KR100323310B1 - 반도체 웨이퍼의 틀린 위치를 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

IR 방사기(radiator)에 의해 가열되는 석영체임버(quartz chamber)내에서 반도체 웨이퍼를 고온처리할때 반도체 웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 방법과 장치는 회전하는 지지체상에 위치하여 제어시스템에 의해 소정의 온도로 유지시킨 반도체 웨이퍼를 구비한다.

반도체 웨이퍼와 IR 방사기에 의해 방사한 열방사는 고온계를 사용하여 기록하고, 그 기록한 열방사의 방사온도를 측정한다.

그 기록한 열방사의 온도가 허용할 수 있는 온동변동범위 △T 밖에 그 변동폭이 있는 처리시간 범위로 변동될때 그 반도체 웨이퍼가 틀린위치에 있는 것으로 한다.

Description

반도체웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 방법 및 장치

본 발명은 IR 방사기에 의해 가열되어 있는 석영체임버(quartz chamber)내에서 회전하는 지지체(rotating support)상에 위치되어있고, 제어시스템(controlsystem)에 의해 소정의 온도로 유지되어있는 반도체 웨이퍼를 고온처리 할 때 반도체 웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 방법에 관한 것이다.

또, 본 발명은 그 방법을 실시하는 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 조정할때 석영체임버내에서 반도체 웨이퍼를 고온처리 한다.

조정의 예로서, 어닐링, 급속열어닐링 및 급속열처리(RTP)가 있다.

다른 고온처리에는 반도체 웨이퍼의 도핑(doping) 또는 그 반도체 웨이퍼의 한쪽면 또는 양쪽면상에서 소정의 재료층(a layer of material)의 침착[화학적증착(CVD), 대기압 CVD(ACTD), 감압 CVD(RCVD), 에피탁시]이 있다.

이와같은 목적을 위하여, 그 반도체 웨이퍼는 지지체(support)상에 위치할 필요가 있다.

그 지지체는 반도체 웨이퍼를 가급적 균일하게 처리하도록 하기 위하여 그 고온처리 과정에서 회전시킨다.

그 고온처리결과 하나의 중요한 결정적 요소로는 그 반도체 웨이퍼를 그 지지체상에서 소정의 위치에 설정시켜 그 고온처리 과정에서도 이 소정의 위치를 유지시킬 필요가 있는 경우가 있다.

대면한 지지체에 평행하게 설정되어 있는 않은 반도체 웨이퍼의 위치가 약간 틀린위치라도 바람직하지 않는 결과를 가진다.

예로서, 코팅처리과정에서 그 반도체 웨이퍼가 그 지지체에 평행하게 설정어 있지 않고, 오히려 그 지지체상에서 평행한 위치로부터 약간 경사기게 형성되어 있는 경우, 침착된 그층의 두께가 균일하지 않아 그 반도체 웨이퍼내에 결정결합이발생한다.

그 반도체 웨이퍼 지지체가 그 에지영역(edge region)에서 돌출되어있는 경우가 많다.

이와같이 틀린위치를 회피하도록 하여 그 반도체 웨이퍼를 센터링 (centering)하도록 하는 노력이 있었다.

이와같은 예방대책에도 불구하고, 그 지지체상에서 바람직하지 않은 위치에 위치한 반도체 웨이퍼를 신뢰성있게 이탈하는 것을 불가능하였다.

이와같은 이유로, 그 고온처리후 결함이 있는 반도체 웨이퍼는 그 처리후에 확인하여 분리시킬 필요가 있다.

이와같은 처리공정은 복잡하고 비경제적이다.

본 발명은 위에서 설명한 기술적인 문제점을 극복하도록 하여, 반도체 웨이퍼의 고온처리 과정에서도 반도체 웨이퍼가 틀린위치에 있다는 것을 인식시켜주는 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 장치의 실시예 1의 개략도를 나타낸다.

도 2는 반도체 웨이퍼가 틀린위치에 위치되어있는지 또는 지지체(support) 상에서 바른 위치에 위치되어 있는지에 따라 시간의 함수로서 온도변동이 결정되는 그래피를 나타낸다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 석영체임버(quartz chamber) 6: 마스터컴퓨터(master computer)

2: 지지체(support) 7: 고온계

3: 반도체 웨이퍼 8: 신호처리장치

4: IR 방사기(radiator) 10: 머니퓰레이터(manipulator)

5: 서머커플(thermo couple) 11: 기록장치(recording appliance)

15: 허용할 수 있는 온도변동범위(△T)

본 발명은 IR 방사기(radiators)에 의해 가열시킨 석영체임버내에서 회전하는 지지체(support)상에 설치하여 제어시스템에 의해 소정의 온도로 유지시키는 반도체 웨이퍼를 고온처리 과정할 때 반도체 웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 방법에 있어서,

a) 그 반도체 웨이퍼와 IR 방사기에 의해 방사시킨 열방사를 고온계를 사용하여 기록하여,

b) 그 기록한 열방사의 방사온도를 측정하고,

c) 허용할 수 있는 온도변동범위 △T의 밖에 있는 그 온도변동 폭을 가진 시간범위로 그 기록된 열방사의 방사온도가 변동될 때 그 반도체 웨이퍼를 틀린 위치에 있는 것으로 결정함을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.

또, 본 발명은 그 방법을 실시하는 장치에 관한 것이다.

그 장치는 IR 방사기에 의해 가열시키는 석영체임버내에서 반도체 웨이퍼를 고온처리할때 반도체 웨이퍼의 틀린위치를 검출한다.

그 반도체 웨이퍼는 회전하는 지지체상에 설치하여 제어시스템에 의해 소정의 온도로 유지시킨다.

그 장치는 반도체 웨이퍼와 IR 방사기에 의해 방사된 열방사를 기록하는 고온계를 구비한다.

그 고온계는 그 기록된 열방사의 방사온도를 측정하는 하나는 장치(unit)에 접속되어있다.

이 장치(unit)는 변동폭이 허용할 수 있는 온도변동범위 △T 밖에 있는 시간범위(extent over the course of time)로 그 기록된 열방사의 방사온도가 변동될 때 신호를 발생한다.

본 발명을 사용함으로써, 고온처리 과정에서 부정확하게(incorrectly)그 반도체 웨이퍼를 위치시킨 결과 결함이 있는 반도체 웨이퍼의 관련조사를 할 필요가 없다.

이와같이 결함있는 반도체 웨이퍼는 그 고온처리 개시초기에 또는 그 고온 처리 과정초기에 확인한다.

예로서 그 고온처리후에 분리제거 시킨다.

그러나, 틀린위치에 있는 그 반도체 웨이퍼를 설정시킨후에 그 고온처리를 중단하는 것이 바람직하다.

그 다음 그 반도체 웨이퍼를 소정의 위치로 이동시켜 그 고온처리를 연속시킨다.

이것은 특히 틀린위치(incorrect position)가 설정될 때 그 반도체 웨이퍼가 그 어떤 재료변화, 예로서 코팅도 아직까지 실시하지 않은 경우에 유리하다.

그 반도체 웨이퍼의 틀린위치는 반도체 웨이퍼의 수평위치에서 허용할 수 없는 범위로 편향되어 있는 위치를 말한다.

그 틀린위치는 이 방사에 감응성있는 고온계에 의해 열방사를 측정하여 설정한다.

그 고온계는 반도체 웨이퍼에 의해 방사되는 열방사를 기록한다.

이 열방사는 IR 방사기에서 방사되고 반도체 웨이퍼에 의해 반사되는 방사 성분을 가진다.

고정상태하에서 반사되어 그 고온계에 의해 기록한 그 방사성분의 강도(세기)는 그 대응하는 반사각에 따라 결정된다.

그 반도체 웨이퍼가 틀린위치에 있는 경우, 그 고온계에 의해 기록된 열방사의 강도는 크게 변동한다.

이것은 지지체가 각각 회전할때 그 반사각이 변화되기 때문이다.

그 열방사(thermal rediation)의 변동폭은 그 반도체 웨이퍼의 회전주기와 서로 상관관계가 있다.

이와 대조적으로, 고온처리를 할때 소정의 수평위치에 그 반도체 웨이퍼가 있을 경우 이것을 반사각에 대한 영향이 실제로 없어, 이와같은 강도의 변동이 없다.

그 고온계에 의해 기록된 방사강도(radiation intensity)는 방사온도에 따라 비례한다.

그 반도체 웨이퍼는, 그 반도체 웨이퍼에서 기인되는 방사강도 또는 방사온도가 다음과 같이 변동될때 틀린위치에 있는 것으로 한다.

즉, 허용할 수 있는 온도 변동범위 △T의 범위밖에 그 온도 변동폭이 있는 시간 범위로 온도변동이 있을때 틀린위치에 있는 것으로 한다.

허용할 수 있는 그 온도 변동범위는 통상의 실험에 의해 측정할 수 있다.

그 변동범위는 그 반도체 웨이퍼가 지지체상의 수평위치에서 바른 위치로 설치될때 설정된 본래의 변동범위에 대응하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명을 첨부 도면에 따라 아래에 더 구체적으로 설명한다.

도 1에 의한 장치는 기밀하게 밀폐시킬 수 있고 석영재로 구성되는 체임버 (chamber)(1)를 구성한다(아래에서는 석영체임버라 한다.)

그 석영체임버의 내측에는 반도체 웨이퍼(3)를 설치한 지지체(2)가 있다.

그 반도체 웨이퍼(3)는 지지체(2)상에서 수평위치로 설정되어있고, 그 지지체(2)는 중심축을 중심으로 하여 회전한다.

이와같은 상태에서 평향(deviate)되어있는 위치를 틀린위치(incorrect position)로 한다.

도면(도 1)에 나타낸 장치의 다른 하나의 변형예로서, 그 반도체 웨이퍼의 양쪽면상에 예로서 코팅시키기 위하여 그 양쪽면을 자유롭게 접근시킬 수 있도록 그 지지체를 구성할 수도 있다.

이와같이 반도체 웨이퍼(3)는 그 지지체의 에지영역에서만 지지되어있다.

지지체(2)는 반도체 웨이퍼를 오염시키지 않으며 고온처리 조건하에서 공격을 받지 않는 재료로 구성하는 것이 바람직하다.

실리콘 카바이드로 코팅시킨 그라파이트 지지체(graphite support)가 특히 적합하다.

1개 이상의 IR 방사기(radiator)(4)가 석영체임버(1) 외측에 설치한다.

IR 방사기(4), 예로서 할로겐램프가 필요로 하는 방사에너지를 공급하여 반도체 웨이퍼(3)를 소정의 처리온도로 가열시킨다.

이 바람직한 소정의 온도 600℃ ~ 1300℃의 범위에 있는 것이 바람직하다.

반도체 웨이퍼(3)는 제어장치에 의해 소정의 온도에서 유지시킨다.

그 제어장치는 온도센서, 예로서 서머커플(thermo cuuple)(5)을 구성한다. 서모커플(5)은 반도체 웨이퍼 지지체(2)의 온도를 측정한다.

마스터컴퓨터(master computer)(6)는 그 측정온도와 소정의 기억온도를 비교한다.

적합할 경우, 이 마스터컴퓨터는 IR 방사기의 출력을 변동시킨다.

그 반도체 웨이퍼의 온도는 또 고온 측정방법(pyrometry)에 의해 측정할 수 도 있다.

고온계(7)는 그 석영체임버의 외측에 설치한다.

고온계(7)는 반도체 웨이퍼(3)에 의해 방출되는 열방사를 기록한다.

이 열방사는 반도체 웨이퍼(3)의 표면에 의해 반사되고 IR 방사기에서 방사하는 방사성분(radiation components)을 가진다.

고온계(7)는 신호처리장치(signal rpocessing device)(8)에 접속시켜, 신호 처리장치(8)는 기록된 열방사를 평가하여 이것을 방사온도로 배정한다.

고온계(7)는 파장 0.7 ~ 1.1㎛의 열방사를 기록하는 것이 바람직하다.

반도체 웨이퍼(3)의 온도를 소정치로 조정하여 고온계(7)가 소정의 방사온도에 대응하는 열방사를 기록한다.

신호처리장치(8)는 허용할 수 있는 온도 변동범위 △T보다 더 큰 변동폭을 가질 경우 신호를 발생한다.

이것은 반도체 웨이퍼(3)가 틀린위치(incorrect position)에 위치하는 경우이다.

그 신호는 머니퓰레이터(manipulator)(10)를 작동(activation)시켜 그 석영 체임버(1)내로 들어와 반도체 웨이퍼(3)를 픽업(pickup)하여 바른 위치로 이동시켜 그 지지체(2)상으로 반도체 웨이퍼(3)를 복귀시킨다.

또 다른 예에서는 그 신호처리장치(8)가 기록장치(recording instrument)(11)에 접속시켜 그 기록장치에서는 그 측정온도를 시간의 함수로 표시한다.

이것은 도 2에 나타낸 그래프에서 알 수 있다.

이 그래프는 시간에 따라 서로 다른 온도변동을 나타낸다.

이들의 차이점은 기록되어, 반도체 웨이퍼(3)가 지지체(2)상에서 틀린위치에 있는지(포컷밖에 있는 웨이퍼:wafer out of pocket) 또는 반도체 웨이퍼(3)가 지지체(2)상에서 바른 위치에 설정되어 있는지(포켓내에 있는 웨이퍼:wafer in pocket)를 결정한다.

도 2는 허용할 수 있는 온도 변동범위 △T(15)를 나타낸다.

본 발명에 의해 반도체 웨이퍼의 고온처리 과정에서 반도체 웨이퍼가 틀린 위치에 있다는 것을 효과적으로 검출할 수 있다.

또, 지지체상에서 바람직하지 않은 위치에 위치한 반도체 웨이퍼를 신뢰성있게 제거할 수 있다.

Claims (8)

1. IR 방사기(radiator)에 의해 가열시킨 석영챔버(quartz chamber)내에서 회전하는 지지체상에 설정되어 있는 반도체 웨이퍼를 고온처리 할때 반도체 웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 방법에 있어서,

   그 반도체 웨이퍼의 온도를 측정하여 소정의 온도에서 그 반도체 웨이퍼를 유지하도록 그 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하여;

   IR 방사기에서 방사되고 반도체 웨이퍼에 의해 반사되는 성분을 가지며 그 반도체 웨이퍼에 의해 방출하는 열방사(thermal radiation)를 고온계를 사용하여 기록하고;

   그 기록한 열방사의 방사온도를 측정하며;

   그 기록한 열방사의 방사온도가 허용할 수 있는 온도변동범위 △T의 밖에 있는 변동크기를 가진 시간범위로 변동될 때 틀린위치에서 설정되어 있는 반도체 웨이퍼로 평가함을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   그 고온계에 의해 기록된 열방사를 기록하는 단계(step)에서는 파장 0.7 ~ 1.1㎛을 기록함을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   그 허용할 수 있는 온도변동범위 △T는 그 반도체 웨이퍼가 그 지지체상에서 정확한 위치에 위치될 때 설정되어 있는 본래의 변동범위(natural fluctuation range)에 대응함을 특징으로 하는 방법.
4. IR 방사기에 의해 가열시킨 석영체임버내에서 회전하는 지지체상에 위치되어있고 제어시스템에 의해 소정의 온도에서 유지되어있는 반도체 웨이퍼를 고온처리 할때 반도체 웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 방법에 있어서,

   (a) 그 반도체 웨이퍼와 IR 방사기에 의해 방사시킨 열방사를 고온계를 사용하여 기록하며;

   (b) 그 기록한 열방사의 방사온도를 측정하고;

   (c) 허용할 수 있는 온도변동범위 △T의 밖에 있는 변동크기(amplitude)를 가진 시간 범위(extent over time)로 변동될 때 틀린위치에 있는 것으로 그 반도체 웨이퍼를 결정하여;

   그 반도체 웨이퍼가 틀린위치에 있을 때 고온처리를 중단시키고;

   그 반도체 웨이퍼를 그 지지체상에서 바른위치(correct position)로 이동시켜;

   그 반도체 웨이퍼의 고온처리를 계속함을 특징으로 하는 방법.
5. 반도체 웨이퍼를 고온처리할 때 반도체 웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 장치에 있어서,

   회전하는 지지체를 구비한 석영체임버와, 그 지지체상에 위치되어 있는 반도체 웨이퍼와, 그 석영체임버를 가열하는 IR 방사기와, 그 석영체임버내에서 소정의 온도를 유지시키는 제어시스템과, 그 반도체 웨이퍼와 IR 방사기에 의해 방사한 열방사를 기록하는 고온계를 구성시켜, 그 고온계를 제어시스템에 접속하여 기록한 열방사의 방사온도를 측정하고, 허용할 수 있는 온도변동범위 △T의 밖에있는 변동크기를 가진 시간범위(extent overtime)로 그 기록한 열방사의 방사온도가 변동될때 그 제어시스템은 신호를 발생하며;

   그 신호에 의해 작동하여 석영체임버내로 들어오는 머니퓰레이터 (manipulator)가 반도체 웨이퍼를 픽업(pickup)하여 그 반도체 웨이퍼가 바른위치를 갖도록 그 반도체 웨이퍼를 그 지지체상으로 복귀(putback)시킴을 특징으로 하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   고온계는 0.7~1.1㎛의 파장을 가진 열방사를 기록하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 장치는 신호에 의해 작동하는 조작기를 구비하며, 그 조작기는 수정체임버에 들어가 반도체웨이퍼를 포착하여 반도체웨이퍼가 필요한 위치를 취할 수 있도록 받침대에 되돌려 놓는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 장치.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 장치는 시간의 함수로서 기록된 방사온도를 그래프로 도시한 기록장치를 구비함을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 틀린위치를 검출하는 장치.