KR19980066309A

KR19980066309A - 반도체층 내의 금속성 불순물 분석방법

Info

Publication number: KR19980066309A
Application number: KR1019970001733A
Authority: KR
Inventors: 안승현
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-10-15

Abstract

본 발명에 의한 반도체층 내의 금속성 불순물 분석방법은, 절연기판 상에 에피층이 성장된 구조의 시료를 준비하는 단계와, 상기 시료의 에피층을 폴리-식각액을 이용하여 용해하는 단계 및 상기 에피층이 용해된 용액을 고온 탄소로 원자 흡수 분광기를 이용하여 분석하는 단계로 이루어져, 반도체층인 에피층 내부의 중금속 관련 오염물질을 마이크로(micro) 레벨까지 분석할 수 있을 뿐 아니라 이로 인해 오염에 의해 발생되는 공정불량 요인을 평가 및 예방할 수 있게 되어 단위공정 진행시 야기되는 디바이스의 수율저하 현상을 방지할 수 있게 된다.

Description

반도체층 내의 금속성 불순물 분석방법

본 발명은 반도체층 내의 금속성 불순물(impurity) 분석방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온 탄소로 원자 흡수 분광기(GF-AAS:graphite furnace atomic absorbtion spectroscopy)를 이용한 절연기판 상의 에피층 분석시 폴리-식각액(poly-etchant)을 사용하므로써, 에피층 내의 중금속 오염 정도를 평가할 수 있도록 한 반도체층 내의 금속성 불순물 분석방법에 관한 것이다.

종래 일반적으로 사용되어 오던 반도체층 중의 하나인 에피층의 금속성 불순물 분석방법은 도 1에 제시된 분석 흐름도에서 알 수 있듯이 크게 다음과 같은 4단계를 거쳐 분석작업이 이루어진다.

1단계로서, 시료로 사용되어질 에피층이 성장되어 있는 절연기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)을 준비한다.

2단계(10)로서, 상기 에피층 표면을 1%HF 용액 1㎖를 이용하여 스캐닝(scanning)한다. 도 2에는 이 스캐닝 작업을 도시한 개략도가 도시되어 있다. 상기 개략도에서 참조번호 16은 절연기판인 웨이퍼를, 참조번호 17은 상기 절연기판(16) 상에 형성된 에피층(17)을, 그리고 참조번호 18은 1㎖의 1%HF 용액을 나타낸다. 스캐닝을 할 때에는 상기 개략도에서 알 수 있듯이 절연기판(16) 상의 에피층(17) 표면을 타원형을 그리며 한번은 안쪽에서 바깥쪽으로, 다음은 바깥쪽에서 안쪽으로 타원형을 그리며 3회를 반복한다.

3단계(12)로서, 상기 에피층(17) 표면을 스캐닝한 용액을 포집한다.

4단계(14)로서, 포집한 용액을 고온 탄소로 원자 흡수 분광기를 이용하여 분석하여 상기 에피층(17)의 중금속 오염 정도를 측정하므로써 분석작업을 완료한다.

그러나, 이와 같은 방법으로 에피층의 불순물을 분석할 경우에는 에피층의 표면만 분석이 가능하고 그 막질 내의 금속성 오염물(metallic contamination)에 대해서는 분석이 불가능하여 벌크(bulk) 내의 정확한 오염 수준을 평가하기 어렵다는 단점이 발생된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 고온 탄소로 원자 흡수 분광기를 이용한 에피층 분석시 폴리-식각액을 사용하므로써, 단위공정에서 발생되는 에피층 내부의 중금속 관련 오염물질을 분석할 수 있도록 하여 단위공정 진행시 야기되는 디바이스의 수율저하 현상을 방지할 수 있도록 한 반도체층 내의 금속성 불순물 분석방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 에피층 내의 금속성 불순물 분석방법을 나타낸 분석 흐름도,

도 2는 종래 기술에 의한 에피층 표면 스캐닝 방법을 도시한 개략도,

도 3은 본 발명에 의한 에피층 내의 금속성 불순물 분석방법을 나타낸 분석 흐름도,

도 4는 본 발명으로서, 테플론 툴 박스를 이용한 에피층의 용해 방법을 나타낸 개략도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 절연기판 상에 에피층이 성장된 구조의 시료를 준비하는 단계와, 상기 시료의 에피층을 폴리-식각액을 이용하여 용해하는 단계 및, 상기 에피층이 용해된 용액을 고온 탄소로 원자 흡수 분광기를 이용하여 분석하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체층 내의 금속성 불순물 분석방법이 제공된다.

상기와 같이 에피층을 분석한 결과, 에피층 내의 중금속 오염 물질까지도 용이하게 분석할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명은 차세대 반도체 소자 제조시 적극 활용되어질 예정인 반도체층인 에피층을 고온 탄소로 원자 흡수 분광기를 이용하여 분석할 때, 케미컬로서 종래 사용되어 온 1㎖의 1%HF 용액 대신 폴리-식각액을 사용하므로써, 에피층 표면 뿐 아니라 그 내부의 중금속 관련 오염물질 까지 분석할 수 있도록 하는데 주안점을 둔 기술로, 이를 도 3에 제시된 분석 흐름도를 참조하여 4단계로 구분하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

2단계(30)로서, 도 4에 제시된 테플론 툴 박스(teflon tool box)(36) 내의 웨이퍼 받침대(38) 위에 시료를 장착하고, 상기 시료를 이루는 에피층(42) 표면에 20㎖의 폴리-식각액(44)을 약 9 ~ 11분간 올려 놓는다. 바람직한 시간은 10분이다. 그 결과, 상기 폴리-식각액(44)에 의해 에피층이 용해되어져 상기 절연기판(40) 상에 에피층이 용해된 용액이 만들어지게 된다. 상기 개략도에서 참조번호 46은 에피층(42)을 폴리-식각액을 이용하여 용해시키는 과정에서 발생하는 HF, CH₃COOH, NO₃, NO₂등과 같은 개스들을 배출하는 액시드 배기관(acid exhaust)을 나타내며, 참조번호 48은 상기 공정 진행 후 액시드 배기관(46)을 통해 배출되지 못하고 테플론 툴 박스(36) 내에 잔류된 개스 성분들을 상기 배기관(46)을 통해 배출하기 위하여 N₂개스를 주입해주는 개스 흡입구를 나타낸다.

3단계(32)로서, 상기 에피층(42)을 용해한 용액을 포집한다.

4단계(34)로서, 포집한 용액을 고온 탄소로 원자 흡수 분광기를 이용하여 분석하여 상기 에피층(42) 막질 내에 존재하는 중금속 관련 오염물질을 측정하므로써 분석작업을 완료한다.

이와 같은 방식으로 에피층을 분석할 경우, 에피층의 표면 만이 아닌 그 내부 막질 내에 포함된 금속성 오염물질까지 모두 측정할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고온 탄소로 원자 흡수 분광기를 이용한 에피층 분석시 폴리-식각액을 이용하므로써, 반도체층인 에피층 내부의 중금속 관련 오염물질을 마이크로(micro) 레벨까지 분석할 수 있을 뿐 아니라 이로 인해 오염에 의해 발생되는 공정불량 요인을 평가 및 예방할 수 있게 되어 단위공정 진행시 야기되는 디바이스의 수율저하 현상을 방지할 수 있게 된다.

Claims

절연기판 상에 에피층이 성장된 구조의 시료를 준비하는 단계와, 상기 시료의 에피층을 폴리-식각액을 이용하여 용해하는 단계 및 상기 에피층이 용해된 용액을 고온 탄소로 원자 흡수 분광기를 이용하여 분석하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체층 내의 금속성 불순물 분석방법.
제 1항에 있어서, 상기 폴리-식각액은 20㎖가 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체층 내의 금속성 불순물 분석방법.
제 1항에 있어서, 상기 에피층은 폴리-식각액에 의해 9 ~ 10분간 용해되는 것을 특징으로 하는 반도체층 내의 금속성 불순물 분석방법.