원으로부터의 배관을 통한 질소가스 공급을 조절하는 유압조절수단을 구비하여 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 상기 송풍수단은 제 2 질소가스공급원으로부터 공급되는 질소가스를 가열하는 가열수단 및 상기 가열수단에서 가열된 질소가스를 밸브의 개폐로 조절하여 송풍하는 제 1 송풍조절수단을 구비하여 이루어짐이 바람직하다.

그리고, 제 3 질소가스공급원으로부터 공급되는 질소가스를 냉각시키는 냉각수단 및 상기 냉각수단에서 냉각된 질소가스를 밸브의 개폐로 조절하여 송풍하는 제 2 송풍조절수단을 더 구비하여 구성될 수 있다.

이때 상기 냉각수단은 상기 질소가스를 버퍼 옥사이드 에천트(Buffer Oxid Etchant)의 냉각온도로 냉각시키도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비의 제어 방법은, 광학적 분석을 위한 액적이 실린 웨이퍼를 진공흡착하는 척이 도어가 구성된 공정실 내에 설치되고, 상기 척이 구동수단에 의하여 공정위치와 웨이퍼 로딩 및 언로딩 위치간을 왕복구동되도록 구성되며, 상기 척의 공정위치 상으로 온풍을 송풍을 수행하는 송풍수단이 구성되는 반도체 제조공정 중의 광학적 분석용 액적 가공 설비의 제어 방법에 있어서, 파워가 공급된 후 모드가 자동으로 설정되는 단계, 상기 모드 설정에 따라 상기 도어가 열리고 상기 척이 상기 웨이퍼 로딩 위치로 구동되는 단계, 상기 척 상에 웨이퍼가 로딩되면 상기 도어를 닫고 상기 척을 상기 공정위치로 구동시킨 후 상기 웨이퍼를 진공흡착하는 단계, 상기 진공흡착된 웨이퍼 상으로 상기 송풍수단을 제어하여 액적의 건조를 위한 온풍을 소정 시간 송풍시키는 단계, 상기 송풍 완료 후 진공을 해제하고 상기 도어를 연 후 상기 척을 웨이퍼 언로딩위치로 구동하는 단계 및 웨이퍼 언로딩후 상기 도어와 척을 정위치로 세팅하는 단계를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 반도체 제조공정 중에 웨이퍼의 표면 손상 분석이나 반도체 제조공정용 케미컬 또는 순수에 함유된 불순물 분석의 경우에 광학적 분석을 수행하기 위하여 액적을 샘플로 가공함에 있어서 건조과정을 거쳐서 상기 액적의 잔유물 포함 농도를 광학적 분석기로 검출이 가능한 정도로 상승시키기 위한 것이다.

먼저, 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법의 실시예로 웨이퍼의 산화막에 포함된 불순물을 분석하기 위하여 액적을 가공하는 방법을 설명한다.

웨이퍼의 산화막에 포함된 불순물을 분석하기 위한 액적 가공은 도3과 같은 순서로 이루어지며, 그에 따라 웨이퍼 상의 액적은 도4A 내지 도4D와 같은 순서로 가공된다.

도3을 참조하면, 불화수소 용액으로 웨이퍼(10) 상의 5Å ∼ 10Å 정도의 두께를 갖는 산화실리콘막질(12)을 용해하는 공정 S10, 산화실리콘막질(12)이 용해된 후 웨이퍼(10) 전면에 걸쳐서 산재한 액적(14)을 하나로 모으는 공정 S12, 하나로 모아진 액적(16)을 건조시키는 공정 S14 및 건조되어 소정 양으로 줄어든 액적(18)을 샘플로 분석을 수행하는 공정 S16이 순차적으로 수행됨으로써, 소정 원하는 농도 이상의 불순물을 함유한 액적이 가공되고, 광학적 분석이 이루어진다.

전술한 바에 따라서, 도4A의 일정 두께를 갖는 웨이퍼 상에 형성된 산화실리콘막질(12)이 공정 S10에서 증착되는 1％ 불화수소 용액에 의하여 용해되어 제거되고, 그 결과 도4b와 같이 용해된 잔유물을 포함하는 순수가 액적(14)으로 웨이퍼(10) 상에 상당한 양으로 산재된다.

산재된 각 액적(14)은 공정 S12를 수행하여 팁을 이용하는 방법 또는 진동을 인가하는 방법으로 도4c와 같이 하나의 액적(16)으로 모아지고, 모아진 액적(16)은 공정 S14에서 소정 시간 건조된다.

건조는 자연건조방식 또는 강제건조방식 중 제작자의 의도에 따라 택일될 수 있으며, 강제건조방식의 경우에도 송풍 또는 가열과 같은 방법이 이용될 수 있다.

전술한 건조공정 S14를 거치면 액적을 이루는 소정 양의 순수가 증발되고, 그 결과 액적에 대한 불순물의 농도가 상승된다.

소정 시간 건조공정이 지연되면 액적(18)은 광학적 분석이 가능한 농도를 갖게 되고, 그 후 분석공정 S16이 수행되어서, 원자흡수분광계 또는 X-선 반사분석기에서 액적(18)에 포함된 불순물이 분석된다.

전술한 바는 웨이퍼의 표면 손상이 발생한 경우 산화실리콘막질에 포함된 불순물을 분석함으로써 손상원인을 규명하기 위한 샘플의 전 처리 방법이다.

이와 동일하게 반조체 원부자재로 이용되는 불화수소(HF), 과산화수소(H₂O₂), 황산(H₂SO₄), 질산(HNO₃) 또는 현상액(Developer) 등과 같은 케미컬에 포함된 불순물의 분석 또는 순수에 포함된 불순물의 분석에도 본 발명이 적용될 수 있다.

즉, 일정 양의 불순물이 함유된 액적을 소정 시간 건조시킴으로써 체적을 줄이면, 그에 따라 상대적으로 함유된 불순물의 농도가 체적의 줄음에 반비례하여 상승된다. 소정 시간 건조가 지속되면 분석이 가능한 불순물 농도를 갖는 액적이 가공되므로, 가공된 액적을 분석용 샘플로 이용하여 불순물이 원자흡수분광분석방법 또는 X-선 반사광분석방법을 이용하여 분석된다.

한편, 전술한 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법의 구현을 위한 설비의 실시예가 도5에 구성되어 있다.

본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비의 실시예는 공정실(20)의 하부에 로딩실(22)이 구성되고, 공정실(20)과 로딩실(22)의 후측에 배관실(24)이 구성되어 있다.

공정실(20)의 전면에는 도어(26)가 구성되어 있고, 도어(26)에는 내부를 보기위한 뷰포트(View Port)로 윈도우(28)가 구성되어 있다. 그리고, 공정실(20) 내의 하부 중심에 척(30)이 설치되어 있고, 척(30) 상부에 나팔형단부(32)를 가지면서 일단절곡되어 다른 단부가 배관실(24)에 접한 벽에 나사고정된 토출관(34)이 설치되어 있다. 토출관(34)의 부분절개 확대 측면도가 도6에 도시되어 있다.

이 중 척(30)은 웨이퍼가 놓이는 부분에 웨이퍼에 상응되는 면적의 오목면(36)이 형성되어 있으며, 이는 건조공정이 수행될 때 진공력으로 웨이퍼를 척(30)에 밀착시켜서 웨이퍼의 중심부분이 휘도록 함으로써 웨이퍼 상의 건조시킬 액적이 중심에 위치되도록 하기 위한 것이다.

그리고, 공정실(20)의 하부 로딩실(22)에는 도어개폐용 피스톤실린더(38)와 척구동용 피스톤실린더(40)가 설치되어 있다.

도어개폐용 피스톤실린더(38)의 로드 연장부(42)는 도어결합어셈블리(44)에 힌지결합되어 있고, 도어결합어셈블리(44)는 도어(26)의 하부에 고정되어 있다. 도어(26)는 도어결합어셈블리(44)를 회전축으로 하여 도어개폐용 피스톤실린더(38)의 로드 연장부(42)의 로딩됨에 따라 개폐되도록 구성되어 있다.

도어개폐용 피스톤실린더(38)의 하부는 로딩실(22) 바닥에 고정되며, 도어개폐용 피스톤실린더(38)의 단부로 구동을 위한 질소가스가 공급되도록 배관(46)이 연결되어 있으며, 배관(46)에는 질소가스의 출입을 개폐하기 위한 유압조절밸브(48)가 설치되어 있다.

그리고, 척구동용 피스톤실린더(40)는 척(30)의 구동을 가이드하기 위한 가이더(50)와 같이 수평으로 로딩실(22)의 상부에 고정되어 있으며, 가이더(50)는 척(30)을 고정하는 척고정 어셈블리(52)에 끼워지며, 척고정 어셈블리(52)는 척구동용 피스톤실린더(40)의 로드와 결합되어서 로드의 구동에 따라 가이더(50)에 가이드되어서 왕복하도록 구성되어 있으며, 척고정 어셈블리(52)의 왕복구동에 연동되어서 척(30)이 직진구동된다.

그리고, 척구동용 피스톤실린더(40)의 단부로는 로드 구동을 위한 질소가스를 공급하는 배관(54)이 연결되어 있으며, 배관(54)에는 질소가스의 출입을 개폐하는 유압조절밸브(56)가 설치되어 있다.

그리고, 로딩실(22)의 배관실(24)에 접한 벽에 배관실(24)을 관통하는 배출관(58)이 설치되어 있으며, 배출관(58)은 배출용 펌프(도시되지 않음)에 연결되어서 공정실(20)과 로딩실(22)의 내부 기체를 배출하는 통로이다.

그리고, 공정실(20)과 로딩실(22)은 플레이트(60)로 구분되며, 플레이트(60)는 도7에 그 평면도가 나타나 있다. 이를 참조하면, 플레이트(60)에는 복수 개의 관통구(62)가 형성되어 있고, 척구동용 피스톤실린더(40)의 구동에 연동되어 왕복직진운동하는 척고정 어셈블리(52)가 삽입되는 장공(64)이 세 개 형성되어 있으며, 플레이트(60)는 변부의 나사(66)결합으로 공정실(20)과 로딩실(22)을 구분하면서 고정된다.

그리고, 배관실(24)에는 내부에 쿨링탱크(68)와 히팅탱크(70)가 설치된다. 배관실(24)는 외부로부터 질소가스가 각각 서로 다른 배관(72, 74, 76)을 통하여 유입되도록 구성되며, 배관(74)은 쿨링탱크(68)의 질소가스 유입부분으로 연결되고, 배관(76)은 히팅탱크(70)의 질소가스 유입부분으로 연결된다. 그리고, 쿨링탱크(68) 또는 히팅탱크(70)의 냉각되거나 가열된 질소가스가 배출되는 부분에 각각 배관이 구성되고, 이들 배관은 티형개폐밸브(78)에 연결되고, 티형개폐밸브(78)의 다른 한 단부에 연결된 배관은 배관(72)과 같이 티형개폐밸브(80)에 연결되어 있다. 그리고, 티형개폐밸브(80)의 다른 한 단부는 공정실(20) 내부의 토출관(34)의 벽에 체결된 단부와 배관으로 연통되도록 구성되어 있다.

그리고, 배관실(24)의 상부에는 압력게이지(82)가 삽입설치되어 있으며, 압력게이지(82)의 후면에는 압력감지용배관(84)이 배관실(24) 내부를 통하여 공정실(20) 내부의 압력을 체크하도록 배관실(24)과 공정실(20) 사이의 벽을 관통하도록 설치되어 있다.

이들 중 히팅탱크(70)는 도8과 같이 내부에 설치된 히팅블럭(86)을 스프링 형으로 감은 배관(88)이 설치되어서 배관(76)을 통하여 유입된 질소가스가 가열된 후 배출되도록 구성되어 있다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비의 실시예는 도9와 같이 구성되는 프로그래머블 로직 회로(Programable Logic Circuit)에 의하여 전체적인 구동이 제어된다.

즉, 제어를 위한 프로그램은 시스템 제어부(90)에 내장되며, 시스템 제어부(90)는 조작부(92)로부터 도10과 같이 설정된 버턴들의 조작에 따른 신호를 인가받도록 구성되어 있으고, 시스템 제어부(90)는 조작부(92)의 조작신호 인가상태에 따라 정해진 동작제어를 위한 제어신호를 도5에 도시된 건조 공정을 수행하기 위한 각각의 밸브와 피스톤실린더 등을 포함하는 건조 메카니즘(Dry-Up Mechanism)(94)으로 전달하도록 구성되어 있으며, 이들 시스템 제어부(90), 조작부(92) 및 건조 메카니즘(94)으로 작동을 위한 전원을 공급하는 전원부(96)가 구성되어 있다. 그리고, 시스템 제어부(90)는 외부 접속 가능한 통신기기(도시되지 않음) 또는 호스트컴퓨터(도시되지 않음)와의 접속을 위한 통신포트를 갖는다.

그리고, 조작부(92)는 도10과 같이 파워절환스위치(98), 모드절환스위치(100), 비상버턴(102), 시스템시작버턴(104), 시스템중지버턴(106), 히터온버턴(108), 히터오프버턴(110), 도어온버턴(112), 도어오프버턴(114), 척로딩버턴(116), 척언로딩버턴(118), 온풍(Hot Air)공급버턴(120), 온풍차단버턴(122), 진공온버턴(124), 진공오프버턴(126), 냉풍(Cool Air)공급버턴(128) 및 냉풍차단버턴(13)이 각각 구비되어 있다.

따라서, 본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비는 도10의 스위치 및 버턴 조작에 의하여 구동되며, 웨이퍼의 표면 손상이 발생되어서 표면 분석을 수행하기 위하여 웨이퍼 상에 액적이 형성되어 실린 경우에 적용하여 설비의 동작을 설명한다.

이에 대한 구체적인 동작은 도11의 제어 흐름도를 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 광학적 분석용 액적 가공 설비는 자동모드와 수동모드로 구분되어 동작된다. 자동모드는 도어(26)의 개폐, 척(30)의 구동, 질소가스의 공급 등의 정해진 기능이 순차적으로 자동으로 수행되며, 수동모드는 사용자의 버턴 조작에 따른 기능만이 수행된다.

먼저, 설비를 구동하기 위하여 단계 S20에서 파워절환스위치(98)를 절환하여 전원을 턴온하면, 전원부(96)는 필요부분으로 전원을 공급하고, 그에 따라 단계 S22에서 건조 메카니즘(94)에 포함된 히팅탱크(70)의 히팅블럭(86)은 예열되며, 설비가 초기화된다.

그 후, 작업자에 의한 모드절환스위치(100)의 조작으로 단계 S24에서 모드가 설정되며, 그에 따라 단계 S26에서 모드가 판별되고, 수동모드이면 단계 S28을 수행하여 작업자 조작에 따른 수동 동작을 수행한다. 즉, 조작부(92)에 구비된 버턴을 작업자가 누름에 따라서 해당 기능이 수행된다.

한편, 단계 S26에서 현재 설정된 모드가 자동모드이면 단계 S30이 수행되어 각 피스톤실린더(38, 40)의 현재 위치를 체크하고, 단계 S32에서 도어개폐용 피스톤실린더(38)의 구동으로 도어(26)가 열린다. 도어(26)가 열리면 단계 S34에서 척구동용 피스톤실린더(40)의 구동으로 자동으로 척(30)이 밖으로 구동되고, 건조공정을 수행할 액적이 실린 웨이퍼가 작업자에 의하여 척(30) 상으로 로딩된다.

척(30) 상에 웨이퍼가 로딩되었으면, 도어개폐용 피스톤실린더(38)와 척구동용 피스톤실린더(40)의 각각의 구동으로 도어(26)가 닫히고 척(30)이 원래 위치로 복귀되며, 그 후 단계 S36에서 척(30)에 진공이 공급되어 웨이퍼가 척(30)에 흡착되어 중심부가 휘어지면서 액적이 중심부로 이동된다. 여기에서 척에 진공을 공급하는 구성은 도면의 구성상 생략되었으며, 실시예로 적용된 척(300은 공지의 진공척과 동일한 구성을 가질 수 있으며, 또한, 이때 척(30)에 진동을 인가하면 효과적으로 액적이 중심부로 이동될 수 있고, 이를 위한 구성도 제작자의 의도에 따라 그 용이하게 구성될 수 있다.

한편, 척(30)에 웨이퍼가 흡착된 후 단계 S40이 수행되어 가열된 질소가스가 온풍으로 공급된다. 이때 티형개폐밸브(78, 80)는 히팅탱크(70)로부터 공급되는 질소가스를 토출관(34)으로 배출하도록 개방된 상태로 제어되며, 그에 따라 토출관(34)에서 척(30)에 밀착된 웨이퍼 상부로 가열된 질소가 공급된다.

웨이퍼 상의 액적에 포함된 순수는 가열 공급되는 질소가스에 의하여 시간별로 일정한 양이 증발되면서 체적이 줄어든다. 가열된 질소가스의 공급은 미리 시스템 제어부(90)에 프로그래밍된 시간으로 제한되며, 이 시간이 단계 S42과 단계 S44의 카운트 및 확인 동작에 의하여 체크된다.

단계 S44에서 제한된 시간이 경과된 것으로 체크되면, 단계 S46에서 척(30)의 진공상태가 해제되고, 단계 S48에서 작업완료 알람이 발생된다. 알람은 통신포트로 연결되는 통신기기나 호스트컴퓨터를 통하여 출력될 수 있으며, 별도의 알람장치를 부가적으로 구성하여 알람동작을 수행시킬 수 있다.

그리고 단계 S48의 알람동작을 수행한 후 단계 S50이 수행되면서 도어(26)가 열리고, 단계 S52에서 척(30)이 밖으로 구동되어서 작업자에 의하여 건조 공정이 완료된 액적이 실린 웨이퍼가 언로딩되고, 단계 S54에서 도어(26)가 닫히면서 척(30)이 정위치에 세팅된 후 자동모드 동작이 종료된다.

전술한 바 동작에 의하여 도4C 상태의 액적(16)은 도4D 상태의 광학적 분석기로 검출 가능한 정도의 불순물 농도를 갖는 액적(18) 상태로 전환된다.

본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비의 실시예는 웨이퍼의 표면 분석에만 국한되어 적용되지 않고, 기타의 불화수소, 과산화수소, 황산, 질산 또는 현상액과 같은 용액에 대해서도 광학적 분석을 위한 샘플 가공시에 적용될 수 있으며, 그에 따라 광학적 분석기로써 각각의 용액별 액적에 함유된 불순물에 대한 분석이 10⁷∼10⁸Atoms/㎠ 이하의 수준으로 수행될 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비는 버퍼 옥사이드 에천트의 결빙에 대한 시뮬레이션 툴로 이용될 수 있다.

이를 위해서는 쿨링탱크(68)을 통하여 토출관(34)으로 냉각된 상태의 질소가스가 공급되어야 하며, 냉각된 질소가스에 노출된 버퍼 옥사이드 에천트는 냉각되고, 그 후 광학적 분석이 이루어질 수 있다. 물론 구동 방법은 전술한 제어 방법 중 버턴(128, 130)을 조작하는 수동모드로 수행될 수 있다.

그리고, 그 결과 소정 시간 냉각된 버퍼 옥사이드 에천트의 결빙 상태는 광학적 분석기를 통하여 검증될 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 웨이퍼의 표면 분석이나 각종 케미컬 또는 순수를 광학적으로 분석하기 위하여 샘플로 가공되는 액적에 포함된 잔유물을 높은 농도로 형성함으로써 극소량까지 검출할 수 있으므로 광학적 분석 능력이 극대화될 수 있는 효과가 있다.

또한, 버퍼 옥사이드 에천트의 결빙에 대한 시뮬레이션 툴이 제공됨으로써 그에 대한 검증이 용이해지는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

소정 용액으로 웨이퍼상의 불순물이 포함될 수 있는 산화실리콘 막질을 용해하는 단계;

상기 웨이퍼 상부 전면에 산재되어 있는 용해된 액적을 송풍을 이용하여 하나로 모으는 단계; 및

모아진 액체상태의 상기 액적이 이를 분석하기 위한 설비에서 요구하는 소정 크기가 되도록 건조시키는 단계;

를 포함하여 상기 광학적 분석용 샘플을 가공함을 특징으로 하는 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 건조는 온풍의 질소가스를 송풍하는 강제건조방식으로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 방법.
공정실 내부에서 광학적 분석을 위한 액적을 가공하는 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비에 있어서,

상기 공정실 내부에서 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하고, 상기 웨이퍼에 실린 액적을 건조가공할 때 상기 웨이퍼를 진공흡착하는 웨이퍼고정수단;

상기 웨이퍼고정수단의 로딩 및 언로딩 위치와 진공흡착 위치 간의 구동을 안내하는 가이더;

상기 웨이퍼고정수단에 결합되어 상기 가이더 상에서 상기 웨이퍼고정수단을 구동시키는 구동수단;

상기 웨이퍼가 상기 웨이퍼고정수단에 진공흡착된 상태에서 상기 웨이퍼 상부의 액적으로 소정 시간 상기 액적의 건조를 위한 질소가스를 송풍하는 송풍수단; 및

내장된 프로그램에 따라 상기 구동수단의 구동과 상기 송풍수단의 송풍을 제어하는 제어수단;

을 구비함을 특징으로 하는 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비.
제 3 항에 있어서, 상기 구동수단은;

상기 웨이퍼고정수단에 로드가 결합된 피스톤실린더; 및

제 1 질소가스공급원으로부터의 배관을 통한 질소가스 공급을 조절하는 유압조절수단;

을 구비함을 특징으로 하는 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비.
제 3 항에 있어서, 상기 송풍수단은;

제 2 질소가스공급원으로부터 공급되는 질소가스를 가열하는 가열수단; 및

상기 가열수단에서 가열된 질소가스를 밸브의 개폐로 조절하여 송풍하는 제 1 송풍조절수단;

을 구비함을 특징으로 하는 상기 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비.
제 3 항에 있어서,

제 3 질소가스공급원으로부터 공급되는 질소가스를 냉각시키는 냉각수단; 및

상기 냉각수단에서 냉각된 질소가스를 밸브의 개폐로 조절하여 송풍하는 제 2 송풍조절수단;

을 더 구비함을 특징으로 하는 상기 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비.
제 6 항에 있어서,

상기 냉각수단은 상기 질소가스를 버퍼 옥사이드 에천트(Buffer Oxid Etchant)의 냉각온도로 냉각시키도록 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비.
광학적 분석을 위한 액적이 실린 웨이퍼를 진공흡착하는 척이 도어가 구성된 공정실 내에 설치되고, 상기 척이 구동수단에 의하여 공정위치와 웨이퍼 로딩 및 언로딩 위치간을 왕복구동되도록 구성되며, 상기 척의 공정위치 상으로 온풍을 송풍을 수행하는 송풍수단이 구성되는 반도체 제조공정 중의 광학적 분석용 액적 가공 설비의 제어 방법에 있어서,

파워가 공급된 후 모드가 자동으로 설정되는 단계;

상기 모드 설정에 따라 상기 도어가 열리고 상기 척이 상기 웨이퍼 로딩 위치로 구동되는 단계;

상기 척 상에 웨이퍼가 로딩되면 상기 도어를 닫고 상기 척을 상기 공정위치로 구동시킨 후 상기 웨이퍼를 진공흡착하는 단계;

상기 진공흡착된 웨이퍼 상으로 상기 송풍수단을 제어하여 액적의 건조를 위한 온풍을 소정 시간 송풍시키는 단계;

상기 송풍 완료 후 진공을 해제하고 상기 도어를 연 후 상기 척을 웨이퍼 언로딩위치로 구동하는 단계; 및

웨이퍼 언로딩후 상기 도어와 척을 정위치로 세팅하는 단계;

를 구비함을 특징으로 하는 반도체 제조공정 중 광학적 분석용 액적 가공 설비의 제어 방법.