KR19990086721A - 반도체장치 및 그를 이용한 유기화합물 열탈착 방법 - Google Patents

Abstract

반도체장치 및 그를 이용한 유기화합물 열탈착 방법에 관한 것으로 특히, 웨이퍼 표면에 부착된 유기화합물을 탈착하기에 적당한 반도체장치 및 그를 이용한 유기화함물 열탈착 방법에 관한 것이다. 이와 같은 반도체장치는 웨이퍼 지지대, 온도 센서 및 오-링으로 구성된 챔버 하판과, 가스주입구 및 가스배출구를 포함한 챔버 상판과, 상기 챔버에 구성되어 열을 발생시키는 히터로 구성된 것을 포함한다.

Description

반도체장치 및 그를 이용한 유기화합물 열탈착 방법

본 발명은 반도체장치 및 그를 이용한 유기화합물 열탈착 방법에 관한 것으로 특히, 웨이퍼 표면에 부착된 유기화합물을 탈착하기에 적당한 반도체장치 및 그를 이용한 유기화합물 열탈착 방법에 관한 것이다.

최근 디바이스의 고집적화에 따른 실리콘 웨이퍼상에 존재하는 미량의 유기물이 프로세스 특성에 악영향을 미치는 문제가 지적되고 표면 오염의 평가가 중요하게 대두되고 있다.

그러나, 현재 웨이퍼 표면상의 유기화합물(VOC : Volatile Organic Compounds)에 의한 오염을 명확하게 평가할 수 있는 방법이 정립되어 있지 않은 실정이며, 장비나 도구 또한 미비한 실정이다.

현재까지 웨이퍼 표면상의 유기화합물에 의한 오염을 측정하기 위한 유기화합물을 탈착하는 기술은 대략 두가지 정도가 있다,

첫 번째로는 비닐 백(bag)을 이용한 전처리 방법이다.

즉, 웨이퍼의 크기에 맞는 비닐 백을 준비한다음, 비닐 백을 세정한다. 이어서, 세정된 비닐 백에 웨이퍼를 넣고 솔벤트(solvent)를 첨가하여 웨이퍼의 표면에 부착된 유기물을 추출한다음 분석장비로 분석하게 된다.

두 번째로는 분위기중 유기화합물 포집법이 있다.

상기 두 번째 방법은 간접적 유기화합물 평가법으로 분위기중의 유기화합물을 강제 포집법을 이용하여 평가하는 방법이다.

이를 설명하면, 에어 샘플러(air sampler)를 이용하여 휘발성 유기화합물을 흡착제(채집하고자 하는 성분에 따라 그에 맞는 물질로 이루어짐)에 강제 포집한다음 흡착된 휘발성 유기화합물을 열을 이용하여 흡착제에서 탈착시켜 분석장비로 분석하게 된다.

종래 반도체 웨이퍼의 표면을 오염시킨 유기화합물에 대한 탈착 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 비닐 백을 이용한 방법에 있어서는 솔벤트를 이용할 경우 희석배수가 크므로 낮은 농도의 유기화합물을 탈착시키게 되어 분석장치를 이용한 분석시 정확한 분석을 어렵게 한다.

둘째, 유기물질의 분석을 위한 용기의 재질 선택에 제한이 있었다.

셋쩨, 매트릭스(matrix(솔벤트))에 의한 의한 웨이퍼 또는 유기화합물의 오염가능성을 배제하기 어려웠다.

넷째, 특히, 분위기중의 포집법의 경우에는 웨이퍼에 대한 직접적인 평가가 이루어지지 못하므로 신뢰도 높은 분석이 어려웠다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 웨이퍼 표면의 유기화합물에 대한 탈착방법을 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 웨이퍼로 부터 휘발셩 유기화합물을 탈착하기 위한 전용장치를 이용하여 유기화합물을 탈착시키므로 신뢰도 높은 분석을 실시할 수 있는 반도체장치 및 그를 이용한 유기화합물 열탈착 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명 유기화합물 열탈착 장치의 하판 평면도

도 2는 도 1의 사시도

도 3은 본 발명 유기화합물 열탈착 장치의 상판 평면도

도 4는 도 3의 사시도

도 5는 본 발명 유기화합물 열탈착 장치의 열발생 장치를 나타낸 개략도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 챔버 하판 2 : 웨이퍼 지지대

3 : 오-링 4 : 온도 센서

5 : 클램프 6 : 챔버 상판

7 : 가스주입구 8 : 가스배출구

9 : 플로 메타 10 : 히터

11 : 히터 커버

본 발명에 따른 반도체장치는 웨이퍼 지지대, 온도 센서 및 오-링으로 구성된 챔버 하판과, 가스주입구 및 가스배출구를 포함한 챔버 상판과, 상기 챔버에 구성되어 열을 발생시키는 히터로 구성된 것을 포함한다. 그리고, 상기한 바와 같은 반도체장치를 이용한 유기화합물 열탈착 방법은 챔버내에 웨이퍼를 로딩시키는 단계, 상기 챔버의 배출구에 흡착 트랩을 설치하는 단계, 상기 챔버의 가스 주입구에 캐리어 가스를 흘려주는 단계, 상기 챔버내의 온도를 높여 상기 웨이퍼의 유기화합물을 상기 웨이퍼로 부터 탈착시키는 단계, 그리고 상기 탈착된 유기화합물을 상기 흡착트랩에 포집하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명 반도체장치 및 그를 이용한 유기화합물 열탈착 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명 유기화합물 열탈착 장치의 챔버 하판 평면도이고, 도 2는 도 1의 사시도이다.

본 발명 유기화합물 열탈착 장치의 챔버 하판(1)은 도 1 내지 도 2에 나타낸 바와 같이, 스테인레스 스틸(stainless steel)재질로 구성된 것으로, 상기 챔버 하판(1)은 웨이퍼 지지대(2) 및 오-링(3)으로 구성된다. 이때, 상기 챔버 하판(1)의 일측에는 온도 센서(4)가 부착되어 있다. 그리고, 클램프(clamp)(5)는 상기 챔버 하판(1)에 챔버 상판(도시하지 않음)을 덮은 다음 가스의 누설 방지 또는 진공도를 유지하기 위한 챔버 하판(1)과 챔버 상판을 밀착시켜 주는 역할을 한다.

그리고, 상기 웨이퍼 지지대(2)는 상기 챔버(1)내에 균일한 높이로 형성되며, 상기 오-링(3)은 500℃ 이상의 온도에서 변하지 않는 내화성을 갖는 물질로 구성한다.

도 3은 본 발명 유기화합물 열탈착 장치의 챔버 상판 평면도이고, 도 4는 도 3의 사시도이다.

본 발명 유기화합물 열탈착 장치의 챔버 상판(6)은 도 3 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 석영(Quartz)으로 형성되어 있으며, 일측에는 가스주입구(7) 및 가스배출구(8)를 포함한다. 그리고, 상기 가스주입구(7)에는 플로 메타(Flow Meter)(9)가 구비되어 있어 캐리어 가스의 유량을 체크하여 조절하도록 한다. 그리고, 도면상에 도시하지는 않았지만, 가스배출구(8)에는 흡착 트랩(trap)을 설치하여 탈착된 시료를 포집하게 된다(뒤에서 상세히 설명하기로 함).

도 5는 본 발명 유기화합물 열탈착 장치의 열발생 장치를 나타낸 개략도이다.

본 발명 유기화합물 열탈착 장치의 열발생 장치는 도 5에 나타낸 바와 같이, 히터(10)로 구성되어 챔버 하판(1)의 아래나 챔버 상판(6)의 위에 위치하게 된다. 즉, 히터(10)가 구비된 히터 본체(11)를 챔버 하판(1)이나 챔버 상판(6)의 아래나 위에 위치한다음 히터(10)를 가열시키게 된다.

그리고, 도면상에 도시하지는 않았지만, 상하판으로 구성된 챔버(6)(1)의 진공도를 유지하기 위한 진공 펌프(vaccum pump)가 더 구비된다.

상기 진공 펌프는 챔버내에 웨이퍼를 장착시킨다음 유기화합물을 분석하기전 내부의 불순물 등을 제거하기 위한 구성요소이다.

이와 같은 본 발명 반도체장치의 유기화합물 열탈착 방법은 챔버 하판(1)의 지지대(2)위에 웨이퍼(도시하지 않음)를 로딩(loading)시킨다음, 챔버 상판(6)을 챔버 하판(1)에 맞게끔 덮는다. 이어서, 클램프(5)를 이용하여 챔버 상하판(6)(1)을 밀봉시킨다. 이때, 오-링(3)이 챔버 상하판(6)(1)의 틈에서 발생할 수 있는 누설을 방지하여 준다. 즉, 챔버 상판(6)을 챔버 하판(1)에 덮게 되면, 오-링(3)이 가스가 새는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 그다음 히터(10)가 형성된 히터 커버(11)를 상기 챔버 상하판(6)의 상부나 하부에 위치시킨다.

이어서, 진공펌프(도시하지 않음)를 이용하여 내부를 진공상태로 한다.

그다음, 상기 챔버 상판(6)의 가스배출구(8)에 흡착 트랩(도시하지 않음)을 설치하고 가스주입구(7)에 캐리어 가스(carrier gas)를 흘려주기 시작한다. 동시에 상기 히터(10)를 동작시키면, 히터(10)에서 열을 발생시키게 된다. 이때, 플로 메타(9)를 이용해 상기 캐리어 가스의 흐름을 조절한다.

그러면, 상기 웨이퍼에 부착된 유기화합물 그중에서도 휘발성 유기화합물(VOC)이 웨이퍼에서 분리되고 캐리어 가스의 흐름에 따라서 가스배출구로 휘발성 유기 화합물을 배출시키게 되면, 흡착 트랩에서 휘발성 유기화합물을 포집한다. 그다음 상기 흡착 트랩을 분석장비(도시하지 않음)에서 분석하면 휘발성 유기화합물을 분석할 수 있게 된다.

이때, 상기 휘발성 유기화합물을 배출하기 위한 캐리어 가스로는 불활성 가스를 사용한다. 이때, 상기 불활성 가스로는 헬륨(Helium)가스를 사용한다. 그리고, 상기 헬륨가스 대신에 N₂가스를 이용할 수 있다.

그리고, 도면상에 도시하지는 않았지만, 가스배출구(8)에 흡착 트랩대신에 분석장치를 온-라인(On-line)으로 연결시키면 흡착 트랩을 분석장비까지 이동시키면서 발생할 수 있는 휘발성 유기화합물의 오염을 방지하여 정화간 분석을 실시할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 반도체장치 및 그를 이용한 유기화합물 분석 방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 미세한 양의 유기화합물이라도 정확한 분석이 가능하다.

둘째, 매트릭스(matrix(솔벤트))에 의한 의한 웨이퍼 또는 유기화합물의 오염가능성이 없으므로 분석을 위한 공정후에서 신뢰도 높은 반도체소자를 제공할 수 있다.

셋째, 히터의 온도를 조절함에 따라 온도별 휘발성 유기화합물의 모니터링이 가능하다.

넷째, 기존의 비닐 백에 비해 전처리공정(비닐 백 준비, 비닐 백 세척, 비닐 백 건조등)이 불필요하므로 준비시간을 포함한 분석시간을 절약할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 웨이퍼 지지대, 온도 센서 및 오-링으로 구성된 챔버 하판;

   가스주입구 및 가스배출구를 포함한 챔버 상판;

   상기 챔버에 구성되어 열을 발생시키는 히터로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버 하판은 스테인레스 스틸로 구성하고, 챔버 상판은 석영으로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 챔버 상판에 형성된 가스배출구에는 흡착 트랩이 형성되거나, 분석장치가 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 상판 및 하판의 챔버내부를 진공으로 유지하기 위한 진공 펌프를 구비함을 특징으로 하는 반도체장치.
5. 챔버내에 웨이퍼를 로딩시키는 단계;

   상기 챔버의 가스배출구에 흡착 트랩을 설치하는 단계;

   상기 챔버의 가스 주입구에 캐리어 가스를 흘려주는 단계;

   상기 챔버내의 온도를 높여 상기 웨이퍼의 유기화합물을 상기 웨이퍼로 부터 탈착시키는 단계; 그리고,

   상기 탈착된 유기화합물을 상기 흡착트랩에 포집하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기화합물 열탈착 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 흡착 트랩대신 휘발성 유기화합물 분석장치를 연결하여 온-라인으로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기화합물 열탈착 방법.