KR102296344B1 - 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치 - Google Patents

반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102296344B1
KR102296344B1 KR1020200013202A KR20200013202A KR102296344B1 KR 102296344 B1 KR102296344 B1 KR 102296344B1 KR 1020200013202 A KR1020200013202 A KR 1020200013202A KR 20200013202 A KR20200013202 A KR 20200013202A KR 102296344 B1 KR102296344 B1 KR 102296344B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
single crystal
semiconductor single
crystal ingot
ray
notch
Prior art date
Application number
KR1020200013202A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210099391A (ko
Inventor
정인섭
Original Assignee
(주)한국아이티에스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)한국아이티에스 filed Critical (주)한국아이티에스
Priority to KR1020200013202A priority Critical patent/KR102296344B1/ko
Publication of KR20210099391A publication Critical patent/KR20210099391A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102296344B1 publication Critical patent/KR102296344B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20008—Constructional details of analysers, e.g. characterised by X-ray source, detector or optical system; Accessories therefor; Preparing specimens therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
    • G01N2223/05—Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection
    • G01N2223/056—Investigating materials by wave or particle radiation by diffraction, scatter or reflection diffraction

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

원기둥 형상의 반도체 단결정 잉곳의 원기둥 높이 방향으로 형성된 노치의 위치를 판별하기 위한 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치가 개시된다. 상기 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치는, 상기 반도체 단결정 잉곳의 원기둥 측면을 지지하여 거치하며, 거치된 반도체 단결정 잉곳을 원기둥 높이 방향을 축으로 회전시키는 거치 장치; 상기 거치 장치에 거치된 반도체 단결정 잉곳의 상부에서 상기 반도체 단결정 잉곳으로 X-선을 방사하는 X-선 송신기와, 상기 X-선 송신기에서 방사되어 상기 반도체 단결정 잉곳에 의해 회절된 X-선을 수신하는 X-선 수신기를 갖는 X-선 회절 시험 장치; 및 상기 거치 장치를 제어하여 상기 거치된 반도체 단결정 잉곳을 사전 설정된 위치로 회전시켜 정렬시키고 상기 X-선 송신기 및 상기 X-선 수신기의 위치를 제어하여 X-선 회절각을 검출하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치{APPARATUS OF DETERMINGING NOTCH POSITION OF SEMICONDUCTOR SINGLE CRYSTAL INGOT}
본 발명은 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 단결정 잉곳의 결정면을 미리 표시하기 위해 잉곳에 형성한 노치가 원하는 위치에 적절하게 형성되었는 지의 여부를 판별할 수 있는 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제작하기 위한 반도체 웨이퍼는, 먼저, 초크랄스키(Czozhralski) 방법 등으로 원기둥 형상의 반도체 단결정 잉곳을 형성하고, 형성된 반도체 단결정 잉곳을 슬라이싱(slicing)한 후, 가장자리 그라인딩(grinding)과 표면 연마(polishing)와 같은 공정들을 거쳐 형성된다. 이와 같이 반도체 웨이퍼가 제작된 이후, 반도체 웨이퍼에 여러 공정을 실시하여 반도체 칩을 제조한다. 이때 반도체 제조 공정이 효과적으로 진행되기 위해서는 다수의 반도체 웨이퍼들이 고정된 방향에 미리 배열되거나 위치되도록 하는 것이 필요하다.
이를 위해, 반도체 웨이퍼의 결정 격자 방향 및 반도체 웨이퍼 정렬(align)을 위한 기준점으로서 반도체 웨이퍼에 플랫존(flat zone)을 형성하거나 반도체 웨이퍼의 외주 중 일부에 노치(notch)를 형성하는 기법이 적용되고 있다.
반도체 웨이퍼의 정렬을 위한 기준점으로 형성된 노치는 반도체 단결정 잉곳에 형성될 수 있으며, 잉곳을 반도체 웨이퍼 단위로 슬라이싱 하기 이전에 노치가 정확한 위치에 형성되었는지 여부를 판단하기 위한 테스트가 필요하다. 만약, 노치의 위치가 정확하지 못한 잉곳으로 반도체 웨이퍼를 제작한 경우 추후 반도체 칩 제조공정에서 제조된 반도체의 불량율이 현저하게 증가할 수 있기 때문이다.
또한, 단결정 실리콘 잉곳을 절단하여 웨이퍼로 제조한 상태에서 노치 위치의 불량이 발견되는 경우 전 웨이퍼를 사용하지 못하는 경우가 발생하므로 비용손실이 적지 않다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
이에 본 발명은, 반도체 단결정 잉곳의 결정면을 미리 표시하기 위해 잉곳에 형성한 노치가 원하는 위치에 적절하게 형성되었는 지의 여부를 판별할 수 있는 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은, 원기둥 형상의 반도체 단결정 잉곳의 원기둥 높이 방향으로 형성된 노치의 위치를 판별하기 위한 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치에 있어서, 상기 반도체 단결정 잉곳의 원기둥 측면을 지지하여 거치하며, 거치된 반도체 단결정 잉곳을 원기둥 높이 방향을 축으로 회전시키는 거치 장치; 상기 거치 장치에 거치된 반도체 단결정 잉곳의 상부에서 상기 반도체 단결정 잉곳으로 X-선을 방사하는 X-선 송신기와, 상기 X-선 송신기에서 방사되어 상기 반도체 단결정 잉곳에 의해 회절된 X-선을 수신하는 X-선 수신기를 갖는 X-선 회절 시험 장치; 및 상기 거치 장치를 제어하여 상기 거치된 반도체 단결정 잉곳을 사전 설정된 위치로 회전시켜 정렬시키고 상기 X-선 송신기 및 상기 X-선 수신기의 위치를 제어하여 X-선 회절각을 검출하는 제어부를 포함하는 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 거치 장치는, 상기 반도체 단결정 잉곳의 측면에 접촉한 상태로 지지하며 회전에 의해 상기 반도체 단결정 잉곳을 원기둥 높이 방향을 축으로 회전시키는 롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 거치 장치는, 거치된 상기 반도체 단결정 잉곳의 직하부에 배치되어 상기 반도체 단결정 잉곳 측면부까지의 거리를 검출하는 리 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 거리 센서는 상기 복수의 롤러를 직선으로 이은 가상의 선에서 중간지점의 직하부에 설치된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 거치 장치는, 거치된 상기 반도체 단결정 잉곳의 위치를 상하로 이동시켜 상기 X-선 송신기에서 방사되는 X-선이 입사되는 상기 반도체 단결정 잉곳의 위치를 조정하는 높이 조정기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 롤러를 회전시켜 거치된 상기 반도체 단결정 잉곳을 회전시키면서 상기 거치 장치에 포함된 거리 센서에서 검출된 거리 신호를 입력 받고, 입력된 거리 신호에 피크가 나타나는 위치에서 상기 롤러의 회전을 중지시켜 상기 반도체 단결정 잉곳을 정렬할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 X-선 회절 시험 장치는, 거치된 상기 반도체 단결정 잉곳의 직상부에 배치되어 상기 반도체 단결정 잉곳 측면부까지의 거리를 검출하는 거리 센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 X-선 회절 시험 장치에 포함된 거리 센서에서 검출된 거리 신호가 사전 설정된 기준 거리를 나타내도록 상기 높이 조정기를 제어하여 상기 반도체 단결정 잉곳의 높이를 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제어부는, 상기 X-선 송신기에서 조사된 X-선이 회절된 결과를 상기 X-선 수신기가 수신할 수 있도록 상기 X-선 송신기와 상기 X-선 수신기의 위치를 제어하여 X-선 회절각을 도출하고, 도출된 X-선 회절각과 사전 설정된 기준 회절각과 비교하여 상기 노치가 형성된 위치의 양부를 판정할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 X-선 송신기 및 X-선 수신기는 상기 X-선이 조사되는 지점을 대향하는 상태로 배치된 위치가 동시에 변경된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 X-선 송신기에서 상기 지점으로 조사되는 입사각은 23.3°~47.5°이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 입사각의 변경범위는 ±5°이다.
상기 반도체 단결정 잉곳 노치 위치 판별 장치에 따르면, 반도체 단결정 잉곳에 형성된 노치의 위치가 최초 설정된 기준면에 정확히 형성되었는지 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
그에 따라, 상기 반도체 단결정 잉곳 노치 위치 판별 장치에 따르면, 노치의 위치가 정확하게 형성되지 못한 잉곳이 반도체 칩 제조를 위한 추후 공정에 투입되는 것을 미연에 방지할 수 있어, 반도체 제조 공정의 시간 및 비용인 낭비를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 노치의 위치를 측정하고자 하는 단결정 실리콘 잉곳의 높낮이를 조절할 수 있으므로 측정의 정확성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 단결정 실리콘 잉곳의 외주면에 형성된 노치의 정반대편 표면에 X선을 조사할 때 설정된 각도범위를 이동하면서 X선을 조사하므로 측정오차를 줄일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 노치가 형성된 통상의 반도체 단결정 잉곳의 예를 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치를 작동시키기 위한 제어부 및 구동부를 상세하게 도시한 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 반도체 단결정 잉곳의 회전에 따른 노치 정렬을 위한 롤러와 거리 센서의 동작을 설명하는 상세도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 노치가 형성된 통상의 반도체 단결정 잉곳의 예를 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 단결정 잉곳(10)은 실리콘 등의 반도체 단결정을 성장시킨 원기둥 모양의 형상을 가지며, 결정방위 {110}면에 노치(11)가 형성될 수 있다. 여기서 노치(11)가 형성되는 면은 웨이퍼 생산자나 주문자의 필요에 따라 다양하게 변경될 수도 있다.
이와 같이, 노치(11)는 반도체 단결정 잉곳(10)의 특정 결정면에 형성될 수 있으므로 반도체 단결정 잉곳(10)의 노치(11)가 형성된 결정면이 설계 상 노치를 형성하고자 한 결정면과 동일한지의 여부를 판단하면 노치 형성 위치의 양부 판정이 가능하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치를 도시한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치는, 크게 노치 위치를 판별하기 위한 대상이 되는 잉곳(10)을 거치하기 위한 거치 장치(200)와, 거치 장치(200)에 거치된 잉곳(10)에 X-선을 조사하고 수신하여 X-선 회절각을 구하기 위한 X-선 회절 시험 장치(100)를 포함할 수 있다.
거치 장치(200)는 노치 위치 판별 대상이 되는 잉곳(10)의 측면에 직접 접촉하여 지지하는 복수의 롤러(211, 212)를 포함할 수 있다.
복수의 롤러(211, 212)의 회전에 의해 원기둥 형상의 잉곳(10)은 원기둥의 높이 방향을 축으로 회전할 수 있게 된다. 잉곳(10)의 측면에는 원기둥 높이 방향으로 결정면을 표시하기 위한 노치(11)가 형성되며 롤러(211, 212)의 회전을 통해 거치된 잉곳(10)을 회전시켜 노치(11)가 사전 설정된 특정 위치에 위치하도록 함으로써 노치(11) 위치 판별을 위한 시험을 수행할 수 있게 한다.
또한, 거치 장치(200)는 롤러(211, 212)에 거치된 잉곳(10)의 직하부에 제1 거리 센서(220)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 거리 센서(220)는 각 롤러(211,212)와의 거리가 동일하도록 위치된다. 바람직하게는 각 롤러(211,212)를 직선으로 이은 가상의 선의 중간지점의 직하부에 설치된다.
제1 거리 센서(220)는 당 기술분야에 알려진 다양한 종류의 거리 센서(예를 들어, 초음파 센서, 적외선 센서, 레이저 센서 등)가 채용될 수 있다. 제1 거리 센서(220)는 상부의 판별 대상 잉곳(10)과의 거리를 검출하는 센서로서, 제1 거리 센서(220)의 출력은 잉곳(10)에 형성된 노치(11)의 위치를 식별하고 그에 따라 노치(11)가 사전 설정된 위치가 되도록 롤러(211, 212)의 회전을 제어하는데 사용될 수 있다.
또한, 거치 장치(200)는 거치된 잉곳(10)의 위치를 상하로 이동시켜 그 높이를 변경하기 위한 높이 조정기(231, 232)를 포함할 수 있다. 높이 조정기(231, 232)는 노치 위치 판별 대상이 되는 잉곳(10)을 향해 X-선 회절 시험을 위해 X-선을 방사할 때 X-선이 입사되는 잉곳의 위치를 정확하게 결정하기 위해 적용될 수 있다. X-선 회절 시험에 대해서는 이후 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
높이 조정기(231, 232)는 당 기술분야에 알려진 다양한 높이 조정 수단이 적용될 수 있으며, 예를 들어 공압 실린더 또는 유압 실린더와 같이 공기 또는 오일의 공급량을 조절하여 높이를 조정하는 방식이나, 모터 구동을 통해 자바라 구조의 폭을 넓히거나 좁히는 방식으로 이루어질 수도 있다.
거치 장치(200)는 전술한 롤러(211, 212), 제1 거리 센서(220)가 설치되는 본체부(240)를 포함할 수 있으며, 높이 조정기(231, 232)는 본체부(240)와 지면 사이에 설치되어 본체부(240)와 지면 사이의 거리를 조정함으로써 잉곳(10)이 위치하는 높이를 조정할 수 있다.
X-선 회절 시험 장치(100)는 거치 장치(200)에 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)의 상부에서 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)으로 X-선을 방사하는 X-선 송신기(110)와, X-선 송신기(110)에서 방사되어 반도체 단결정 잉곳(10)에 의해 회절된 X-선을 수신하는 X-선 수신기(120)를 포함할 수 있다. X-선 송신기(110)는 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)의 최상부(P)로 X-선을 방사할 수 있도록 배치되며, X-선 수신기(120)는 반도체 단결정 잉곳(10)의 최상부(P)에서 회절 되어 입사되는 X-선을 수신할 수 있도록 배치될 수 있다.
X-선 송신기(110)와 X-선 수신기(120)는 설정된 지점(P)을 대향하는 상태로 배치된 위치가 동시에 변경될 수 있다. X-선 송신기(110)와 X-선 수신기(120)의 위치가 변경됨에 따라 설정된 지점(P)로 입사되는 X-선의 입사각과 반사각이 변경될 수 있다.
본 실시예에서 입사각은 23.3°~47.5°가 될 수 있다. 그리고 입사각의 변경범위는 ±5°가 될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 입사각을 상기 범위 중 하나로 결정하여 해당 입사각으로 X-선을 설정된 지점(P)로 조사하면서 상기 입사각의 변경범위 내에서 X-선 송신기(110)의 위치를 변경하도록 한다.
이때, X-선 수신기(120)의 위치도 X-선 송신기(110)의 위치변경에 대응하여 함께 변경될 수 있다. 이와 같이 X-선 송신기(110)의 위치를 변경하면서 X-선을 조사하여 설정된 지점(P)에서 반사 및 회절되는 X-선을 X-선 수신기(120)에서 수신할 수 있다.
X-선 송신기(110)와 X-선 수신기(120) 및 설정된 지점(P)를 기반으로 반도체 단결정 잉곳(10)의 특정 지점(P)의 결정면에 대한 회절각도를 검출할 수 있다.
X-선 회절 시험 장치(100)는 노치 위치 판별 대상이 되는 반도체 단결정 잉곳(10)의 직상부에 설치되는 제2 거리 센서(130)를 더 포함할 수 있다.
제2 거리 센서(130)는 당 기술분야에 알려진 다양한 종류의 거리 센서(예를 들어, 초음파 센서, 적외선 센서, 레이저 센서 등)가 채용될 수 있다. 제2 거리 센서(130)는 하부의 판별 대상 잉곳(10)의 최상단과의 거리를 검출할 수 있다. 판별 대상이 되는 반도체 단결정 잉곳(10)의 최상단은 X-선 송신기(110)에 의해 X-선이 방사되는 목표 지점(P)에 해당하는 것으로 이후에 설명하는 제어부가 X-선이 입사되는 잉곳(10) 상의 위치를 일정하게 하기 위해 높이 조정기(231, 232)를 조정하기 위한 피드백을 제공할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치를 작동시키기 위한 제어부 및 구동부를 상세하게 도시한 구성도이고, 도 4는 도 2에 도시된 반도체 단결정 잉곳의 회전에 따른 노치 정렬을 위한 롤러와 제1 거리 센서의 동작을 설명하는 상세도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치는, 전술한 것과 같은 각종 구성 요소들을 구동하기 위한 구동부(510, 520, 530)와, 구동부(510, 520, 530)를 제어하여 각 구성 요소들을 작동시키고 그에 의해 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별을 위한 연산을 수행하는 제어부(400)를 포함할 수 있다.
제어부(400)는 회절각 연산부(410), 높이 연산부(420) 및 노치 위치 연산부(430)를 포함할 수 있다. 또한, 구동부(510, 520, 530)는 X-선 송신기(110)와 X-선 수신기(120)의 위치를 이동시키는 X-선 송수신기 구동부(510)와, 거치 장치(200)의 높이 조정기(231, 232)를 구동시키기 위한 높이 조정 구동부(520) 및 거치장치(200)에 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)을 회전시키는 롤러(211, 212)를 구동시키기 위한 롤러 구동부(530)를 포함할 수 있다.
먼저, 제어부(400)의 노치 위치 연산부(430)는 반도체 단결정 잉곳(10)의 노치 위치를 판별하기 위해 롤러 구동부(530)을 제어하여 잉곳(10)을 회전시킴으로써 반도체 단결정 잉곳(10)을 정렬시키기 위한 제어를 수행할 수 있다.
노치 위치 연산부(430)는 롤러 구동부(530)을 제어하여 롤러(211, 212)를 회전시킴과 동시에 거치 장치(200)에 설치된 제1 거리 센서(220)로부터 거리 정보를 입력 받을 수 있다. 여기서, 롤러 구동부(530)는 롤러(211, 212)에 회전력을 제공하는 모터 등이 될 수 있다.
롤러(211, 212)의 회전 및 제1 거리 센서(220)에 의한 거리 검출 과정에서, 노치가 형성되지 않은 반도체 단결정 잉곳(10)의 측면부까지의 거리는 제1 거리 센서(220)에 의해 실질적으로 일정하게 입력되는 반면, 노치(11)가 형성된 위치는 반도체 단결정 잉곳(10)의 측면부 보다 중심 방향으로 더 가까우므로 제1 거리 센서(220)에 의해 검출된 위치가 더 크게 피크의 형태로 나타날 수 있다.
따라서, 노치 위치 연산부(430)는 롤러 구동부(530)을 제어하여 롤러(211, 212)를 회전시키면서 제1 거리 센서(220)로부터 거리 신호를 입력 받고 거리 신호에 피크가 나타나는 위치를 노치의 위치로 판단할 수 있으며, 거리 신호의 피크가 나타나는 위치에서 롤러 구동부(530)를 제어하여 롤러(211, 212)의 회전을 중지시킴으로써 반도체 단결정 잉곳(10)를 정렬시킬 수 있다.
이러한 노치 위치 연산부(430)의 제어에 의하면 노치(11)의 위치가 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)의 최하부에 위치할 수 있게 된다. 또한, 이에 의해 반도체 단결정 잉곳(10)의 최상부에는 노치(11)가 형성된 결정면과 동일한 결정면이 배치될 수 있다. 이러한 정렬 이후, 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)의 최상부에 대해 X-선 회절 각도를 검출하면 노치(11)가 원하는 결정면에 양호하게 형성되었는지 양부 판정이 가능하게 된다.
다음으로, 제어부(400)의 높이 연산부(420)는 롤러(211, 212) 상에 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)의 높이를 조정할 수 있다.
높이 연산부(430)는 높이 조정 구동부(520)을 제어하여 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)의 위치를 상하로 이동시켜 X-선 송신기(110)가 방사하는 X-선이 입사되는 반도체 단결정 잉곳(10)의 위치(거치 상태에서 최상부)를 조정할 수 있다. 여기서, 높이 조정 구동부(520)는 공압 실린더나 유압 실린더 내의 유체량을 조정할 수 있는 밸브나 자바라 구조의 이동력을 제공할 수 있는 모터 등이 될 수 있다.
제2 거리 센서(130)는 직하부에 위치한 반도체 단결정 잉곳(10)까지의 위치를 검출하여 높이 연산부(420)으로 제공하고, 높이 연산부(420)는 제2 거리 센서(130)에서 검출한 거리 신호와 사전 설정된 기준 거리를 비교하고 거리 신호가 나타난 거리가 기준 거리가 되도록 높이 조정 구동부(520)를 제어하여 높이 조정기(231, 232)를 작동시킨다. 높이 연산부(420)는 제2 거리 센서(130)에서 검출한 거리 신호가 기준 거리가 되면 높이 조정 구동부(520)의 제어를 중단하고 해당 거리가 유지되도록 할 수 있다. 이러한 제어를 통해 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)에 X-선이 조사되는 위치를 정확하게 조정할 수 있게 된다.
다음으로, 제어부(400)는 X-선 송신기(110)와 X-선 수신기(120)의 위치를 조정하여 X-선 회절 각도를 구하고 노치가 형성된 위치의 양부를 판단할 수 있다.
전술한 것과 같이, 롤러(211, 212) 및 높이 조정기(231, 232)의 제어를 통해 반도체 단결정 잉곳(10)의 노치 위치가 정렬되고 높이가 결정되면, 제어부(400)의 회절각 연산부(410)는 X-선 회절 시험을 통해 반도체 단결정 잉곳(10)의 노치(11)가 형성된 반대 위치, 즉 거치된 반도체 단결정 잉곳(10)의 측면부 최상부(기준 위치 P)에 X-선 송신기(110)로 X-선을 조사하고 조사된 X-선이 회절된 결과를 X-선 수신기(120)를 통해 수신하여 회절각을 연산할 수 있다. 회절각 연산부(410)는 X-선 송수신기 구동부(510)을 제어하여 X-선 송신기(110)에서 조사된 X-선이 회절된 결과를 X-선 수신기(120)가 수신할 수 있는 위치가 될 때까지 X-선 송신기(110)와 X-선 수신기(120)의 위치를 제어할 수 있다. 여기서, X-선 송수신기 구동부(510)는 X-선 송신기(110)와 X-선 수신기(120)가 기준 위치(P)를 대향하는 상태로 기준 위치(P) 주변을 이동시킬 수 있는 모터 등이 될 수 있다.
예를 들어, 노치(11)가 결정방위 {110}면에 형성되고 Cu 타겟을 이용한 CuKα(λ=1.54056Å)의 X-선이 사용된 경우 회절각은 47.28도가 될 수 있고, 노치(11)가 결정방위 {100}면에 형성된 경우에는 69.13도가 되는 것이 정상이다.
회절각 연산부(410)는 X-선 송신기(110)와 X-선 수신기(120)의 위치 제어를 통해 X-선 송신기(110)와 X-선 수신기(120)의 위치에 따른 회절각을 도출할 수 있으며, 도출된 회절각은 노치(11)가 형성된 결정면에 따라 사전에 결정된 기준 회절각과 비교하고 사전 설정된 오차 범위를 기반으로 양부를 결정할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치는, 반도체 단결정 잉곳에 형성된 노치의 위치가 최초 설정된 기준면에 정확히 형성되었는지 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
그에 따라, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치는, 노치의 위치가 정확하게 형성되지 못한 잉곳이 반도체 칩 제조를 위한 추후 공정에 투입되는 것을 미연에 방지할 수 있어, 반도체 제조 공정의 시간 및 비용인 낭비를 예방할 수 있다.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 반도체 단결정 잉곳 11: 노치
100: X-선 회절 시험 장치 110: X-선 송신기
120: X-선 수신기 130: 제2 거리 센서
200: 거치 장치 211, 212: 롤러
220: 제1 거리 센서 231, 232: 높이 조정기
240: 본체부 400: 제어부
410: 회절각 연산부 420: 높이 연산부
430: 노치 위치 연산부 510: X-선 송수신기 구동부
520: 높이 조정 구동부 530: 롤러 구동부

Claims (12)

  1. 원기둥 형상의 반도체 단결정 잉곳의 원기둥 높이 방향으로 형성된 노치의 위치를 판별하기 위한 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치에 있어서,
    상기 반도체 단결정 잉곳의 측면을 접촉한 상태로 지지하여 거치하며 회전에 의해 상기 반도체 단결정 잉곳을 원기둥 높이 방향을 축으로 회전시키는 복수의 롤러;
    상기 롤러에 거치된 상기 반도체 단결정 잉곳의 위치를 상하로 이동시켜 상기 거치된 반도체 단결정 잉곳의 높이를 조정하는 높이 조정기;
    상기 롤러에 거치된 상기 반도체 단결정 잉곳의 직하부에 설치되되, 상기 복수의 롤러를 직선으로 이은 가상의 선에서 중간지점의 직하부에 설치되어 상기 반도체 단결정 잉곳의 표면까지의 거리를 검출하는 제1 거리 센서;
    거치 장치에 거치된 반도체 단결정 잉곳의 직상부에 배치되어 상기 반도체 단결정 잉곳의 최상단 표면의 목표지점(P)까지의 거리를 검출하는 제2 거리 센서;
    상기 거치 장치에 거치된 반도체 단결정 잉곳의 상부에 설치되며 상기 반도체 단결정 잉곳의 상기 최상단 표면의 목표지점(P)으로 X-선을 방사하는 X-선 송신기;
    상기 X-선 송신기에서 방사되어 상기 반도체 단결정 잉곳의 최상단 표면의 상기 목표지점(P)에서 반사되어 회절된 X-선을 수신하는 X-선 수신기; 및
    상기 거치된 반도체 단결정 잉곳을 사전 설정된 위치로 회전시켜 정렬시키고 상기 X-선 송신기 및 상기 X-선 수신기의 위치 및 동작을 제어하여 X-선 회절각을 검출하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 롤러를 회전시켜 상기 롤러에 거치된 상기 반도체 단결정 잉곳을 회전시키면서 제1 거리 센서에서 검출된 거리 신호를 입력 받고, 입력된 거리 신호에서 상기 노치의 위치에 대응되는 피크가 나타나는 경우 상기 롤러의 회전을 중지하고, 상기 롤러를 직전과 반대 방향으로 회전시키는 동안 입력된 거리 신호에 나타나는 첫번째 피크 지점에서 상기 롤러의 회전을 중지하여 상기 반도체 단결정 잉곳을 정렬시키고,
    상기 반도체 단결정 잉곳의 정렬이 완료되면, 상기 제2 거리 센서에서 검출된 거리 신호에서 나타난 거리가 사전 설정된 기준 거리와 같아지도록 상기 높이 조정기를 제어하여 상기 반도체 단결정 잉곳의 높이를 조정하고,
    상기 반도체 단결정 잉곳의 높이 조정이 완료되면, 상기 X-선 송신기에서 X-선을 상기 목표지점(P)으로 조사하고 상기 X-선 수신기에서 상기 목표지점(P)으로부터 반사되어 회절된 X-선을 수신하도록 제어하고, 상기 수신된 X-선을 이용하여 상기 노치가 설정된 기준면에 정확히 형성되었는지를 판단하는 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 X-선 송신기에서 조사된 X-선이 회절된 결과를 상기 X-선 수신기가 수신할 수 있도록 상기 X-선 송신기와 상기 X-선 수신기의 위치를 제어하여 X-선 회절각을 도출하고, 도출된 X-선 회절각과 사전 설정된 기준 회절각과 비교하여 상기 기준면 대비 상기 노치가 형성된 위치의 양부를 판정하는 것을 특징으로 하는 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 X-선 송신기 및 X-선 수신기는 상기 X-선이 조사되는 상기 목표지점(P)을 대향하는 상태로 배치된 위치가 동시에 변경되는 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 X-선 송신기에서 상기 지점으로 조사되는 입사각은 23.3°~47.5°인 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 입사각의 변경범위는 ±5°인 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치.
KR1020200013202A 2020-02-04 2020-02-04 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치 KR102296344B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200013202A KR102296344B1 (ko) 2020-02-04 2020-02-04 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200013202A KR102296344B1 (ko) 2020-02-04 2020-02-04 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210099391A KR20210099391A (ko) 2021-08-12
KR102296344B1 true KR102296344B1 (ko) 2021-09-01

Family

ID=77314714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200013202A KR102296344B1 (ko) 2020-02-04 2020-02-04 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102296344B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007278929A (ja) 2006-04-10 2007-10-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 結晶方位測定方法及び結晶方位測定装置
JP2008180526A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Toshiba It & Control Systems Corp 結晶方位測定装置
JP2012073193A (ja) 2010-09-29 2012-04-12 Rigaku Corp Ｘ線結晶方位測定装置及びｘ線結晶方位測定方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3268755B2 (ja) * 1998-05-27 2002-03-25 株式会社日平トヤマ インゴットの加工方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007278929A (ja) 2006-04-10 2007-10-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 結晶方位測定方法及び結晶方位測定装置
JP2008180526A (ja) * 2007-01-23 2008-08-07 Toshiba It & Control Systems Corp 結晶方位測定装置
JP2012073193A (ja) 2010-09-29 2012-04-12 Rigaku Corp Ｘ線結晶方位測定装置及びｘ線結晶方位測定方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210099391A (ko) 2021-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10259097B2 (en) Wafer polishing apparatus and wafer polishing method using same
KR101669491B1 (ko) 워크의 양면 연마 장치 및 방법
US9117866B2 (en) Apparatus and method for calculating a wafer position in a processing chamber under process conditions
US10684238B2 (en) Method and apparatus for X-ray scatterometry
CN106716056B (zh) 表面形状的测量方法以及测量装置
JP4858798B2 (ja) 研磨装置、研磨方法およびこの研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法
KR20050024589A (ko) 화학적 기계적 연마장치
US5031360A (en) Broken blade detector for semiconductor die saws
US5938502A (en) Polishing method of substrate and polishing device therefor
US20090078888A1 (en) Method and Apparatus For Detecting and Adjusting Substrate Height
CN107481960A (zh) 一种方形晶片偏移量的测量、校准装置及其方法
KR102296344B1 (ko) 반도체 단결정 잉곳의 노치 위치 판별 장치
KR20010015147A (ko) 축 비틀림 측정법을 이용한 화학적-기계적 폴리싱 공정의실시간 제어 방법 및 기구
KR102344844B1 (ko) 반도체 단결정 잉곳의 이송 장치
JPH0689887A (ja) 結晶方位決定方法
JP3109789B2 (ja) Ｘ線反射率測定方法
US7646472B2 (en) Off-axis illumination apparatus, exposure apparatus and off-axis illumination method
US6665070B1 (en) Alignment of a rotatable polarizer with a sample
JPH0966520A (ja) ワイヤソー装置
TW202339900A (zh) 雙面研磨裝置及雙面研磨方法
US20030207651A1 (en) Polishing endpoint detecting method, device for detecting a polishing endpoint of a polishing process and chemical-mechanical polishing apparatus comprising the same
US20230086738A1 (en) Bonding apparatus and bonding method
JP2019030963A (ja) ウエハ面取り装置
CN114762954A (zh) 研磨装置、研磨方法及输出基板的膜厚分布的可视化信息的方法
JP2003254918A (ja) 単結晶体の方位測定装置、この装置におけるガイド部材の角度誤差の検出方法及び単結晶体の方位測定方法

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant