KR100769140B1 - 웨이퍼 오염 측정 장치 - Google Patents

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송영수
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동부일렉트로닉스 주식회사
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 오염 측정 장치에 관한 것으로서, 일정한 크기의 전류가 흐르는 전류 프로브; 상기 전류 프로브와 연결되어 있으며, 상기 전류 프로브로 일정한 크기의 전류를 공급하는 전류 공급원; 및 상기 전류 프로브에 흐르는 전류의 변화를 측정하고, 흐르는 전류 크기의 변화를 디스플레이하는 전류 모니터를 포함한다.
본 발명에 의하면, 급속 열처리 공정에서 웨이퍼 오염 측정 장치를 이용하여 웨이퍼의 오염을 감지함으로써, 공정의 안정화 및 장비의 적정한 주기 관리를 가능하게 하며, 이를 통해 반도체 수율을 향상시키고, 공정시 발생하는 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
웨이퍼, 오염, 측정, 급속 열처리 공정

Description

웨이퍼 오염 측정 장치{Apparatus for Measuring Contamination of Semiconductor Wafer}
도 1은 종래의 웨이퍼 온도 측정 방법을 나타낸 도면,
도 2는 비정상적인 웨이퍼와 정상적인 웨이퍼를 비교한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 열처리 장치를 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 오염 측정 장치를 나타낸 구성도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 웨이퍼 20: 고정 샤프트
30: 광 센서 40: 할로겐 램프
310: 챔버 320: 헤드부
322: 퀄츠 윈도우 324: 가열부
326: 홀 330: 몸체부
332: 에지링 334: 반사판
336: 광 섬유 프로브 338: 전류 프로브
410: 전류 공급원 420: 전류 모니터
본 발명은 웨이퍼 오염 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 급속 열처리 공정에서 웨이퍼 오염 측정 장치에 관한 것이다.
반도체 공정에 있어서 열처리는 필수적인 과정이다. 오믹 접촉 합금(Ohmic Contact Alloying), 이온 주입 손상 어닐링(Ion-Implantation Damage Annealing), 불순물 활성화(Dopant Activation), SiO2, TiN, TiSi2, CoSi2 등과 같은 박막형성, 글래스(BPSG) 리플로우 등이 열처리를 요구하는 공정이다.
최근까지 반도체 제조 공정에서 요구되는 열처리는 대부분 가열로(Furnace)에서 행해져 왔다. 기존의 가열로를 이용한 공정 진행은 뜨거운 수정벽(Quartz Wall)으로부터의 파티클 형성, 웨이퍼 로딩시 대기의 유입문제 그리고 낮은 온도 상승 속도로 인한 열적 확산 등이 문제점으로 지적되었다.
그러나 최근의 가열 램프와 같은 발열 수단과 온도 제어 기술의 진보로 인하여 이러한 기술적인 문제들이 상당히 개선되었으며, 가열로로 할 수 있는 여러 열처리 공정이 고속 열처리 설비 또는 급속 열 공정설비로 대체되어 가고 있는 실정이다.
특히 고속 열처리 장치는 단일 웨이퍼 가공 장치이며 가공 환경의 변수(예를 들면, 가공 챔버 속의 여러 가스들의 압력, 온도의 급변 등)들을 제어하기 쉽기 때문에 티타늄 질화물이나 실리사이드 형성, 글래스 리플로우, CMOS 게이트 전극형 성, DRAM의 축전 전극 형성 등을 위한 열처리 가공이 가열로보다 우수한 효과를 보인다.
따라서, 다양한 열처리 응용분야, 고유의 단일 웨이퍼 처리 능력, 온도 급속변속률, 다른 증착 장비와의 결합 등을 고려할 때 고밀도 반도체 장치를 추구하는 반도체 산업에 있어서 반드시 필요한 기술이 되었다.
도 1은 종래의 웨이퍼 온도 측정 방법을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 급속 열처리 공정에서 웨이퍼(10)는 다수개의 고정 샤프트(20) 상에 안착된다. 고정 샤프트(20)는 별도의 구동수단에 의해 상하 이동되는데, 웨이퍼(10)를 수납하거나 및 배출할 경우에는 상부로 이동하도록 되어 있다.
웨이퍼(10)의 주변에는 대류열을 발생시키기 위한 다수개의 할로겐 램프(40)가 배치되어 있다. 웨이퍼(10)의 저면 근처에 배치되어 있는 것은 온도 측정용 광센서(30)로서, 광 센서(30)에 의해 웨이퍼(10)의 온도를 측정하게 된다.
하지만, 열처리 공정시 웨이퍼(10)의 상태에 따라 오염 물질이 발생하게 되며, 발생된 오염 물질은 복사열을 반사시키는 반사판에 영향을 주어 반사율을 떨어뜨리게 된다.
따라서, 이런 상태로 열처리 공정을 계속 진행할 경우 광 센서(30)가 웨이퍼(10)의 온도를 제대로 측정하지 못하게 되고, 도 2와 같이 비정상적인 웨이퍼를 산출하게 되어, 이로 인해 웨이퍼 수율이 떨어지게 되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 급속 열처리 공정에서 웨이퍼에 오염 물질이 발생하였는지 여부를 모니터링하여 공정의 안정화를 구현하기 위한 웨이퍼 오염 측정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 급속 열처리 장치에서 웨이퍼에 오염 물질이 발생하였는지 여부를 모니터링하는 웨이퍼 오염 측정 장치에 있어서, 일정한 크기의 전류가 흐르는 전류 프로브; 상기 전류 프로브와 연결되어 있으며, 상기 전류 프로브로 일정한 크기의 전류를 공급하는 전류 공급원; 및 상기 전류 프로브에 흐르는 전류의 변화를 측정하고, 흐르는 전류 크기의 변화를 디스플레이하는 전류 모니터를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 급속 열처리 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 급속 열처리 장치는 내부에 웨이퍼(300)가 삽입되도록 헤드부(320)와 몸체부(330)로 분리되는 챔버(310), 퀄츠 윈도우(Quartz Window)(322)를 통해 챔버(310) 내부에 위치되는 웨이퍼(300)를 가열하는 다수개의 가열 램프로 이루어진 가열부(324), 챔버(310) 내부에 위치되는 웨이퍼(300)를 지지하는 에지링(Edge Ring)(332), 웨이퍼(300)의 하부에 위치되며 웨 이퍼(300)에서 복사되는 복사열을 웨이퍼(300)에 반사시키는 반사판(334), 헤드부(320)의 측면에서 소정의 반응 가스 또는 플로우 가스를 플로우시키는 홀(326), 반사판(334) 내에서 웨이퍼(300)의 온도를 측정하는 광 섬유 프로브(Fiber Optic Probes)(336) 및 광 섬유 프로브(336)에서 측정된 온도에 따라 가열부(324)의 발열을 제어하는 제어부(미도시) 등을 포함하여 구성된다. 여기서, 급속 열처리 장치의 반사판(334) 내에는 웨이퍼(300)에 오염 물질이 발생하였는지 여부를 모니터링하기 위해 일정한 크기의 전류가 흐르는 전류 프로브(Current Probe)(338)가 삽입된다. 즉, 웨이퍼(300)에 오염 물질이 발생되거나 증착되는 경우 저항이 발생하게 되고, 전류 프로브(338)에 흐르는 전류가 변하게 됨으로써, 이를 통해 웨이퍼(300)의 오염을 감지하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 오염 측정 장치를 나타낸 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 오염 측정 장치는 급속 열처리 장치의 반사판(334) 내에 삽입되며, 일정한 크기의 전류가 흐르는 전류 프로브(338), 전류 프로브(338)와 연결되어 있으며, 웨이퍼(300)에 오염 물질이 발생하였는지 여부를 모니터링하기 위해 전류 프로브(338)로 일정한 크기의 전류를 공급하는 전류 공급원(Current Source)(410) 및 전류 프로브(338)에 흐르는 전류의 변화를 측정하고, 흐르는 전류 크기의 변화를 디스플레이하는 전류 모니터(Current Monitor)(420)를 포함한다.
따라서, 운용자는 전류 모니터(420)를 통하여 전류 크기의 변화를 모니터링 하게 되며, 이에 따라 웨이퍼(300)의 오염을 인지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 오염 장치는 전류 프로브(338)에 흐르는 전류의 크기에 변화가 일어나는 경우 경고음을 발생하는 알림 수단(미도시)을 추가로 포함할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 급속 열처리 공정에서 웨이퍼 오염 측정 장치를 이용하여 웨이퍼의 오염을 감지함으로써, 공정의 안정화 및 장비의 적정한 주기 관리를 가능하게 하며, 이를 통해 반도체 수율을 향상시키고, 공정시 발생하는 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 급속 열처리 장치에서 웨이퍼에 오염 물질이 발생하였는지 여부를 모니터링하는 웨이퍼 오염 측정 장치에 있어서,
    일정한 크기의 전류가 흐르는 전류 프로브;
    상기 전류 프로브와 연결되어 있으며, 상기 전류 프로브로 일정한 크기의 전류를 공급하는 전류 공급원; 및
    상기 전류 프로브에 흐르는 전류의 변화를 측정하고, 흐르는 전류 크기의 변화를 디스플레이하는 전류 모니터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 오염 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 전류 프로브는 상기 급속 열처리 장치의 반사판 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 오염 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 웨이퍼 오염 장치는,
    상기 전류 프로브에 흐르는 전류의 크기에 변화가 일어나는 경우 경고음을 발생하는 알림 수단
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 오염 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990041116A (ko) * 1997-11-21 1999-06-15 김영환 반도체 웨이퍼의 면저항 측정 수단을 갖는 어닐링 장비
KR20000073640A (ko) * 1999-05-13 2000-12-05 황인길 도핑 프로파일 측정 장치 및 방법

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