KR930002514B1 - 반도체기판 표면불순물 회수장치 - Google Patents

반도체기판 표면불순물 회수장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체기판 표면불순물 회수장치
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체기판표면불순물 회수장치의 측면도,
제2도는 상기 제1도에 도시한 반도체기판표면불순물 회수장치의 측면도,
제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체기판표면 불순물 회수장치의 측면도,
제4도는 상기 제3도에 도시한 반도체기판표면불순물 회수장치의 평면도,
제5도는 상기 제3도 및 제4도에 도시한 반도체기판표면 불순물 회수장치의 요부단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 덮개 2 : 용기
3 : 엘리베이터 4 : 불화물용액
5 : 캐리어 6 : 진공척(眞仝 chuck)
7 : 기판반송유니트 8 : 액적구동부(液適騏動部)
9 : 받침접시 10 : 액적보존부(液適保存部)
11 : 도랑 12 : 반도체기관
13 : 그로브박스(globe box) 14 : 액적
15 : 액적구동부 16 : 액적보존구
17 : 디스펜서 18 : 회수상자
19 : 흡인관(吸引管).
[산업상의 이용분야]
본 발명은 반도체기판표면불순물 회수장치에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
반도체기판상에 형성된 열산화막등의 박막중에 Na(나트륨), K(칼륨), Fe(철)등의 불순물이 포함되어 있으면, 이 불순물들이 쉽게 상기 산화막내를 이동한다. 이러한 불순물은 그 양이 적다하더라도 반도체소자의 전기적 특성에 큰 영향을 준다는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 상기 산화막이 형성된 반도체기판표면으로 부터의 불순물의 혼입(混入)을 가능한한 억제하여 상기 반도체소자의 전기적 특성을 향상시킬 필요가 있다.
종래에는 상기 반도체기판표면의 불순물을 측정하는 방법으로서, 2차이온질량분석(Secondary Ion Mass Spectrometry, 이하 SIMS라 한다)이나 오져전자분광(Auger Electron Spec-troscopy, 이하 AES라 한다), 방사화 분석(放射化 分析)등과 같은 기기분석이 이용되어 왔다. 그런데, 이러한 SIMS나 AES, 방사화 분석같은 기기분석은 상기 반도체기판의 표면전체를 간편하게 분석하는데 적함하지 않기 때문에 최근에는 주로 다음과 같은 두가지 방법을 이용하고 있다.
첫번째 방법에 있어서는 미리 반도체기판의 표면에 적절한 열산화막을 형성한 후, 상기 반도체기판을 불화물용액의 증기중에 노출시킨다. 이어서 상기 불화물용액의 증기에 의해 용해된 산화막을 그중에 포함된 불순물과 함께 불화물용액으로서 회수한다. 그리고 이 불화물용액을 분광분석장치에 넣어서 불순물측정을 수행한다. 이러한 방법을 기상분해법이라 한다. 두번째 방법에 있어서는 열산화처리를 하지 않고 반도체기판을 불화물용액중에 담가서, 상기 반도체기판표면전체의 자연산화막을 용해한다. 그리고 그 불화물용액을 측정하여 상기 자연산화막에 포함된 불순물이나 그 농도를 점검한다.
그러나, 전자의 방법에서는 열산화공정이 존재하므로, 그 열산화공정의 분위기에서 열산화막으로 불순물이 혼입되고, 반도체기판표면으로 부터 불순물이 증발하며, 반도체기판내부로부터 상기 반도체기판표면으로 불순물이 확산되는 현상이 생길 가능성이 있다. 또, 후자의 방법에 있어서는 불순물 회수를 위해 필요한 불화물용액량이 분석에 필요한 불화물용액에 비해 과다하므로, 회수된 용액중의 불순물농도가 현저히 저하되어 불순물분석데이터의 감도 및 정밀도가 저하된다는 점과, 분석에 불필요한 분도체기판 이면의 자연산화막중의 불순물도 상기 불화물용액중에 거두어들여진다는 점에서 문제가 발생한다.
[발명의 목적]
상기한 것처럼, 종래에는 반도체기판상의 불순물을 간편하게 측정하려면 분석정도와 그 신뢰성의 면에 문제가 있었는바, 본 발명은 반도체기판표면의 불순물을 열산화공정없이 고감도로 측정할 수 있는 불순물측정방법에 이용되어 상기 불순물의 분석강도와 그 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 된 반도체기판표면불순물 회수장치를 제공하고자 함에 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체기판표면불순물 회수장치는, 반도체기판표면의 산화막을 불화물용액의 증기로 용해한 후, 상기 반도체기판을 진공척(眞호 chuck)으로 지지하여 회전시킴과 더불어 액적구동부에 의해 보존되는 액적을 상기 반도체기판의 표면에 구사(走査)시키고, 이로써 용해산화막에 포함된 불순물을 회수하고 주사를 끝낸 액적을 받침접시에 보존하는 일련의 동작을 수행하도록 되어 있다.
또한, 본 발명은 액적보존구(液滴保存具)라는 액적을 보존하는 수단을 따로 설치하여, 액공급부로 부더공급된 액적을 그 액적보존구에 보존하고, 상기 액적구동부를 이용하여 상기 액적보존구에 보존된 액척을상기 반도체기판표면에 주사시키도록 되어 있는바, 각 동작을 프로그램으로 제어함으로써 일련의 동작을 수행하면 더욱 효과적이다.
[작용]
상기와 같이 구성된 반도체기판표면불순물 회수장치에 의하면, 별산화공정없이 분석에 필요함 반도체기관의 한 주면(主面)의 불순물을 액적이라는 미량의 액량에 의해 회수할 수 있다. 따라서, 이 액적에 의함 불순물측정을 통하여 분석 정도와 그 신뢰성의 향상을 달성할 수 있다.
[실시예]
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 반도체기판표면불순물 회수장치(이하,「불순물회수장치」라함)를 구성하는 제반장치를 측면에서 본 도면이고, 제2도는 제1도의 제반장치를 평면에서 본 도면으로서, 제반장치의 배치를 쉽게 알 수 있도록 도시하있다. 또한, 제1도 및 제2도에 있어서 일부단면을 도시한곳이 있는데, 그러한 부분으 사선처리하여 다른 부분과 구별하였다.
본 발명의 불순물회수장치는 2개의 처리부와 기판반송부로 구성되어 있다. 첫번째 처리부는 반도체기판표면의 산화막을 용해하기 위한 용해처리부이다. 이 용해처리부는 수지로 만든 덮게(1)와, 이 덮게(1)에 의해 밀폐가능한 수지용기(2), 이 수지용기(2)중에 설치된 엘리베이터(3), 상기 수지용기(2)의 내부에 들어 있는 고순도 불화물용액(4)으로 구성되어 있다. 상기 수지덮개(1)는 엘리베이터(3)에 결합되어 이 엘리베이터(3)와 함꼐 상하로 이동할 수 있도록 되어 있다. 또, 이 엘리베이터(3)상에는 반도체기판운송용 캐리어(5)가 배치되어 있다.
두번째 처리부는 상기 용해처리부에서 반도체기판표면에 형성된 산화막의 용해물(이하,「용해산화막」이라 한다)에 포함된 불순물을 회수하기 위한 회전처리부이다. 이 회전처리부는 진공척(6)과 원반모양으로 형성된 액적구동부(8) 및 받침접시(9)로 구성되어 있다. 상기 액적구동부(8)에는 그 원주에 여러개의 액적보존부(10)가 설치되어 있으며, 상기 받침접시(9)에는 그 원주에 여러개의 도랑(11)이 설치되어 있다.
상기 진공척(6)과 상기 액적구동부(8)의 위치는, 상기 액적보존부(10)가 상기 액적구동부(8)의 회전에 의해 상기 진공척(6)의 회전중심, 즉 진공척(6)에 지지된 반도체기판(12)의 중심을 통과하도록 결정되어 있다. 또, 상기 액적구동부(8)와 상기 받침접시(9)는 서로 겹쳐져 있다. 한편, 기판반송부는 상기 용해처리부 및 회전처리부간, 즉 상기 캐리어(5) 및 진공척(6)간에서 반도체기판을 반송하기 위한 기판반송유니트(7)로 구성되어 있다. 그리고, 이들 제반장치는 그로브박스(13: globe box)내에 설치되어 외부와 격리되어 있다. 더욱이 제어용모터(도시되지 않음)에 의해 제반장치가 구동되므로, 원격조작에 의한 동작이 가능하게되어 있다.
다음으로, 상기한 불순물회수장치의 동작에 관하여 상세히 설명한다.
먼저, 텔리베이터(3)를 상승시켜, 수지용기(2)에 고순도 불화물용액[4; 예컨대 불산용액(弗駿溶液)]을주입한다. 그러고 상기 엘리베이터(3)상에 반도체기판이 셋트되어 있는 캐리어(5)를 배치한다. 그후, 엘리베이터(3)를 하강시킴에 따라 엘리베이터(3)에 고정된 수지닢개(1)에 의해 상기 용기(2)가 밀페된다. 이 밀폐된 용기(2)는 고순도 불화물용액(4)의 증기로 충만되어 있기 때문에, 상기 캐리어(5)에 셋트되어 있는 반도체기판표면의 산화막이 용해되어 기판표면에 부착된다. 이때 상기 반도체기판을 불소계 수지판등의 위에두면, 분석에 필요없는 상기 반도체기판 이면의 산화막은 불화물용액의 증기와 접촉하지 않으므로 용해되지않는다. 이후, 일정시간이 상태대로 보존한 후, 상기 엘리베이터(3)를 상승시킨다. 이와 연동해서 기판반송유니트(7)가 상기 캐리어(5)중의 반도체기판을 1장 뽑아내서 진공척(6)에 셋트한다. 이 전공척(6)은 불소계수지등 화학적으로 불화성인 재료로 이루어져 있다. 다음에는 액적구동부(8)에 설치된 예컨대 25개의 액적보존[10 ; 1롯트분[1 lot分)]중 반도체기판(12)의 중심상에 있는 액적보존부(10)에 불화물용액[예컨대 고순도 1%HF(불화수소) 수용액]이 함유되어 있는 액적(14)을 늘어뜨린다. 그러면 이 액적(14)은 계면장력(界面張力)에 의해 상기 액적모존부(10)에 유지된다. 여기에서 상기 액적구동부(8)도 상기 진공척(6)과 같이 불소계수지로 만들어져 있다. 다음에는 상기 존공척(6)과 상기 액적구동부(8)를 연동·회전시켜서, 상기 반도체기판(12)표면의 중심으로 부터 외주(外周)를 향해 소용돌이형상으로 남김없이 상기 액적보존부(10)의 액적(14)을 주사시킨다. 이에 따라 상기 반도체기판(12)표면의 용해산화막은 그곳에 포함된 불순물과 함께 상기 액적(14)에 흡수된다. 여기에서 상기 진공척(6) 및 액적구동부(8)의 회전속도는 상기 액적(14)의 주사속도가 일정하게 되도록 제어되고 있다.
상기 액적(14)은 상기 반도체기판(12)표면에 대한 주사가 끝나면 그대로 그 반도체기판(12)표면에서 떨어져 받침접시(9)로 향한다. 그리고 상기 반도체기판(12)표면에 주사된 것과 동일하게 받침접시(9)표면에 주사된다. 이때, 이 받침접시(9)에 설치된 예컨대 25개중 어느 한개의 도랑(11)위에 상기 액적(14)이 이동되어 접촉되면, 상기 진공척(6) 및 액적 구동부(8)의 회전을 정지시키고, 상기 받침접시(9)를 상기 도랑(11)의 핏치(pitch)분 만큼만 회전시킨다. 그러면, 중력과 계면장력에 의해 상기 액적(14)은 그 도랑(11)의 안으로 떨어진다. 그후, 상기 기판반송유니트(7)가 상기 반도체기판(12)을 옆의 캐리어(5)에 되돌려줘 일련의 동작이 완료된다. 이 상태에서, 아직 액적(14)의 회수에 사용되지 않는 새로운 액적보존부(10)가 상기 진공척(6)의 회전중심에 오도록 상기 진공척(6) 및 받침접시(9)의 위치가 결정되어 있다.
상기한 것처럼, 캐리어(5)로 부터 반도체기판(12)을 꺼내서 불순물을 회수하고, 그 반도체기판(12)을 옆의 캐리어(5)에 되돌려 주는 일련의 동작을 반복함에 따라 1로트분의 시료회수가 가능해진다. 또, 회수된시료를 분석장치에 넣어 분석함에 따라 불순물을 분석하게 된다.
제 3 도- 및 제 4 도에 도시된 실시예는 상기 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 불순물회수장치의 일부를 개량한실시예에 관한 것이다. 이 제 3 도 및 제 4 도에서, 상기 제 1 도 및 제 2 도와 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 표기하였다.
본 실시예에 있어서는 상기한 불순물회수장치와 동일하게 수지덮개(1)에 의해 밀폐된 수지용기(2)에 엘리베이터(상세히 도시하지 않음)가 설치되고, 이 엘레베이터에는 반도체기판 운송용 캐리어(5)가 배치된다. 상기 수지용기(2)에는 고순도 불화물용액이 들어 있어서, 상기 수지덮개(1)가 닫힘에 따라 반도체기판의 표면에 용해산화막이 형성된다. 또, 상기 캐리어(5) 및 진공척(6)간에는 반도체기관을 반송하기 위한 기판 반송유니트(7)도 실치되어 있다.
그리고, 본 실시예의 불순물회수장치에는 회전축을 지닌 액적구동부(15)가 설치되어 있는데, 이 액적구동부(15)는 별도로 형성되어 있는 예컨대 테프론(Teflon)으로 이루어진 액적보존구(16)를 흡인(吸引)하여 지지할 수 있도록 된 것이다. 또한, 상기 액적구동부(15)의 회전축은 상기 액적보존구(16)에 보존된 액적이반도체기판(12)의 중심, 즉 상기 진공척(6)의 회전중심을 통과하도록 결정되어 있다.
상기 액적구동부(15)에 지지된 액적보존구(16)의 상부에는, 그 액적보존구(16)에 미량의 액적을 공급하기위한 액공급부로서 예컨대 불화물용액이 들어 있는 디스펜서(17: Dispenser)가 설치되어 있다. 또, 본 실시예는 반도체기판(12)표면에 대해 주사를 끝낸 액적을 보존하기 위해 원주에 여러개의 도랑(11)이 형성된 원반상태의 받침접시(9)가 설치되어 있고, 더욱이 상기 액적보존구(16)를 회수하기 위한 상자로서 회수상자(18)가 설치되어 있다. 그리고 이들 제반장치는 그로브박스(13: Clean Booth)내에 설치되어 외부와 격리되어 있다. 또한, 제어용모터(도시되지 않음)에 의해 이들 제반장치가 구동되므로, 원격조작에 의한 동작이 가능하다.
제5도는 상기 실시예에 설치된 받침접시(9) 및 액적구동부(15)를 상세히 나타낸 도면이다. 초기상태에서, 받침접시(9)의 주위에 설치된 여러개의 도랑(n)에는, 각각 사용되지 않은 액적보존구(16)가 셋트되어있다. 이러한 액적보존구(16)를 흡인하여 지지하기 위해 상기 액적구동부(15)에는 흡인관(19)이 설치되어있는 바, 이 흡인관(19)은 예컨대 펌프(pump: 도시되지 않음)등에 접속되어 있어서 부압(負壓)에 의해상기 액적보존구(16)를 흡착할 수 있도록 되어 있다.
이어서, 상기 실시예에 따른 불순물회수장치의 동작에 관하여 제3도∼제5도를 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 반도체기판(12)을 진공척(6)에 셋트하기 까지는 선행실시에와 같은 동작이 수행된다. 그 후, 액적구동부(15)는 받침접시(9)의 도랑(11)에 셋트된 액적보존구(16)중 1개를 부압(負壓)에 의해 흡인하여 지지한다. 상기 액적보존구(16)가 반도체기판(12)의 중심으로 이동한 후, 디스펜서(17)로 부터 액적(14)이 떨어져 액적보존구(16)에 의해 보존된다. 그리고 반도체기판(12)의 회전과 동시에 액적(14)이 상기 반도제기판(12)표면의 중심으로 부터 외주를 향해 소용돌이형으로 이동하도록 상기 액적구동부(15)를 회전시킨다. 여기에서는 상기 반도체기판(12)표면의 액적(14)의 주사속도가 일정하게 되도록 진공척(6) 및 액적구동부(15)의 회전수를 프로그램제어하고 있다.
상기 반도체기판(12)의 외수에 상기 액적(14)이 도달하면, 이 액적(14)은 상기 액적보존구(16)에 유지되는 채로 그 액적보존구(16)가 셋트되어 있던 본래의 도랑(11)까지 이동한다. 그리고, 액적(14)이 도랑(11)에 회수된 후, 상기 액적보존구(16)는 회수상자(18)의 위치까지 이동하여 상기 회수상사(18)에 회수된다.또, 처리가 끝난 반도체기판(12)은 기판반송유니트(7)에 의해 캐리어(5)의 원래위치에 수납(收納)된다.
상기한 일련의 동작이 프로그램에 의해 제어되어 1롯트분의 시료의 회수가 완료된다.
본 발명의 장치를 이용하여 불순물을 회수하면, 인간은 제반장치나 반도체기판과 전혀 접촉하지 않고. 원격조작에 의해 자동적으로 액적을 회수하여 분석할 수 있게 되므로, 종래의 분석방법에 비해 단시간내에 고정밀도 및 고신뢰성으로 불순물을 분석할 수 있게 된다. 즉, 종래의 기술에 의하면, 반도체기판표면의 불순물의 검출한계가 1O10∼1010Cm-2정도의 수준인데 반해, 본 발명의 장치를 사용해 불순물을 분석하면 불순물의 검출한계를 1O8∼1O9cm-2정도까지 향상시킬 수 있다. 더욱이, 불화물용액에 의한 유해액을 작업자가 직접 취급하지 않기 때문에 작업안정성이 향상된다.
[발명의 효과]
상기한 바와 같은 본 발명의 장치를 이용하면, 불순물의 분석정밀도 및 신뢰성이 대폭 향상되며. 불순물분석에 종사하는 연인원수 및 시간도 50% 정도 삭감할 수 있다.

Claims (2)

  1. 반도체기판(12)표면의 산화막을 용액의 증기로 용해하는 용해처리부(1,2,3,4)와, 상기 반도체기판(12)을 지지하기 위한 진공척(6), 상기 용해처리부(1,2,3,4) 및 진공척(6)간에서 상기 반도제기판(12)을 반송하는 기판반송부(7), 상기 진공척(6)에 지지된 반도체기판(12)표면에 액적(14)을 주사시켜 상기 용해산화막에 포함된 불순물을 회수하는 액적구동부(8), 상기 주사가 끝난 액적(14)을 보존하는 받침접시(9)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체기판표면불순물 회수장치.
  2. 반도체기판(12)표면의 산화막을 용액의 증기로 용해하는 용해처리부(1,2,5)와. 상기 반도체기간(12)을 지지하기 위한 진공척(6), 상기 용해처리부(1,2,5) 및 진공척(6) 간에서 반도체기관(12)을 반송하는 기판반송부(7), 액적(14)을 공급하기 위한 액공급부(17), 이 액공급부(17)로 부터 공급된 액적(14)을 보존하는 액적보존구(16), 이 액적보존구(16)에 의해 보존된 액적(14)을 상기 진공척(6)에 지지된 반도체기판(12)표면에 주사시켜 상기 용해산화막에 포함된 불순물을 회수하는 액적구동부(15), 상기 주사가 종료된 액적(14)을보존하는 받침점시(9)를 구비하여 구성되고, 각 동작이 프로그램에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체기판표면불순물 회수장치.
KR1019890016971A 1988-11-21 1989-11-21 반도체기판 표면불순물 회수장치 KR930002514B1 (ko)

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JP29388888 1988-11-21
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