KR100668101B1 - 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법 및 웨이퍼 가열 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법 및 웨이퍼 가열 장치에 관한 것으로, 오염 없이 웨이퍼를 가열하여 금속 불순물을 표면으로 확산시켜서 분석 정밀도를 높이는 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법 및 웨이퍼 가열 장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법은 웨이퍼를 가열하여 확산된 금속 불순물을 분석하는 것으로서, 적외선램프를 이용하여 상기 웨이퍼를 가열하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하여 적외선램프를 이용하여 웨이퍼를 가열하여 금속 불순물을 웨이퍼의 표면으로 확산해 내기 때문에, 분석 대상인 웨이퍼가 분석 과정에서 접촉에 의해서 오염이 증가되는 것을 방지하여 웨이퍼에서 금속 불순물의 평가 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.
웨이퍼, 금속 불순물, 적외선램프, 오염, 농도
Description
도1은 종래의 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법에서 웨이퍼를 가열하는 방법을 보여주는 도면.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법을 보여주는 순서도.
도3 내지 도6은 도2의 순서에 따라 평가가 진행되는 웨이퍼의 단면도.
도7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 웨이퍼 가열 장치(200)를 보여주는 사시도.
도8은 본 발명의 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법을 적용하여 웨이퍼를 평가한 결과를 보여주는 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 타깃 웨이퍼 20 : 핫플레이트
30 : 청정 웨이퍼 100 : 웨이퍼
120 : 산화막 200 : 웨이퍼 가열 장치
210 : 프레임 220 : 적외선램프
230 : 웨이퍼 지지대 240 : 전원부
250 : 타이머 스위치
본 발명은 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법 및 웨이퍼 가열 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오염 없이 웨이퍼를 가열하여 금속 불순물을 표면으로 확산시켜서 분석 정밀도를 높이는 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법 및 웨이퍼 가열 장치에 관한 것이다.
최근 반도체 소자의 미세화 및 고집적화에 수반하여 실리콘 웨이퍼중의 금속이 소자의 특성을 열화시켜서 소자의 특성에 큰 영향을 미친다고 알려져 있다. 특히 실리콘 웨이퍼 내부에 고용되어 있는 구리(Cu)가 원인이 되어 소자의 특성에 악 영향을 미치는 경우가 많다.
그래서 이들 금속 불순물을 제거하기 위한 게터링(gettering) 방법이나 세정 방법 등이 다수 검토되고 있다. 또한 웨이퍼 제조 공정이나 반도체 제조 공정에서 금속 오염을 제어하기 위하여 금속 불순물 특히 구리의 농도를 정밀도 높게 고감도로 분석하는 방법이 요망되고 있다.
이러한 웨이퍼 내의 금속 불순물을 평가하기 위한 방법으로 웨이퍼의 일부나 전부를 불산(HF)과 질산(HNO3) 혼합액 등에 의해서 기상 또는 액상으로 용해시켜 그 용해액중의 금속을 정량 분석하는 방법이 있다.
또한 실리콘 웨이퍼를 열처리함으로써 웨이퍼 내부의 금속 불순물을 웨이퍼 표면으로 이동시키고, 그 후 웨이퍼 표면의 산화막을 기상 분해하여 회수 액으로 금속 불순물을 회수하고, 상기 회수 액을 분석 장치로 정량 분석하는 방법도 있다. 최근에는 후자의 방법이 정밀도가 높기 때문에 많이 고려되고 있다.
도1은 종래의 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법에서 웨이퍼를 가열하는 방법을 보여주는 도면이다.
도1에 도시된 바와 같이, 분석할 타깃 웨이퍼(10)를 세라믹으로 만들어진 핫플레이트(hot plate, 20) 위에 청정(clean) 웨이퍼(30)를 매개로 올려놓고 가열한다.
그런데 이렇게 핫플레이트(20) 위에서 가열된 타깃 웨이퍼(10)는 비록 깨끗한 청정 웨이퍼(30)를 매개로 가열되지만 직접 접촉에 의해서 가열되기 때문에 접촉에 의해서 오염이 발생한다. 이로 인하여 원하는 정도의 정밀한 분석 결과를 얻지 못하고, 결과를 얻는다 하여도 접촉에 의한 오염 여부에 대하여 확신이 없기 때문에 많은 반복 실험을 하여 통계적으로 분석해야하는 단점이 있다.
또한 고온의 열처리에 의하여 타깃 웨이퍼(10)가 새로이 오염되는 것도 고려해야하기 때문에 정밀한 분석이 불가능한 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 금속 불순물에 의해서 오염된 웨이퍼를 분석하는데 있어서 접촉에 의한 웨이퍼의 추가 오염을 방지하면서 간편하게 웨이퍼를 가열하여 정밀하게 금속 불순물을 평가할 수 있는 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법을 제공하고, 다른 목적은 웨이퍼의 금속 불순물 평가에 사용되는 웨이퍼 가열 장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법은 웨이퍼를 가열하여 확산된 금속 불순물을 분석하는 것으로서, 적외선램프를 이용하여 상기 웨이퍼를 가열하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법은 웨이퍼를 가열하여 확산된 금속 불순물을 분석하는 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법에서, 상기 웨이퍼의 산화막을 제거하는 단계; 적외선램프를 이용하여 상기 웨이퍼를 가열하는 단계; 및 상기 웨이퍼의 표면에 확산된 금속 불순물을 분석하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 금속 불순물을 분석하는 단계는, 상기 웨이퍼의 표면에 확산된 금속 불순물을 기상으로 분해하여 회수 액을 제작하는 단계; 및 분석 장비를 이용하여 상기 회수 액 중의 금속 불순물의 농도를 측정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 금속 불순물은 구리인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 웨이퍼 가열 장치는 프레임; 상기 프 레임의 하단에 장착된 적외선램프; 상기 적외선램프와 이격되도록 상기 프레임의 상단에 형성된 웨이퍼 지지대; 및 상기 적외선램프에 전기적으로 연결된 전원부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전원부에는 타이머가 부착되고, 상기 적외선램프는 복수 개인 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법을 보여주는 순서도이고, 도3 내지 도6은 도2의 순서에 따라 평가가 진행되는 웨이퍼의 단면도를 나타낸 것이다.
도2 내지 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도3은 구리로 오염된 웨이퍼(100)를 나타낸다. 구리(Cu)로 오염된 웨이퍼(100)는 표면에 자연 산화막(native oxide)에 의해서 형성되거나 공정이 진행되어 산화 공정에 의해서 형성된 산화막(110)이 있다.
웨이퍼(100)를 가열하여 확산된 금속 불순물을 분석하는 본 발명에 따른 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법에서 도4와 같이 먼저 웨이퍼(100)의 산화막(110)을 제거한다(S100). 이때 불산(HF) 용액으로 웨이퍼(100)를 세정하여, 웨이퍼(100) 표면에 형성된 산화막을 제거한다. 이때 불산 용액에 과산화수소를 1:2 의 비율로 첨가하면 바람직하다.
다음에 도5에 도시되 바와 같이 적외선램프(220)가 장착된 웨이퍼 가열 장치(200)를 이용하여 웨이퍼(100)를 가열하면(S200), 웨이퍼(100) 내부의 금속 불순물 인 구리가 확산되어 웨이퍼(100)의 표면으로 빠져나간다. 이때 웨이퍼(100)는 적외선램프(220)와 떨어져서 가열되어, 열원인 적외선램프(200)와 웨이퍼(100)가 직접 접촉하지 않기 때문에 상기 웨이퍼(100)가 가열되는 동안 오염이 발생하지 않는다.
이때 웨이퍼(100)의 온도가 대략 180 내지 200 도 정도까지 상승한다. 그리고 적외선램프(220)에서 발생하는 적외선은 웨이퍼(100)를 투과하여 잘 전달되기 때문에 종래의 경우에 비하여 금속 불순물의 확산 효율이 증가할 수 있다.
적외선램프(220)로 웨이퍼를 가열하는 시간은 웨이퍼의 종류나 오염 물질에 따라 다르지만, 구리(Cu)를 분석하는 경우 적어도 3시간 정도로 충분히 가열하는 것이 바람직하다. 이때 적용되는 웨이퍼는 p 형 웨이퍼이다.
다음은 웨이퍼(100)의 표면으로 확산된 금속 불순물을 분석하는 과정이다(S400). 이때 엑스선 전반사 형광 분석기(Total reflection X-ray Fluorescence, 이하 TXRF라 한다)로 웨이퍼의 표면 근처를 분석하여 금속 불순물의 농도를 바로 평가할 수 있다.
웨이퍼(100)의 표면에 확산된 금속 불순물을 분석하는 다른 방법에서는 도6에 도시한 바와 같이 상기 웨이퍼(100)의 표면에 확산된 금속 불순물을 기상 분해하여 금속 불순물을 포함하는 회수 액(130)을 제작하고(S300), 분석 장비를 이용하여 상기 회수 액(130) 중의 금속 불순물의 농도를 평가할 수 있다. 여기서 웨이퍼(100) 표면의 금속 불순물을 회수한 기체는 불산 또는 불산/과산화수소의 혼합액을 이용하여 회수 액(130)을 형성한다.
이때 웨이퍼(100) 표면의 금속 불순물을 회수하기 위하여 웨이퍼 표면 처리 장치(wafer surface preparation system, 이하 WSPS라 한다.)를 적용한다. 상기 WSPS는 로봇암을 사용하여 웨이퍼의 국부적인 오염도 회수할 수 있다.
다음에 원자흡광 분석 장치(Atomic Absorption Spectroscopy, 이하 AAS라 한다) 또는 유도결합 플라스마 질량분석 장치(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry, 이하 ICP-MS라 한다)를 이용하여 상기 회수 액(130)을 분석하여 웨이퍼(100) 내부의 금속 불순물의 양을 평가할 수 있다(S400).
도7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 웨이퍼 가열 장치(200)를 보여주는 사시도이다.
적외선램프(220)로 웨이퍼(100)를 가열하는 단계(S200)에서 웨이퍼(100)를 적외선램프(220)와 접촉하지 않고, 오염 없이 가열하기 위한 웨이퍼 가열 장치(200)를 고안하여 사용하였다.
도7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 가열 장치(200)는 프레임(210), 적외선램프(220), 웨이퍼 지지대(230) 및 전원부(240)를 구비한다.
프레임(210)은 상기 웨이퍼 가열 장치(200)의 외부 구조물을 형성하고, 프레임(210)의 하단에는 적외선을 방사하는 적외선램프(220)가 장착되어 있다. 이때 적외선램프(220)는 가열에 필요한 적외선을 방출하도록 복수 개를 설치하는 것이 바람직하고, 프레임(210)은 세라믹이나 테플론 등으로 형성함이 바람직하다.
상기 웨이퍼 지지대(230)는 프레임(210)의 상단에 적외선램프(220)로부터 이격되어 설치되고, 웨이퍼는 웨이퍼 지지대(230) 위에 적치됨으로써 적외선램프(220)에서 방사되는 적외선에 의해서 가열된다. 웨이퍼 지지대(230)는 테플론, 세 라믹 또는 석영으로 제작하여 웨이퍼를 오염 없이 가열할 수 있다.
전원부(240)는 적외선램프(220)에 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 전원부(240)는 적외선램프(220)를 구동시키는 스위치(도면에 표시하지 않음)를 포함한다. 일 실시예에 있어서 전원부(240)에는 적외선램프(220)가 일정한 시간 뒤에 자동으로 커질 수 있도록 타이머(timer) 스위치(250)를 부착하여 일정한 시간동안 자동으로 웨이퍼를 가열할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 가열 장치(200)를 이용하여 웨이퍼를 오염 없이 적외선으로 가열하면 웨이퍼 내부의 금속 불순물 예를 들어 구리는 웨이퍼 표면으로 확산되고, 금속 불순물은 회수 액으로 회수되어 고정밀도의 분석이 가능해졌다.
도8은 본 발명의 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법을 적용하여 웨이퍼를 평가한 결과를 보여주는 그래프이다.
도8에서 동일한 시료에 대하여 2차에 걸쳐서 평가를 실시하였다. 그 결과 1차 평가에서 시료 A와 시료 D가 오염된 것이 확인 되었고, 2차 평가에서는 시료 A와 시료 D가 거의 오염이 되지 않은 것으로 나타났다. 이 결과는 본 발명의 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법에 의해서 한번의 평가에 의해서 웨이퍼 내부의 구리가 웨이퍼 표면으로 잘 확산되어 대부분의 구리가 검출되어 평가 된 것을 알 수 있다.
또한 도8의 평가 결과에서 1x108 atoms/㎠ 까지 분석된 결과를 확인 할 수 있어서 사용된 분석 장비, 예를 들어 AAS 또는 ICP-MS의 성능을 잘 활용할 수 있었다.
이상에서, 본 발명의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상 및 특허청구 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 웨이퍼 내부의 금속 불순물을 분석하는 경우에 적외선램프를 이용하여 웨이퍼를 가열하여 금속 불순물을 웨이퍼의 표면으로 확산해 내기 때문에 분석 대상인 웨이퍼가 분석 과정에서 접촉에 의해서 오염이 증가하는 것을 방지하여 웨이퍼에서 금속 불순물의 평가 정밀도를 향상시키는 효과가 있다.
나아가 공정에 사용하는 웨이퍼의 금속 불순물 오염을 그대로 평가할 수 있으며, 이로 인하여 분석의 정밀도를 1x108 atoms/㎠ 까지 한 차원 높이는 장점이 있다.
Claims (7)
- 웨이퍼를 가열하여 확산된 금속 불순물을 분석하는 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법에서,적외선 램프를 이용하여 상기 웨이퍼를 가열하는 단계; 및상기 웨이퍼의 표면에 확산된 금속 불순물을 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 웨이퍼 가열단계 이전에 상기 웨이퍼의 산화막을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 금속 불순물 평가방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속 불순물을 분석하는 단계는,상기 웨이퍼의 표면에 확산된 금속 불순물을 기상으로 분해하여 회수액을 제작하는 단계; 및분석장비를 이용하여 상기 회수액 중의 금속 불순물의 농도를 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 금속 불순물 평가방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 금속 불순물은 구리인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 금속 불순물 평가방법.
- 웨이퍼의 금속 불순물 평가방법시 사용되는 웨이퍼 가열장치에 있어서,상기 웨이퍼 가열장치는,프레임;상기 프레임의 상단에 구비되어 웨이퍼의 하면 일부를 지지하는 웨이퍼 지지대;상기 프레임의 하단에 상기 웨이퍼 지지대와 이격 설치되어 상기 웨이퍼 지지대 상에 적치된 웨이퍼 내부의 금속 불순물을 웨이퍼 표면으로 확산시키기 위해상기 웨이퍼에 적외선을 방사하는 적외선 램프; 및상기 적외선 램프에 전기적으로 연결된 전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가열장치.
- 제5항에 있어서,상기 전원부에는 타이머가 부착된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가열 장치.
- 제5항에 있어서,상기 적외선램프는 복수 개인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가열 장치.
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| KR1020050052463A KR100668101B1 (ko) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | 웨이퍼의 금속 불순물 평가 방법 및 웨이퍼 가열 장치 |
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| KR20030054730A (ko) * | 2001-12-26 | 2003-07-02 | 주식회사 실트론 | 실리콘 웨이퍼의 금속 불순물 분석을 위한 에칭장치 |
-
2005
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Patent Citations (1)
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| KR20030054730A (ko) * | 2001-12-26 | 2003-07-02 | 주식회사 실트론 | 실리콘 웨이퍼의 금속 불순물 분석을 위한 에칭장치 |
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