WO2017217804A1 - 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치 및 방법 - Google Patents

웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치 및 방법 Download PDF

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WO2017217804A1
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wafer
scanning
measuring
ionic
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PCT/KR2017/006313
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이응선
유승교
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주식회사 위드텍
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for measuring ionic contaminants on a wafer surface, and more particularly, to collect contaminants that are present on a wafer surface during a semiconductor process through a wafer surface scan, and in the collected solution, such as NH 4 + and Cl ⁇ .
  • An apparatus and method for measuring ionic contaminants on a wafer surface capable of measuring and analyzing ionic components.
  • ionic components such as NH 4 + and Cl ⁇ may not only remain on the surface of the wafer from chemicals used in the process, but may also be contaminated in air and remain on the surface. Since these ionic contaminants are conductive, they have a more serious effect when present above the control level, so very low concentration control is required.
  • VPD a method of measuring pollutants after removing an oxide film from a wafer surface using VPD, such as VPD-ICP-MS, VPD-TXRF, and VPD-AAS, is used as a measurement technique or measuring equipment on a wafer surface.
  • these methods remove the oxide film from the wafer surface by using HF, H2O2, HCl, H2SO4 as liquid droplets and decomposition by HF, so it is possible to analyze metal components on the wafer. Due to the very large dilution, it is impossible to measure the trace concentration, the system for analysis becomes complicated, and parts damage and aging due to a large amount of chemical are rapidly progressed.
  • the oxide film is removed using a droplet solution of HF
  • a large amount of HF is present in the sample extracted from the wafer, and it is almost impossible to measure impurities for F- ions on the wafer.
  • impurities such as Cl-
  • the system becomes complicated and difficult to measure precise concentrations, because a large amount of dilution has to be measured in advance due to the interference of a large amount of F- and damage to the measuring device. In case of a small amount, the detection is not easy.
  • the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to automatically scan the surface of the wafer to be analyzed to collect ionic contaminants, and to automatically measure and analyze the ionic components of the collected material It is to provide a new device and method.
  • the present invention collects contaminants present on the wafer surface during the semiconductor process to measure ionic contaminants on the wafer surface by scanning the wafer surface, and by measuring and analyzing ionic components such as NH 4 + and Cl ⁇ in the collected solution.
  • ionic components such as NH 4 + and Cl ⁇
  • ionic contaminants such as NH 4 + and Cl ⁇ remain on the wafer surface from the chemicals used in the process or from the air.
  • the contamination measurement device of the conventional wafer surface removes the oxide film on the wafer surface by using HF, H 2 O 2, HCl, H 2 SO 4 as a liquid droplet and decomposition by HF, it is possible to analyze metal ions on the wafer.
  • a great deal of dilution is required due to matrics effects. As a result, the system becomes complicated, it is difficult to measure precise concentrations, and in the case of a trace amount, it is difficult to detect it.
  • the present invention is a measuring device and measuring method for the purpose of measuring and analyzing the ionic contaminants present on the wafer surface, there is an advantage that can effectively analyze the ionic components compared to the conventional device.
  • contaminant monitoring can be performed in near real time, greatly reducing production defects in semiconductor devices.
  • the present invention has an effect that can prevent data loss by automatically storing the sample when the analysis is impossible or when the analysis conditions are incorrect and difficult to accurately analyze.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ionic contaminant measuring device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a block diagram showing a method for measuring ionic contaminants in accordance with an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view briefly showing the operation of the wafer scanning unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing still another operation of the wafer scanning unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates various embodiments of a scan nozzle cleaning method of the present invention.
  • 6 to 12 are several embodiments of the ion component measurement process of the present invention.
  • 13 and 14 are flowcharts illustrating a parameter monitoring process of the present invention.
  • 15 is a conceptual diagram schematically illustrating an operation according to another embodiment of the present invention.
  • An apparatus for measuring ionic contaminants adsorbed or remaining on a surface of a wafer during a semiconductor process includes a scan stage in which the wafer is loaded without vapor decomposition, the wafer A scanning unit for scanning and collecting ionic contaminants on the surface of the wafer using a scan nozzle when the loading unit is loaded; And an analyzing unit analyzing the ionic contaminants included in the sample solution collected by the wafer scanning unit.
  • the analysis unit may include a sample injection valve including an inflow passage into which a standard solution or a sample solution for calibration is introduced, an eluent, and a sample loop into which a sample of the standard solution or the sample solution is injected, and the sample Or a sample injection pump for transferring a standard solution or injecting the sample loop, a column into which a sample is injected from the sample injection valve to separate components in the sample, and a suppressor for lowering the conductivity of the background value of the sample; And a detector for detecting an ionic component included in a sample that has passed through the suppressor.
  • a sample injection valve including an inflow passage into which a standard solution or a sample solution for calibration is introduced, an eluent, and a sample loop into which a sample of the standard solution or the sample solution is injected, and the sample
  • a sample injection pump for transferring a standard solution or injecting the sample loop, a column into which a sample is injected from the sample injection valve to separate components in the sample,
  • the wafer scanning unit transfers or rotates the scan nozzle for scanning the wafer surface in a state in which the scan solution formed in the nozzle is in contact with the surface of the wafer, and the scan nozzle in any one or more of X, Y, and Z axis directions. It can be made including a scanning arm.
  • the wafer scanning unit may further include an aligner for aligning the positions of the wafers, and load the aligned wafers in the scan stage.
  • the wafer scanning unit may change the direction of the wafer or the scan nozzle such that the nozzle axis and the wafer plane are horizontal or vertical when scanning and collecting ionic contaminants present on the side of the wafer.
  • the analysis unit may further include a sample reservoir in which a predetermined amount of the sample solution introduced from the inflow oil is filled by the loading operation of the sample injection pump, and the sample solution stored by the drain operation of the sample injection pump is introduced and stored. It can be done by.
  • the analyzer may further include a nozzle cleaner configured to clean the scan nozzle when the sample solution collected in the scan nozzle is transferred to the analyzer.
  • the analysis unit may further comprise a two-way valve or more to clean the syringe pump and the flow path.
  • the analyzer may inject a sample into the injector after loading the sample solution introduced from the inflow oil by the loading operation of the sample injection pump.
  • the analyzer may include at least one or more flow paths between the sample injection valve and the sample injection pump, and further include a flow control valve for controlling fluid flow in two or more directions.
  • the analysis unit is provided with a plurality of standard solution injector for injecting the standard solution of different concentrations, or a plurality of sample reservoirs for storing different sample solutions, respectively, the measuring device is the stop of the inflow And a selection valve for selectively communicating any one of the standard solution injector or the sample reservoir.
  • the apparatus for measuring ionic contaminants on the wafer surface of the present invention monitors various parameters based on the measured values of the sensors provided for each predetermined position of the analysis unit and the previous measurement result of the detector, and at least one of the parameters is a reference value
  • the control unit may further include a control unit for controlling each device to return to the load port without scanning the wafer or to automatically store the sample solution collected by scanning the wafer without analyzing the sample solution.
  • the sample solution is diluted with ultrapure water at a predetermined ratio and diluted, and then transferred to the column, or the sample solution is injected into a concentrated column and concentrated to transfer to the column,
  • the detector may be configured to correct the detection result by reflecting the dilution or concentration ratio in the detection result.
  • a contaminant measuring system that automatically loads the wafer in the FOUP using a robot and scans and analyzes the ionic contaminants on the wafer surface using the ionic contaminant measuring apparatus on the wafer surface of the present invention.
  • the wafer loading step is loaded on the scan stage without the gas phase decomposition;
  • the scan nozzle is moved to the nozzle cleaner to be cleaned periodically or continuously and then waiting.
  • the sample storage step of storing the sample filled in the delay coil of the analysis unit in the selected sample storage may further include a.
  • the ionic component measuring step step 2-1 in which the sample solution introduced from the inlet flow path by the sample injection pump is loaded into the delay coil; Step 2-2 in which the sample solution filled in the delay coil is introduced into the sample reservoir by the drain operation of the sample injection pump; And 2-3 steps in which the sample solution stored in the sample reservoir is measured and analyzed after a predetermined time by the analyzer, or recovered and measured and analyzed by a separate analysis device. It may be made, including.
  • step 3-1 is the ultra-pure water is loaded by the sample injection pump to the delay coil provided in the front end of the sample injection pump;
  • Step 3-2 of loading the sample solution from the wafer scanning unit when the amount of ultrapure water is loaded into the delay coil;
  • Step 3-3 of discharging the partial flow of the delay coil to the discharge passage by the drain operation of the sample injection pump and closing the discharge passage;
  • 3-7 steps of detecting the ionic component contained in the sample passing through the suppressor;
  • 3-8 in which the dilution ratio in 3-4 is reflected in the result detected in steps 3-7, thereby correcting the detection result.
  • the first monitoring step of monitoring the various parameters based on the measurement values of the sensors provided by the control unit for each predetermined position of the analysis unit and the analysis unit; In the step of monitoring, if at least one of the parameters deviates from the set reference value, the wafer is not scanned or the collected and sampled solution is analyzed without analyzing the collected sample solution by performing the scanning and collecting step, and the sample is automatically stored and stored in the sample storage. If it does not depart from the step may be performed.
  • the syringe injecting pump refers to being capable of inhaling and discharging a sample by driving the syringe, and collectively refers to whether the directional valve is attached or not.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ionic contaminant measuring apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a block diagram showing a ionic contaminant measuring method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to an apparatus for measuring ionic contaminants adsorbed or remaining on a surface of a wafer during a semiconductor process.
  • the apparatus 100 includes a chamber 100, a wafer scanning unit 200, and an analysis unit. 300 and a control unit (not shown).
  • control unit is connected to each component of the ionic contaminant measuring apparatus of the present invention, and controls the respective components according to the programmed logic or the user's manual operation command.
  • the chamber 100 is provided with a door (not shown) for carrying in the wafer w to be measured, and a predetermined space is formed therein to accommodate the wafer scanning unit.
  • the load port is connected to one side of the chamber 100 to automatically transfer the FOUP in the line, and automatically take out the wafer in the FOUP and load it in the load port.
  • the contaminant is controlled in the chamber 100. That is, when the wafer w is introduced into the chamber 100, an inert gas or a high purity gas (N2, He, Clean air, etc.) without inert gas or contamination is introduced into the chamber 100 to form a gas atmosphere, and the chamber 100 The internal pressure is maintained at atmospheric or positive pressure to prevent contaminants from entering the environment.
  • a chemical filter may be installed on one surface of the chamber 100 to control the pollutants. Such contamination protection can be achieved through automatic control or manual valves.
  • the chamber 100 may be provided with a transfer robot (not shown) for the transfer of the wafer (w), the transfer robot transfers the wafer (w) when the wafer (w) is brought in from the outside through the door To be loaded onto the scan stage 210.
  • a transfer robot (not shown) for the transfer of the wafer (w)
  • the transfer robot transfers the wafer (w) when the wafer (w) is brought in from the outside through the door To be loaded onto the scan stage 210.
  • an operator may directly load a wafer onto the scan stage 210.
  • the wafer scanning unit 200 includes a scan stage 210 on which a wafer w is loaded, and scans and collects ionic contaminants on the wafer surface by using a scan nozzle when the wafer is loaded. In this case, it is preferable that the wafer loaded on the scan stage 210 is loaded without vapor phase decomposition.
  • the final analyzer 300 is a component that analyzes the ionic contaminants included in the sample solution collected by the wafer scanning unit 200.
  • Conventional pollutant analyzers vapor-decompose wafer surfaces using etching gases prior to wafer scanning. This is a process for removing the oxide film on the wafer surface to trap metal contaminants on the wafer surface.
  • the etching gas fluoric acid
  • the etching gas is used to reverse contamination with a large amount of hydrofluoric acid on the wafer, and thus accurate measurement of the ionic contaminants due to the component change of ionic components including F- ions on the wafer. This is difficult. Therefore, there is a problem that the conventional pollutant analysis device can not analyze the ionic pollutants.
  • the present invention is to measure the ionic contaminants adsorbed or remaining on the surface of the wafer during the semiconductor process, as the wafer is loaded on the scanning stage without the gas phase decomposition to perform a wafer surface scan
  • the advantage is that accurate analysis of the collected ionic contaminants is possible.
  • the measuring method according to an embodiment of the present invention is largely the wafer loading step (S100), scanning and collecting step (S200) ) And the ion component measuring step (S300).
  • the wafer loading step S100 is a step in which the wafer w brought into the chamber is loaded on the scan stage 210 without being gas-decomposed.
  • the scanning and collecting step S200 is a step in which ionic contaminants on the wafer are scanned and collected by the wafer scanning unit 200 having the scan nozzle 220, and the last ionic component measuring step S300 is analyzed.
  • step 300 the ionic components included in the sample solution are measured.
  • the wafer scanning unit 200 may include an aligner (not shown), a scan stage 210, a scan nozzle 220, and a scanning arm 230, as shown in FIG. 3A. have.
  • the aligner is configured to align the position where the wafer is loaded before the wafer is loaded on the scan stage 210, and may be selectively applied as necessary.
  • the scan stage 210 is formed so that the upper surface is flat so that the wafer (w) aligned in position can be loaded, it is configured to be rotatable about the central axis. That is, since the position of the wafer w is aligned by the aligner in the wafer loading step S100, the wafer w is placed on the scan stage 210, and then scanning may be performed on the same position. .
  • the scan nozzle 220 is configured to scan the wafer w while a scan solution formed in the form of droplets on the nozzle tip 222 is in contact with the surface of the wafer w.
  • a flow path 221 is formed to discharge the completed solution to the outside.
  • a suction pump or the like may be used to ensure that the scanning solution is bound to the nozzle tip 222.
  • by spraying a non-contaminating gas from the circumference of the nozzle tip 222 to the surface of the wafer (w) it is preferable to prevent the droplets burst or change shape due to friction with the surface during scanning to maintain the droplets continuously .
  • the shape of the nozzle tip may be variously formed, and may be diversified in a structure such that the water droplets do not burst when the wafer is scanned.
  • the flow path can also be different when injecting the solution for scanning and when transferring the scanned solution to the analyzer.
  • the scanning solution can be shaped by the shape of the droplet or the tip of the nozzle and can be used from several microliters ( ⁇ L) to several tens of milliliters (mL).
  • the scanning arm 230 may be configured to transfer or rotate the scan nozzle 220 in any one or more directions of the X, Y, and Z axes, and may be rotatable based on the column axis 231. That is, as shown, the scanning arm 230 includes a column shaft 231 formed to be rotatable about an axis, and an extension portion 232 having one end coupled to the column shaft 231 and having a predetermined length. Can be done. In this case, the other end of the extension part 232 may be provided with a mounting holder so that the scan nozzle 220 may be fastened or separated from the holder, or the extension part 232 and the scan nozzle 220 may be integrally formed. have.
  • the extension part 232 may be formed to extend in the longitudinal direction. That is, the scanning nozzle 220 is movable by the scanning arm 230 having the above-described configurations so that the front surface of the wafer can be scanned.
  • the direction of the wafer scanning stage and the nozzle are arranged in an opposite direction, and there is a nozzle at the bottom, and the wafer surface is configured at the top to perform scanning. That is, the scanning nozzle may be configured at the lower portion and the scanning stage may be configured at the upper portion, and the nozzle and the wafer may be vertically scanned.
  • the scanning arm 230 transports the scan nozzle 220 such that the nozzle tip 222 is located close to the center of the wafer w. At this time, the nozzle axis of the scan nozzle 220 is perpendicular to the wafer (w) plane. Thereafter, the scan solution is supplied through the flow path 221 formed in the scan nozzle 220, and the supplied scan solution is agglomerated in the form of droplets on the nozzle tip 222 to contact the surface of the wafer w.
  • the scan stage 210 is slowly rotated with respect to the center point, and the ions of the surface of the wafer w in contact with the scan solution are absorbed into the scan solution.
  • the column axis 231 of the scanning arm 230 rotates at a predetermined angle, and the scanning stage 210 rotates once again, thereby completing scanning to the edge of the wafer w. do.
  • the sample solution scanning the wafer w with the scan solution is transferred to the analysis unit 300 through the flow path 221.
  • the side and back surfaces of the wafer do not act as a direct source of failure, such as contaminants on the upper surface of the wafer, but as a cause of cross-contamination. That is, as the contamination of the inside of the chamber 100, the contamination of the contact part of the transfer robot, etc. act as another contamination source for the wafer to be measured later, in one embodiment of the present invention, after scanning the upper surface of the wafer, The back side is also scanned.
  • FIG. 4 illustrates a process in which the wafer scanning unit 200 scans a side surface of a wafer.
  • the scan nozzle 220 is vertical when scanning the upper surface of the wafer. However, when scanning the side surface of the wafer, the scanning arm 230 is horizontal with the nozzle axis of the scan nozzle 220. It is desirable to redirect the wafer w or the scan nozzle 220 to do so.
  • the scan nozzle 220 as described above.
  • the nozzle axis and the wafer plane are horizontal so that the droplets of the nozzle tip 222 are in contact with the wafer side.
  • a wafer side scan is performed after the scan nozzle 220 and the wafer are disposed.
  • One flow may be formed by communicating flow paths between the scanning nozzle and the analyzer, but as shown in FIG. 15, the solution scanned through the scanning nozzle may be discharged to another reservoir, and the solution stored in the reservoir may be transferred to the analysis unit for analysis. have.
  • the transfer robot may be used to hold both ends of the wafer w loaded on the scan stage 210. After lifting to a certain height, the wafer is inverted up and down. Thereafter, after reloading the wafer as it is on the scan stage 210, the backside of the wafer may be scanned, and contaminant measuring system may be configured through the wafer.
  • the present invention is not limited thereto, and of course, various apparatuses and methods of vertically inverting a wafer may be used. Thereafter, the back side scanning process is the same as the top side measurement process of the wafer.
  • the wafer w which has been scanned to the side and the rear surface as well as the top surface, is transferred by a transfer robot or an operator to be unloaded or stand by a separate wafer cassette (not shown).
  • the measuring method according to an embodiment of the present invention after the scanning and collecting step (S200) step of cleaning the scan nozzle 220 separately from the ion component measuring step (S300) ( S400) may be further performed.
  • the measuring apparatus further includes a nozzle cleaner 400.
  • the nozzle cleaner 400 is provided in the chamber 100 to clean the scan nozzle 220 when the sample solution collected in the scan nozzle 220 is transferred to the analyzer 300. Since the scan nozzle 220 is contaminated while the sample solution containing the ionic contaminant flows, the scanning arm 230 moves the scan nozzle 220 to the nozzle cleaner 400 when the scanning process is completed.
  • the nozzle cleaner 400 is positioned within the rotation radius of the extension part 232 as the column shaft 231 of the scanning arm 230 rotates.
  • the cleaning unit is preferably located within the movement of the XYZ axis.
  • the nozzle cleaner 400 may include a cleaning container 410 in which the scan nozzle 220 is accommodated, and a flow path 420 through which the cleaning solution is drained may be formed at an appropriate position in the cleaning container 410. .
  • FIG. 5 illustrates some cleaning methods in the cleaning step S400 of cleaning the scan nozzle 220.
  • a cleaning solution such as ultrapure water is filled in the cleaning container 410 as shown in FIG. 5 (a).
  • the scan nozzle 220 may be cleaned by applying ultrasonic waves to the cleaning solution using the ultrasonic generator 430.
  • the process of supplying (spraying) and draining ultrapure water into the cleaning container 410 may be repeated.
  • the scan nozzle 220 may be cleaned using the bubbler 440 using a non-contaminating gas such as N2.
  • a drying device (not shown) may be further provided to dry the inert gas without contamination when the cleaning is completed.
  • the cleaning liquid can be automatically analyzed as necessary to manage the degree of contamination.
  • the scanning arm 230 waits the scan nozzle 220 in the nozzle cleaning unit 400 until the control unit receives a movement command for scanning the wafer.
  • the ion component measuring step (S300) is for the purpose of measuring and analyzing the ion component, ion chromatography (IC; Ion Chromatography) or ion chromatography-mass spectrometry
  • IC ion chromatography
  • ion chromatography-mass spectrometry The analysis method of (IC-MS; Ion Chromatography-Mass Spectrometry) can be applied.
  • the analyzer 300 has a large inlet flow path 301, a sample injection valve 310, a sample injection pump 320, a column 330, and a suppressor 340. ) And the detector 350.
  • the scanning solution in which the wafer scanning is completed is sucked by the pump and transferred to the inflow passage 301.
  • the inflow passage 301 communicates with the standard solution injector 20 so that not only the sample solution but also the standard solution for calibration may be transferred. That is, the ion component measuring step (S300) performed by the analyzer 300 determines the component by comparing the time (peak generation time) at which the ions are separated and detected with a preset detection time. Calibration, which is the process of setting the detection time for each reference component in advance using a standard solution already known, should be performed.
  • the path through which the standard solution for calibration is moved and the path through which the sample solution for measurement is moved are the same. Therefore, as calibration conditions and analysis conditions are the same, there is an advantage of preventing fine error of calibration.
  • the sample injection valve 310 includes an eluent, and a sample loop 311 into which one of the standard solution or the sample solution introduced into the inflow passage 301 is injected, and according to the position control command, the sample loop.
  • the flow path connected to 311 is switched.
  • the eluent may be transferred to the column 330 via the sample loop 311.
  • the sample injection pump 320 serves to transfer (load or drain) or inject the sample solution (sample) or standard solution into the sample loop 311.
  • Column 330 is a configuration in which a sample is injected from the sample injection valve 310 to separate the components in the sample. Specifically, when the sample is injected into the sample loop 311 by the loading operation of the sample injection pump 320, the sample injection valve 310 is switched to the injection position and the sample in the sample loop 311 by the eluent injection column 330 is injected into the sample and separation of the sample occurs.
  • the suppressor 340 is configured to lower the conductivity of the background value of the sample, the sample passing through the suppressor 340 is detected by the ion component in the detector 350.
  • the ion component measuring step S300 of the present invention comprises a total of four steps.
  • step 1-1 when the sample injection valve 310 is in the loading position, the sample solution (sample) is moved from the inflow passage 301 toward the sample injection pump 320 by the loading operation of the sample injection pump 320. As the sample is filled in the sample loop (311). Subsequently, the position of the sample injection valve 310 is switched to the injection position by the control unit in step 1-2, and the sample loop 311 as the eluent is injected into the sample injection valve 310 by the eluent injection pump 10. Samples in the sample are transferred to the column 330 to separate the sample.
  • the conductivity of the background value of the sample is lowered by the suppressor 340.
  • the ionic contaminants included in the sample passed through the suppressor 340 by the detector 350 Is detected.
  • the detection method detects the components of the ionic contaminants contained in the sample solution by comparing the detection time (peak generation time) of the components included in the sample with the reference detection time for each component set at the time of calibration as described above. do.
  • the inlet flow passage 301 is divided into two lines on the drawing is a multi-channel analyzer (required) provided with two sample injection valve 310, column 330, the suppressor 340, two detection unit 350 (necessary) According to the sample injection pump 320 may be provided, respectively), but it can be configured as a single channel provided with one configuration each, of course.
  • Figure 6 shows a second embodiment of the ion component measurement step (S300) of the present invention.
  • the measurement method according to the second embodiment of the present invention is to enable automatic sample storage with measurement and analysis of a sample.
  • the analysis unit 300 includes a delay coil 360 and a sample storage ( 370 is further included.
  • the delay coil 360 is configured to fill a predetermined amount of the sample solution loaded from the inflow passage 301 by the loading operation of the sample injection pump 320, and between the sample injection valve 310 and the sample injection pump 320. It is preferable to be provided in the flow path.
  • the delay coil 360 refers to a configuration for storing the sample on the flow path, the flow path in which the fluid flows can act as a delay coil, or a separate flow path storage chamber or coil installed on the flow path It may be.
  • the sample reservoir 370 is provided in communication with a flow path between the inflow passage 301 or the inflow passage 301 and the front end of the delay coil 360, and is opened and closed by a valve. When the valve is opened, the sample solution stored in the delay coil 360 is drained and stored by the drain operation of the sample injection pump 320.
  • step 1 the sample solution introduced from the wafer scanning unit 200 through the inflow passage 301 is loaded into the delay coil 360 by the loading operation of the sample injection pump 320 (arrow 1).
  • step 2 the valve in front of the sample reservoir 370 is opened, and the sample solution filled in the delay coil 360 by the drain operation of the sample injection pump 320 flows into the sample reservoir 370 and is stored.
  • each sample reservoir 370 may be provided for each channel, the sample solution stored in the delay coil 360 divided into two sample reservoirs 370 to be stored (Arrows 2 and 3).
  • the sample stored in the sample reservoir 370 of one of the two channels is loaded into the sample injection pump 320 and then injected into the sample loop 311 of each channel, thereby allowing the two channels to measure and analyze the same sample. have.
  • the front end of the delay coil is provided with a flow control valve 380
  • the flow control valve 380 is a valve for controlling the flow of fluid in two or more directions. Although it is provided in the front end of the delay coil in the drawing, but may be provided at the rear end of the delay coil or both the front end and the rear end, at least one or more to be provided in the flow path between the sample injection valve 310 and the sample injection pump 320 Can be.
  • the flow control valve 380 is also connected to the discharge passage 381, it is possible to discharge the solution as needed.
  • the discharge flow path 381 may be used for the purpose of discharging the solution or the gas after cleaning the flow path in which the sample solution flows after the sample storage or analysis using ultrapure water or high purity gas.
  • the sample solution stored in the sample reservoir 370 is analyzed after a predetermined time, or collected by an operator and analyzed by a separate analysis device or used for other purposes.
  • the control unit when the sample scanning the contaminants from the wafer is in a condition that cannot be analyzed for the same reason as the failure of the detector, the control unit does not transfer the sample to the detector side, but to the sample storage 370. To be automatically saved. Samples that have been scanned once are very important because they are one-time samples that cannot be obtained again. Therefore, when the analysis is impossible or the analysis conditions are incorrect and accurate analysis is difficult, by automatically storing the sample, there is an effect that can prevent data loss.
  • the sample is not automatically measured by the operator's command and stored in the sample storage 370, so that the sample may be analyzed by another analyzer other than the automatic measurement by the analysis unit 300, or when the sample is to be used for other purposes. There is an advantage to recover.
  • Figure 7 shows a third embodiment of the present invention
  • the third embodiment of the present invention is to enable the automatic storage of the sample as in the second embodiment described above, a plurality of sample storage 370 is provided Sample storage is possible in the sample storage 370, and a method of cleaning the flow path will be described.
  • one or more sample reservoirs 370 or standard solution injectors 20 may be provided.
  • a plurality of sample reservoirs 370 are provided, and one sample is used per wafer to maintain inherent contamination characteristics of the wafer, and different sample solutions for each wafer are stored in each sample reservoir 370. It is desirable to.
  • the standard solution injector 20 may also be provided in plural to enable the injection of standard solutions of different concentrations, and the standard solution injector 20 and the sample reservoir 370 may be arranged side by side.
  • a selection valve 390 is further provided between the plurality of standard solution injectors 20 and / or the sample reservoir 370.
  • the selection valve 390 receives a control signal and selectively communicates the interruption portion of the inflow passage 301 with any one of the plurality of standard solution injectors 20 or the sample reservoir 370.
  • the selector valve 390 may include a fixed channel 391 which communicates with a stop of the inflow channel 301, a unit valve 392 provided on the fixed channel 391, and a unit valve 392 and a standard solution.
  • a movement passage (393) which is installed so as to automatically move more than one axis of the XYZ axis. Therefore, by controlling the unit valve 392 and the moving passage 393, the desired standard solution injector 20 or the sample reservoir 370 can be selected.
  • the moving channel 393 is moved to connect with the standard solution inlet 20 having a desired concentration, and the unit valve 392 provided in the fixed channel 391 is connected. Open the standard solution may be introduced into the sample injection valve (310).
  • the selection valve 390 may be used without limitation as long as it is for selectively connecting any one of the flow path and the plurality of storage units as described above, and any one of a solenoid valve, a selection valve, and an auto sampler may be used. Can be.
  • sample reservoir 370 and the standard solution injector 20 may be individually positioned and controlled through respective valves.
  • the flow path through which the sample solution flows or the flow path after the sample solution flows is cleaned.
  • the flow path connected to the delay coil 360 and the sample reservoir 370 may be contaminated in a process in which the sample solution is drained and stored in the sample reservoir 370 when other foreign substances exist.
  • a process of cleaning the flow path by injecting ultrapure water or high-purity gas into the flow path through which the sample solution will flow and then discharging the fluid.
  • the flow control valve 380 is located between the sample injection valve 310 and the sample injection pump 320, and is connected to the ultra-pure water injection unit 30 is injected ultra-pure water to control the ultra-pure water injection Can be.
  • a high purity gas may be injected instead of ultra pure water.
  • the ultrapure water or the high purity gas is injected into one of the sample reservoirs 370, and the selection valve 390 is controlled to load the ultrapure water or the high purity gas of the sample reservoir 370 through the sample injection pump.
  • the discharge flow path 381 of the control valve 380 is discarded.
  • the ultrapure water is loaded from the ultrapure water injection unit 30 through the control of the flow control valve 380 to the sample injection pump 320 and then drained to the sample storage 370. At this time, the drained solution (or gas) is dumped to the drain port next to the sample reservoir 370.
  • the delay coil is a communication flow path for sucking the sample, it can be replaced by a general flow path.
  • the surface of the wafer loaded on the scan stage is scanned to collect ionic contaminants.
  • the ultrapure water is loaded from the ultrapure water injection unit 30 by the sample injection pump 320 (high purity gas is also possible) and the flow path is cleaned up to the selected sample storage 370.
  • the sample in which the contaminants are collected is loaded into the delay coil 360 by the loading operation of the sample injection pump 320, and any one selected from the sample reservoir 370 is opened as the selection valve is controlled.
  • the sample solution filled in the delay coil 360 is introduced into the connected sample reservoir 370 by the drain operation of the sample injection pump 320 and stored. Thereafter, after cleaning the path through which the sample solution was flowed, a new wafer may be loaded and the above process may be repeated.
  • the sample solution scanned the wafer, but is loaded by the sample injection pump 320 as in the first embodiment
  • the sample filled in the delay coil 360 may be injected into the sample loop 311 so that the ions contained in the sample may be measured and analyzed by the column 330, the suppressor 340, and the detector 250.
  • the sample storage step may be further performed separately from the ionic component measuring step.
  • the sample storage step if the sample remains in the delay coil 360 after measuring the ionic component of the sample, the remaining sample may be stored in the sample storage 370 as needed, or the delay coil 360 may be measured before the ionic component measurement.
  • the delay coil is used as a connection flow path, in addition to the method of confining the sample to the delay coil, the sample is injected into the syringe pump 320b and loaded into the sample storage 370 to store the sample, or the sample is injected and then the sample The sample may be injected directly into the sample loop through the injection valve 310.
  • the sample injection pump 320 of the analysis unit 300 may be formed of a first sample injection pump 320a and a second sample injection pump 320b.
  • the first sample injection pump 320a is provided to allow the fluid in the inflow passage 301 to be loaded through the sample injection valve 310 as in the previous embodiments.
  • the second sample injection pump 320b communicates with the stop portion of the inflow passage 301 and is connected to allow the fluid in the inflow passage 301 to be immediately loaded.
  • a selection valve 390 connected to the sample reservoir 370 may be provided between the inflow passage 310 and the second sample injection pump 320b to enable automatic storage of the sample, in which case the selection valve 390.
  • the delay coil 360 is preferably provided between the second sample injection pump 320b.
  • the delay coil may be a connection flow path, and the sample may be injected into the sample injection valve 310 after loading the automatic storage sample into the sample injection pump 320. In this case, the sample is injected for the next sample analysis after loading the sample. It is desirable to flush the pump with ultrapure water.
  • the sample is filled in the sample loop 311 by the loading operation of the first sample injection pump 320a as in the first embodiment, and finally The detector 350 may detect the ion component.
  • the sample introduced into the inflow passage 301 by the second sample injection pump 320b is loaded into the delay coil 360, and the selection valve 390 is controlled to control the desired sample storage ( When the 370 is opened, the sample of the delay coil 360 is drained and stored in the selected sample storage 370.
  • the flow control valve 380b described above is provided between the inflow passage 310 and the second sample injection pump 320b, as shown in FIG. 8, to load a sample or to introduce ultrapure water or N2 to flow path cleaning. Can be used, and the fluid can be drained 381b (also in FIG. 10).
  • FIG. 9 is a fifth embodiment of the present invention, when a sample scanned a wafer flows into the inflow passage 301, it is loaded / drained by the second sample injection pump 320b and stored in the sample storage 370 (FIG. 9 (a)). Thereafter, the sample stored in the sample reservoir 370 is injected into the sample injection valve 310 through a separate flow path L to be measured and analyzed (FIG. 9 (b)).
  • the flow path (L) is also configured to selectively connect the desired sample storage 370 of the plurality of sample storage (370).
  • the sample injection pump 320 is composed of only the second sample injection pump 320b described in the above embodiments, the inflow passage 301 and the second sample injection pump Selection valves 390 and delay coils 360 are sequentially provided between the 320b.
  • the sample solution introduced into the inflow passage 301 is loaded into the delay coil 360 by the second sample injection pump 320b. Drained and injected into the sample injection valve 310 may be measured and analyzed.
  • the valve 312 provided at the front end of the sample injection valve 310 is closed at the time of sample loading of the second sample injection pump 320b, and the sample is opened when the sample is drained for analysis.
  • the sample loop 311 of the sample injection valve 310 is filled from 360 and then discarded into the discharge passage 381a.
  • the sample filled in the sample loop 311 is injected into the column 330 and separated, and after the conductivity background value is lowered, the ionic component is detected by the detector 350.
  • the position of the valve 312 may be installed on the inflow passage 301 of the front end of the sample injection valve 310, it is to be installed on the rear end of the sample injection valve 310, that is, the discharge flow path (381a). It may be.
  • the sample filled in the delay coil 360 may be stored in the desired sample storage 370 through the control of the selection valve 390, the operation description thereof is the same as described above and will be omitted. Meanwhile, the valve 312 should be closed when the sample is drained into the sample reservoir 370.
  • the analysis unit 300 has the delay coil 360, the flow control valve 380, the discharge passage 381, the second discharge passage 302, and the ultrapure water injection. It further comprises a portion 30.
  • Delay coil 360 is provided between the sample injection valve 310 and the sample injection pump 380, the flow control valve 380 is also provided with at least one between the sample injection valve 310 and the sample injection pump 380. It is also connected to the discharge passage 381.
  • the ultrapure water injection unit 30 and the second discharge passage 302 are in communication with the inlet passage 301, and are respectively opened and closed by an on-off valve.
  • example dilution the ionic component measuring steps according to the seventh exemplary embodiment (sample dilution) of the present invention will be described in order with reference to FIG. 11, and may be performed in eight steps.
  • the ultrapure water is loaded into the delay coil 360 by the loading operation of the sample injection pump 320 from the ultrapure water injection unit 30 in the first step.
  • the opening / closing valve of the ultrapure water injection unit 30 is closed in a subsequent step, and the sample solution is transferred from the wafer scanning unit 200 to the ultrapure water by the sample injection pump 320.
  • it is loaded to fill the rest of the delay coil 360 and the sample loop 311. That is, as shown in the figure, when the delay coil 360 is rotated 90 degrees counterclockwise, the front portion (A) is in a state where the sample solution is filled with the ultrapure water (B) at the rear portion.
  • step 3 the flow control valve 380 is controlled to open the discharge flow path 381, and the sample injection pump 320 is switched to the drain operation, so that some of the solution of the delay coil 360 is discharged to the discharge flow path 381. After the discharge, the discharge passage 381 is closed.
  • the ultrapure water and the sample solution are filled in a predetermined ratio on the sample loop 311 by the drain operation of the sample injection pump 320. That is, when the discharge passage 381 is closed after the partial solution (A zone) of the lower side of the flow control valve 380 is discharged in the previous three steps, the remaining solution (B zone) of the delay coil 360 is ultrapure water, and flow control The upper flow path of the valve 380 is filled with the sample solution. Therefore, when the drain operation of the sample injection pump 320 is controlled, ultrapure water and a sample solution may be filled on the sample loop 311 at a desired ratio (C to D). In this case, the sample solution filled on the inflow passage 301 and the sample injection valve 310 in the second step is drained and discharged through the second discharge passage 302.
  • step 5 is a step in which the sample in the sample loop 311 is transferred to the column 330 and separated as the eluent is injected.
  • step 6 the conductivity of the background value of the sample is lowered by the suppressor 340.
  • step 7 ionic components included in the sample are detected.
  • step 8 the detection result is corrected by reflecting the dilution ratio in step 4 to the result detected in step 7, thereby finally measuring the components and concentrations of the ionic contaminants in the sample solution.
  • the dilution method there is a method using the sample reservoir 370 described above as a dilution container. That is, the sample reservoir 370 is provided as shown in FIGS. 6 to 10, and a predetermined amount of ultrapure water and a sample sample are respectively injected into the sample reservoir 370 at a desired ratio and diluted. Thereafter, the diluted sample of the sample reservoir 370 is measured and analyzed in the same manner as in the other embodiments described above, and finally, the detection result is corrected to reflect the dilution ratio.
  • a separate device for supplying a quantitative supply of ultrapure water or separately installed, or the sample injection pump 320 to the ultrapure water and the sample as shown in FIGS. ) Or the delay coil 360, and the injection amount may be automatically calculated according to a dilution ratio set in advance.
  • FIG. 12 illustrates a process for measuring ionic components according to an eighth embodiment of the present invention.
  • the eighth embodiment concentrates and analyzes a sample having a very low concentration. Since the process is relatively simple, it will be briefly described with reference to FIG. 12.
  • the configuration of the analysis unit 300 is similar to the first embodiment (Fig. 1), but further includes a concentrated column 331. That is, the sample solution in the sample loop 311 is concentrated in the concentration column 331 before being transferred to the column 330 and then transferred to the column 330 for separation of the sample.
  • the concentration of the pollutant may be very high or low when a specific process is performed, or the concentration may be roughly determined based on previous measurement results.
  • the sample solution is diluted with ultrapure water at a predetermined rate and diluted before analyzing the components and concentration of the sample solution, and then transferred to the column 330 or the sample solution is concentrated in a column ( 331 is injected and concentrated, and then transferred to the column 330.
  • This increases the accuracy of the measurement by allowing more uniform concentrations of sample solutions to be measured, and in the case of concentrated analysis, there is an advantage in that even trace contamination can be measured.
  • the detector 350 corrects the detection result by reflecting the dilution or concentration ratio in the detection result.
  • the pollutant measuring apparatus is provided with various sensors (not shown) for each predetermined position of the analysis unit 300, the control unit to measure the measured values of the sensors and the previous measurement results of the detector Based on this, various parameters can be monitored. In this case, when at least one of the parameters deviates from the set reference value, each device is controlled to return to the load port without scanning the wafer or to automatically store the sample solution collected by scanning the wafer without analyzing the sample solution.
  • the parameters are pump pressure, conductivity background value, the detection time of the ions, the detection time of the matrix peak, the position of the sample injection valve 310, the temperature of the column 330, the temperature of the detector, the sample transfer sensor It may be any one or more selected from the measured value, the position of the sample infusion pump.
  • the matrix peak means a peak detected by the matrix component.
  • ultrapure water becomes a matrix component when a solution in which various components are dissolved in ultrapure water in an ionic state is used as a standard (same sample).
  • Ultrapure water is a solution from which ions have been removed, and thus low conductivity results in negative peaks, which are called matrix peaks.
  • the matrix peak may be a positive peak or negative peak depending on the properties.
  • the sample solution of the previous wafer is measured, and the detection unit 350 compares the detection time of the ions with the reference detection time. Either no scan is made, or the sample solution is waited without measuring after the scan. You can then recalibrate or analyze the instrument and continue with the measurement.
  • the pollutant measuring method according to the sixth embodiment of the present invention may further comprise a monitoring step.
  • 13 and 14 are flowcharts illustrating a parameter monitoring process of the present invention.
  • the contaminant measuring method according to the ninth embodiment of the present invention includes a wafer loading step (S100 '), a scanning and collecting step (S300'), and an ionic component measuring step (S400 ') like other embodiments.
  • a primary monitoring step S200 ′ in which various parameters are monitored by the controller based on the measured values of the various sensors and the previous measurement result of the analyzer 300. ) Is further included.
  • the loaded wafer is returned to the load port without being scanned or taken out. Or, if necessary, the wafer is scanned to collect the sample solution (when parameters related to the wafer scan are within the set reference values), and the collected solution is automatically transferred to the sample reservoir without storage and measurement.
  • next step may be performed without any special matters, such as wafer scanning and collection, and ionic component measurement and analysis by an analysis unit.
  • the measurement method shown in FIG. 14 further includes a secondary monitoring step in addition to the primary monitoring step. That is, the wafer loading step (S100 ′′), the first monitoring step (S200 ′′), including the scanning and collecting step (S300 '') and the ion component measuring step (S500 '), but the scanning and collecting step (S300') ') And further includes a secondary monitoring step (S400 ′′) in which the parameters are monitored by the controller in the same manner as the above-described primary monitoring step (S200').
  • the sample solution in which the contaminants have already been collected is not stored in the scanning and collecting step without analyzing the sample solution. It is then performed.
  • Contaminant measuring apparatus and method of the present invention is designed for the purpose of measuring and analyzing ionic contaminants, unlike conventional apparatus for analyzing metallic contaminants on the wafer surface.
  • ionic contaminants such as NH 4 + and Cl ⁇ remain on the wafer surface from the chemical used in the process or from the air.
  • the conventional metallic contaminant analyzing apparatus removes the oxide film on the surface of the wafer through a gas phase decomposition unit or the like, and thus, there is a problem in that the ionic contaminants are unsuitable as described above.
  • the present invention does not have a gas phase decomposition unit, and by having an analysis unit 300 capable of analyzing ionic components, there is an advantage that can measure the ionic contaminants present on the wafer surface. That is, since pollutants can be monitored in near real time, there is an advantage in that the yield of semiconductor devices can be greatly improved by reducing defects of semiconductor devices.
  • discharge passage 310 sample injection valve
  • sample loop 320 sample injection pump
  • selection valve 391 fixed flow path
  • the present invention can be used to monitor contaminants on the wafer surface in the production process of semiconductor devices.

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Abstract

본 발명은 공정 중 웨이퍼의 표면에 흡착되거나 잔류하는 이온성 오염물을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 상부에 상기 웨이퍼가 기상분해되지 않은 상태로 로딩되는 스캔 스테이지를 포함하며, 상기 웨이퍼가 로딩되면 스캔 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼 표면의 이온성 오염물을 스캔 및 포집하는 웨이퍼 스캐닝부; 및 상기 웨이퍼 스캐닝부에 의해 포집된 샘플 용액에 포함된 이온성 오염물을 분석하는 분석부;를 포함하여 이루어져, 반도체 공정 중 웨이퍼 표면에 존재하게 되는 NH4+, Cl-과 같은 이온성 오염물질을 측정할 수 있다.

Description

웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치 및 방법
본 발명은 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 공정 중 웨이퍼 표면에 존재하게 되는 오염원을 웨이퍼 표면 스캔을 통해 포집하고, 포집된 용액에서 NH4+, Cl-과 같은 이온성분을 측정 및 분석할 수 있는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
가전, 모바일 기기 등 정보처리 속도의 향상 및 고도화에 따라 시간이 갈수록 반도체 회로가 고집적화되고 패턴이 미세화되고 있다. 종래에는 반도체 소자 생산 공정에서 대기질 관점으로 오염물질을 관리하였으나, 상술한 바와 같은 반도체 회로의 고집적화 및 미세화에 따라 극미량 농도의 오염물질도 반도체 디바이스의 성능 및 수율에 지대한 영향을 미치게 되었다.
이에 따라 웨이퍼 표면의 오염물질 모니터링은 반도체 디바이스 생산 공정에 있어서 매우 중요한 과제로 대두되고 있다.
특히, NH4+, Cl-와 같은 이온성분의 경우 공정 시 사용되는 케미컬로부터 웨이퍼 표면에 잔류하게 될 뿐만 아니라, 공기 중에서 오염되어 표면에 잔류하게 되기도 한다. 이러한 이온성 오염물질은 전도성을 가지고 있기 때문에 관리 수준 이상 존재시 더욱 심각한 영향을 미치기 때문에, 매우 낮은 농도 관리가 필요하다.
또한 현재는 이러한 문제로 제품의 불량이 발생할 경우 불량이 발생한 이후에 원인 파악이 진행됨에 따라 원인 파악까지 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 따라서 하나의 원인으로 동일 다발적으로 발생됨에 따라 생산 수율이 극도로 저하되는 문제가 있다.
종래의 기술로는 wafer 표면상의 오염물 측정 기술 또는 측정 장비로 VPD-ICP-MS, VPD-TXRF, VPD-AAS와 같이 VPD를 이용하여 wafer 표면의 산화막을 제거한 후 오염물질을 측정하는 방식이 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법들은 HF에 의한 분해와 Liquid droplet으로 HF, H2O2, HCl, H2SO4와 같은 케미컬 수용액을 사용하여 wafer 표면의 산화막을 제거하기 때문에 wafer 상의 metal 성분 분석은 가능하나 이온 성분 분석에 있어서는 matrics 영향으로 인하여 매우 많은 희석으로 미량 농도 측정이 불가능하며, 분석을 위한 시스템이 복잡해지며, 다량의 chemical로 인한 부품 손상 및 노후화가 급격히 진행된다.
예로써 HF 수용액을 droplet 용액으로 사용하여 산화막을 제거하는 경우 wafer에서 추출한 시료에는 다량의 HF 로 존재하게 되어, wafer 상의 F- 이온에 대한 불순물을 측정하는 것은 거의 불가능하다. 또한 Cl-와 같은 불순물을 측정하고자 할 경우에도 다량의 F- 에 의한 간섭과 측정 기기의 손상 등으로 인해 사전에 많은 희석을 한 후 측정해야 하기 때문에 시스템이 복잡해지고, 정밀한 농도까지 측정하기 어려우며, 미량인 경우 검출이 쉽지 않은 한계를 나타내고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 분석 대상 웨이퍼의 표면을 자동으로 스캔하여 이온성 오염물질을 포집하고, 포집된 물질의 이온 성분을 자동 측정 및 분석할 수 있는 새로운 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정하기 위해 반도체 공정 중 웨이퍼 표면에 존재하게 되는 오염원을 웨이퍼 표면 스캔을 통해 포집하고, 포집된 용액에서 NH4+, Cl-과 같은 이온성분을 측정 및 분석함으로써, 거의 실시간으로 오염물질 모니터링이 가능하고, 분석이 불가하거나 분석 조건이 틀어져 정확한 분석이 어려운 상황이 되면, 자동으로 시료를 보관하도록 하는 수단을 채용하였다.
반도체 공정 중에는 공정 시 사용되는 케미컬로부터 또는 공기 중으로부터 NH4+, Cl-와 같은 이온성 오염물질이 웨이퍼 포면에 잔류하게 된다. 그러나, 종래의 웨이퍼 표면의 오염물 측정 장치는 HF에 의한 분해와 Liquid droplet으로 HF, H2O2, HCl, H2SO4와 같은 케미컬 수용액을 사용하여 웨이퍼 표면의 산화막을 제거하기 때문에 웨이퍼 상의 금속 성분 분석은 가능하나 이온 성분 분석에 있어서는 matrics 영향으로 인하여 매우 많은 희석이 필요로 된다. 따라서 시스템이 복잡해지고, 정밀한 농도까지 측정하기 어려우며, 미량인 경우 검출이 쉽지 않은 한계를 가진다.
본 발명은 웨이퍼 표면에 존재하는 이온성 오염물질 측정 및 분석을 목적으로 하는 측정 장치 및 측정 방법으로, 종래의 장치에 비해 효과적으로 이온성분을 분석할 수 있는 장점이 있다. 또한, 거의 실시간으로 오염물질 모니터링이 가능함에 따라, 반도체 디바이스의 불량을 줄여 생산 수율을 매우 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 분석이 불가하거나 분석 조건이 틀어져 정확한 분석이 어려운 상황이 되면, 자동으로 시료를 보관하도록 함으로써, 데이터 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또, 샘플 용액의 오염물질 농도에 따라 측정 전 샘플 용액을 희석 또는 농축시킴으로써, 균일한 농도의 샘플 용액들이 측정될 수 있으며, 이에 따라 측정의 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다. 농축 분석의 경우 극미량 오염까지도 측정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 웨이퍼의 전면뿐만 아니라 테두리(측면) 및 배면까지의 오염도를 선별적으로 측정할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온성 오염물 측정 장치의 개략구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이온성 오염물 측정 방법을 나타낸 블록도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 스캐닝부의 동작을 간략히 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 스캐닝부의 또 다른 동작을 간략히 도시한 단면도
도 5는 본 발명의 스캔 노즐 세정 방법의 여러 실시예
도 6 내지 12는 본 발명의 이온성분 측정 과정의 여러 실시예
도 13 및 14는 본 발명의 파라미터 모니터링 과정을 나타낸 플로우차트
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작을 간략히 도시한 개념도
본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정 중 웨이퍼의 표면에 흡착되거나 잔류하는 이온성 오염물을 측정하기 위한 장치는, 상부에 상기 웨이퍼가 기상분해되지 않은 상태로 로딩되는 스캔 스테이지를 포함하며, 상기 웨이퍼가 로딩되면 스캔 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼 표면의 이온성 오염물을 스캔 및 포집하는 웨이퍼 스캐닝부; 및 상기 웨이퍼 스캐닝부에 의해 포집된 샘플 용액에 포함된 이온성 오염물을 분석하는 분석부;를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 분석부는 캘리브레이션을 위한 표준 용액 또는 샘플 용액이 유입되는 유입유로와, 용리액, 및 상기 표준 용액 또는 상기 샘플 용액 중 어느 하나의 시료가 주입되는 샘플루프를 포함하는 시료주입밸브와, 상기 시료 또는 표준 용액을 이송하거나 상기 샘플루프에 주입하는 시료주입펌프와, 상기 시료주입밸브로부터 시료가 주입되어 상기 시료 내 성분들의 분리가 일어나는 컬럼와, 상기 시료의 바탕값의 전도도를 낮추어주는 서프레서와, 상기 서프레서를 통과한 시료에 포함된 이온성분을 검출하는 검출기;를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 스캐닝부는 노즐에 형성된 스캔 용액이 상기 웨이퍼의 표면에 접촉된 상태로 상기 웨이퍼 표면을 스캔하는 스캔 노즐 및 상기 스캔 노즐을 X, Y, Z축 방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 이송하거나 회전시키는 스캐닝 암을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 스캐닝부는 상기 웨이퍼의 위치를 정렬하는 얼라인기를 더 포함하고, 위치가 정렬된 웨이퍼를 상기 스캔 스테이지에 로딩할 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 스캐닝부는 상기 웨이퍼의 측면에 존재하는 이온성 오염물질의 스캔 및 포집 시 노즐 축과 상기 웨이퍼 평면이 수평 또는 수직을 이루도록 상기 웨이퍼 또는 상기 스캔 노즐의 방향이 전환될 수 있다.
또한, 상기 분석부는 상기 시료주입펌프의 로딩 동작에 의해 상기 유입유로부터 유입되는 샘플 용액이 일정량 채워지고 상기 시료주입펌프의 드레인 동작에 의해 저장되어 있던 샘플 용액이 유입되어 저장되는 시료저장소를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 분석부는 상기 스캔 노즐에 포집된 샘플 용액이 상기 분석부로 이송되면 상기 스캔 노즐을 세정하는 노즐 세정부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 분석부는 실린지 펌프 및 유로를 클리닝 할 수 있도록 이방향 이상의 밸브를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 분석부는 상기 시료주입펌프의 로딩 동작에 의해 상기 유입유로부터 유입되는 샘플 용액이 로딩 후 인젝터에 시료를 주입하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분석부는 상기 시료주입밸브와 상기 시료주입펌프 사이 유로에 적어도 한 개 이상 구비되며, 이방향 이상의 유체 흐름을 제어하는 흐름제어밸브를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 분석부에는 서로 다른 농도의 표준 용액 주입을 위해 복수개의 표준 용액 주입부가 구비되거나, 서로 다른 샘플 용액을 각각 저장하도록 복수개의 시료저장소가 구비되며, 상기 측정 장치는 상기 유입유로의 중단부와, 상기 표준용액 주입부 또는 상기 시료저장소 중 어느 하나를 선택적으로 연통시키는 선택밸브를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치는 상기 분석부의 소정 위치 별로 구비된 센서들의 측정값 및 상기 검출기의 이전 측정 결과를 바탕으로 각종 파라미터를 모니터링하며, 파라미터 중 적어도 어느 하나가 설정된 기준값을 벗어나는 경우 웨이퍼를 스캔하지 않고 로드 포트로 복귀시키거나 또는 웨이퍼를 스캔하여 포집한 샘플 용액을 분석하지 않고 자동 보관하도록 각 장치를 제어하는 제어부를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 분석부는 상기 샘플 용액의 농도에 따라, 상기 샘플 용액을 초순수와 일정 비율로 섞어 희석한 후 상기 컬럼으로 이송하거나, 상기 샘플 용액을 농축컬럼에 주입하여 농축한 후 상기 컬럼으로 이송하며, 상기 검출기는 검출한 결과에 희석 또는 농축 비율을 반영하여 검출 결과를 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 로봇을 이용하여 FOUP 내의 웨이퍼를 자동으로 로딩하고 본 발명의 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치를 이용하여 웨이퍼 표면의 이온성 오염물을 스캐닝 및 분석하는 오염물질 측정시스템을 구성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 공정 중 웨이퍼의 표면에 흡착되거나 잔류하는 이온성 오염물을 측정하기 위한 방법은, 상기 웨이퍼가 기상분해되지 않은 상태로 스캔 스테이지 상에 로딩되는 웨이퍼 로딩 단계; 스캔 노즐이 구비된 웨이퍼 스캐닝부에 의해 상기 웨이퍼 상의 이온성 오염물이 스캔 및 포집되는 스캔 및 포집 단계; 및 분석부에 의해 상기 샘플 용액에 포함된 이온성분이 측정되는 이온성분 측정 단계;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스캔 및 포집 단계 이후, 상기 스캔 노즐이 노즐 세정부로 이동되어 주기적 또는 연속적으로 세정된 후 대기하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스캔 및 포집 단계 이후, 상기 분석부의 딜레이 코일에 채워진 시료가 선택된 시료저장소에 보관되는 시료 보관 단계;를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 이온성분 측정 단계는, 시료주입펌프에 의해 상기 유입유로로부터 유입되는 상기 샘플 용액이 딜레이 코일로 로딩되는 2-1단계; 상기 시료주입펌프의 드레인 동작에 의해 상기 딜레이 코일에 채워진 샘플 용액이 상기 시료저장소로 유입되어 저장되는 2-2단계; 및 상기 시료저장소에 저장된 샘플 용액이 상기 분석부에 의해 일정 시간 경과 후 측정 및 분석되거나, 회수되어 별도의 분석 장비에 의해 측정 및 분석되는 2-3단계; 를 포함하여 이루어질 수 있다.
또는, 상기 이온성분 측정 단계는, 상기 시료주입펌프에 의해 초순수가 상기 시료주입펌프의 전단부에 구비된 딜레이 코일까지 로딩되는 3-1단계; 상기 딜레이 코일에 상기 초순수가 일정량 로딩되면 상기 웨이퍼 스캐닝부로부터 상기 샘플 용액이 이어서 로딩되는 3-2단계; 상기 시료주입펌프의 드레인 동작에 의해 상기 딜레이 코일의 일부 용액이 배출유로로 배출된 후 배출유로가 닫히는 3-3단계; 상기 시료주입펌프의 드레인 동작에 의해 상기 샘플루프 상에 초순수와 샘플 용액이 일정 비율로 채워지는 3-4단계; 상기 샘플루프 내의 시료가 용리액이 주입됨에 따라 상기 시료주입밸브로부터 컬럼으로 이송되어 분리되는 3-5단계; 서프레서에 의해 상기 시료의 바탕값 전도도가 낮추어지는 3-6단계; 상기 서프레서를 통과한 시료에 포함된 이온성분이 검출되는 3-7단계; 및 상기 3-7단계에서 검출된 결과에 상기 3-4단계에서의 희석 비율이 반영되어 검출 결과가 보정되는 3-8단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 로딩 단계 이후, 제어부에 의해 상기 분석부의 소정 위치 별로 구비된 센서들의 측정값 및 상기 분석부의 이전 측정 결과를 바탕으로 각종 파라미터가 모니터링되는 1차 모니터링 단계;를 더 포함하며, 상기 1차 모니터링 단계는, 상기 파라미터 중 적어도 어느 하나가 설정된 기준값을 벗어나는 경우 상기 웨이퍼를 스캔하지 않거나 상기 스캔 및 포집 단계를 수행하여 포집된 샘플 용액을 분석하지 않고 시료저장소로 자동 이송하여 보관하며, 설정된 기준값을 벗어나지 않는 경우 다음 단계를 수행하는 단계일 수 있다.
마지막으로, 상기 스캔 및 포집 단계 이후, 상기 제어부에 의해 상기 1차 모니터링 단계와 동일한 방법으로 상기 파라미터가 모니터링되는 2차 모니터링 단계;를 더 포함하며, 상기 2차 모니터링 단계는, 상기 파라미터 중 적어도 어느 하나가 설정된 기준값을 벗어나는 경우 상기 스캔 및 포집 단계에서 포집된 샘플 용액을 분석하지 않고 보관하도록 하며, 설정된 기준값을 벗어나지 않는 경우 다음 단계를 수행하는 단계일 수 있다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실린지 주입 펌프는 실린지를 구동하여 시료를 흡입, 토출할 수 있는 것을 말하며, 방향전환 밸브가 부착되거나 부착되지 않는 것을 통칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이온성 오염물 측정 장치의 개략구성도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이온성 오염물 측정 방법을 나타낸 블록도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명은 반도체 공정 중 웨이퍼의 표면에 흡착되거나 잔류하는 이온성 오염물을 측정하기 위한 장치에 관한 것으로, 크게 챔버(100), 웨이퍼 스캐닝부(200), 분석부(300) 및 제어부(미도시)를 포함하여 이루어진다.
제어부는 도면상에 도시하지는 않았으나, 본 발명의 이온성 오염물 측정 장치의 각 구성과 연결되며, 프로그래밍된 로직에 따라 또는 사용자의 수동 조작 명령에 따라 각 구성들을 제어한다.
또한, 상기 챔버(100)는 측정하고자 하는 웨이퍼(w)의 반입을 위한 도어(미도시)가 구비되며 내부에 일정 공간이 형성되어 상기 웨이퍼 스캐닝부가 수용된다. 챔버(100)의 일측에는 로드 포트가 연계되어 라인내에서 자동으로 FOUP을 이송시키고, FOUP 내 웨이퍼를 자동으로 꺼내어 로드포트에 로딩할 수 있다.
이때, 챔버(100) 내부는 오염물질이 컨트롤 되는 것이 바람직하다. 즉, 챔버(100) 내부로 웨이퍼(w)가 반입되면 챔버(100) 내부로 불활성 기체나 오염성 없는 고순도 가스(N2, He, Clean air 등)를 유입시켜 가스 분위기가 조성되도록 하고 챔버(100) 내부의 압력을 대기압 또는 양압 상태로 유지시켜 외부로부터 오염물질이 유입되지 못하도록 한다. 또는 오염물질 컨트롤을 위해 챔버(100)의 일면에 화학적 필터(chemical filter)를 설치하여 이용할 수도 있다. 이러한 오염 방지는 자동제어나 수동 밸브를 통해 이루어질 수 있다.
한편, 상기 챔버(100) 내부에는 웨이퍼(w)의 이송을 위한 이송로봇(미도시)이 구비될 수 있으며, 도어를 통해 외부로부터 웨이퍼(w)가 반입되면 이송로봇이 웨이퍼(w)를 이송하여 스캔 스테이지(210) 상에 로딩시킨다. 또는 작업자가 직접 웨이퍼를 스캔 스테이지(210) 상에 로딩시킬 수도 있다.
웨이퍼 스캐닝부(200)는 상부에 웨이퍼(w)가 로딩되는 스캔 스테이지(210)를 포함하며, 상기 웨이퍼가 로딩되면 스캔 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼 표면의 이온성 오염물을 스캔 및 포집하는 구성이다. 이때, 스캔 스테이지(210) 상에 로딩되는 웨이퍼는 기상분해되지 않은 상태로 로딩되는 것이 바람직하다.
마지막 분석부(300)는 웨이퍼 스캐닝부(200)에 의해 포집된 샘플 용액에 포함된 이온성 오염물을 분석하는 구성이다.
종래의 오염물질 분석장치는 웨이퍼 스캔 전에 식각 가스를 이용하여 웨이퍼 표면을 기상분해한다. 이는 웨이퍼 표면의 금속 오염물질을 포집하기 위해 웨이퍼 표면의 산화막을 제거하기 위한 과정이다. 기상분해 과정 중에는 식각 가스(불산)가 사용됨에 따라 웨이퍼 상에 다량의 불산으로 역오염이 되고, 이에 따라 웨이퍼 상의 F- 이온을 포함한 이온성 성분들의 성분 변화로 인하여 이온성 오염성분에 대한 정확한 측정이 어렵다. 따라서, 종래의 오염물질 분석장치로는 이온성 오염물질을 분석할 수가 없는 문제가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 공정 중 웨이퍼의 표면에 흡착되거나 잔류하는 이온성 오염물을 측정하기 위한 것으로서, 웨이퍼가 기상분해되지 않은 상태로 스캔 스테이지 상에 로딩되어 웨이퍼 표면 스캔이 이루어지게 됨에 따라, 포집된 이온성 오염물질의 정확한 분석이 가능한 장점이 있다.
상기한 바와 같은 구성들을 포함하여 이루어지는 이온성 오염물 측정 장치를 이용하여, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 측정 방법은 크게 웨이퍼 로딩 단계(S100), 스캔 및 포집 단계(S200) 및 이온성분 측정 단계(S300)를 포함하여 이루어진다.
웨이퍼 로딩 단계(S100)는 챔버 내로 반입된 웨이퍼(w)가 기상분해되지 않은 상태로 스캔 스테이지(210) 상에 로딩되는 단계이다. 이어지는, 스캔 및 포집 단계(S200)는 스캔 노즐(220)이 구비된 웨이퍼 스캐닝부(200)에 의해 상기 웨이퍼 상의 이온성 오염물이 스캔 및 포집되는 단계이며, 마지막 이온성분 측정 단계(S300)는 분석부(300)에 의해 상기 샘플 용액에 포함된 이온성분이 측정되는 단계이다.
상기한 단계들로 이루어지는 본 발명의 일실시예에 따른 측정 방법은 측정 장치의 세부적인 구성들을 설명하면서 함께 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 스캐닝부(200)의 동작을 간략히 도시한 단면도이다. 웨이퍼 스캐닝부(200)는, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 얼라인기(aligner)(미도시), 스캔 스테이지(210), 스캔 노즐(220) 및 스캐닝 암(230)을 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 도면에 도시하지는 않았으나 상기 얼라인기는 웨이퍼가 스캔 스테이지(210) 상에 로딩되기 전 웨이퍼가 로딩될 위치를 정렬하는 구성으로, 필요에 따라 선택적으로 적용될 수 있다.
또한, 스캔 스테이지(210)는 위치가 정렬된 웨이퍼(w)가 로딩될 수 있도록 상면이 평평하게 형성되며, 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 구성된다. 즉, 상기 웨이퍼 로딩 단계(S100)에서 얼라인기에 의해 웨이퍼(w)의 위치가 정렬된 후 스캔 스테이지(210) 상에 웨이퍼(w)가 놓여짐으로써 이후 동일한 위치에 대해 스캐닝이 이루어 질 수 있다.
또한, 스캔 노즐(220)은 노즐 팁(222)에 물방울 형태로 형성된 스캔 용액이 상기 웨이퍼(w)의 표면에 접촉된 상태로 상기 웨이퍼(w)를 스캔하는 구성으로, 스캔 용액이 유입되고 스캐닝이 완료된 용액이 외부로 배출되도록 하는 유로(221)가 형성된다. 이때, 스캔 용액이 노즐 팁(222)에 맺혀있도록 하기 위해 흡입펌프 등이 이용될 수 있다. 또한 노즐 팁(222)의 둘레부에서 웨이퍼(w) 표면 측으로 오염성이 없는 가스를 분출함으로써, 스캐닝 시에 표면과의 마찰로 인한 물방울 터짐이나 형상 변화 방지하고 물방울이 지속적으로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
노즐팁의 형태는 다양하게 형성될 수 있으며, 물발울이 웨이퍼 스캐닝을 할 때 터지지 않도록 하는 구조에서 다양화 할 수 있다. 또한 스캐닝을 위해 용액을 주입할때와 스캐닝된 용액을 분석기로 이송할 때 유로를 다르게 할 수 있다.
스캔 용액은 물방울의 형태 또는 노즐 팁에 의해 형상이 결정될 수 있으며, 수 마이크로리터(μL)에서 수십 밀리리터(mL)까지 사용이 가능하다.
또한, 스캐닝 암(230)은 상기 스캔 노즐(220)을 X, Y, Z축 중 어느 하나 이상의 방향으로 이송하거나 회전시키도록 구성되며, 기둥축(231)을 기준으로 회전 가능하도록 이루어질 수 있다. 즉, 도시된 것처럼, 스캐닝 암(230)은 축을 기준으로 회전 가능하도록 형성되는 기둥축(231)과, 일단이 기둥축(231)에 결합되며 일정 길이로 형성되는 연장부(232)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 연장부(232)의 타단에는 장착 홀더가 구비되어 스캔 노즐(220)이 상기 홀더에 체결되거나 또는 분리될 수 있으며, 또는 연장부(232)와 스캔 노즐(220)이 일체로 형성될 수 있다. 또한, 연장부(232)는 길이방향으로 연장 가능하도록 형성될 수 있다. 즉, 상기한 구성들을 갖는 스캐닝 암(230)에 의해 스캔 노즐(220)이 이동 가능하여 웨이퍼의 전면을 스캔할 수 있게 된다. 또한 웨이퍼 스캔 스테이지와 노즐의 방향이 반대로 배치되어, 하부에 노즐이 있고, 상부에 웨이퍼 표면이 구성되어 스캐닝을 할 수 있다. 즉, 스캔 노즐이 하부, 스캔 스테이지가 상부로 구성하고, 노즐과 웨이퍼가 수직을 이루어 스캐닝 할 수도 있다.
이하, 도 3(b)을 참고하여 웨이퍼(w) 표면의 이온성분을 스캔하는 스캔 및 포집 단계(S200)의 일실시예를 상세히 설명한다. 스캐닝 암(230)은 스캔 노즐(220)을 이송하여 노즐 팁(222)이 웨이퍼(w)의 중앙에 근접 위치되도록 한다. 이때 스캔 노즐(220)의 노즐축은 웨이퍼(w) 평면에 대해 수직인 상태이다. 이후, 스캔 노즐(220)에 형성된 유로(221)를 통해 스캔 용액이 공급되며, 공급된 스캔 용액이 노즐 팁(222) 부분에 물방울 형태로 응집되어 웨이퍼(w) 표면과 접촉하게 된다.
이 상태에서 스캔 스테이지(210)가 중심점을 기준으로 서서히 회전하게 되고 스캔 용액과 접촉된 웨이퍼(w) 표면의 이온성분은 스캔 용액으로 흡수된다. 한 바퀴 회전이 완료되면 스캐닝 암(230)의 기둥축(231)이 소정 각도로 회전하고 다시 스캔 스테이지(210)가 한 바퀴 회전하는 과정을 반복하여, 웨이퍼(w)의 가장자리 부분까지 스캔이 완료된다. 이때, 스캔 용액으로 웨이퍼(w)를 스캔한 샘플 용액은 유로(221)를 통해 분석부(300)로 이송된다.
이상으로, 웨이퍼의 상측 표면을 스캔하여 이온성분을 포집하는 과정에 대해 설명하였으며, 이하 웨이퍼의 표면 중 측면과 후면을 스캔하는 과정에 대해 설명한다.
웨이퍼의 측면과 후면의 경우 웨이퍼 상측 표면의 오염물질과 같이 직접적인 불량 원인으로 작용하지는 않지만, cross-contamination의 원인으로 작용하게 된다. 즉, 챔버(100) 내부 오염, 이송로봇의 접촉 부분 오염 등을 야기하여, 이후 측정되는 웨이퍼에 대해 또 다른 오염원으로 작용하게 됨에 따라, 본 발명의 일실시예에서는 웨이퍼 상측 표면 스캐닝 후 웨이퍼의 측면과 후면도 스캐닝하는 것이다.
도 4는 웨이퍼 스캐닝부(200)가 웨이퍼의 측면을 스캐닝하는 과정을 도시한 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 웨이퍼 상면 스캔 시 스캔 노즐(220)은 수직한 상태인 것이 바람직하나, 웨이퍼의 측면을 스캔할 경우에는 스캐닝 암(230)이 스캔 노즐(220)의 노즐 축과 웨이퍼 평면이 수평하도록, 웨이퍼(w) 또는 스캔 노즐(220)을 방향 전환시키는 것이 바람직하다.
즉, 도 4(a)와 같이 웨이퍼(w)를 90도 회전시켜 수직하게 위치시키거나, 도 4(b)와 같이 스캔 노즐을 90도 회전시켜 수평하게 위치시킴으로써, 상술한 것처럼 스캔 노즐(220)의 노즐 축과 웨이퍼 평면이 수평하도록 하여, 노즐 팁(222)의 물방울이 웨이퍼 측면에 접촉되도록 하는 것이다.
만약, 웨이퍼 상면 측정 시와 동일하게 웨이퍼 평면과 노즐 축이 수직한 상태에서 측면 스캔을 진행할 경우, 노즐 팁(222) 부분이 웨이퍼와 접촉되어 물방울이 터지거나 웨이퍼가 손상될 수 있다. 이러한 문제를 감안하여, 도 4에 도시된 것처럼, 스캔 노즐(220)과 웨이퍼를 배치시킨 후 웨이퍼 측면 스캔을 수행하는 것이다.
스캐닝 노즐과 분석기 사이에는 유로들을 연통하여 하나의 흐름을 형성할 수 있으나, 도 15에서와 같이 스캐닝 노즐을 통해 스캐닝된 용액을 다른 저장소에 토출한 후 저장소에 저장된 용액을 분석부로 이송하여 분석할 수 있다.
또한, 도면상에 나타내지는 않았으나, 웨이퍼 후면에 존재하는 이온성 오염물질 스캔 및 포집 과정의 일예를 설명하면, 이송로봇을 이용하여 스캔 스테이지(210) 상에 로딩된 웨이퍼(w)의 양단을 잡고 일정 높이로 들어올린 후 웨이퍼를 상하 반전시킨다. 이후 웨이퍼를 그대로 스캔 스테이지(210) 상에 재로딩시킨 후 웨이퍼의 후면 스캔을 진행하고, 이를 통해 오염물질 측정시스템을 구성할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 웨이퍼를 상하 반전시키는 다양한 장치 및 방법을 이용할 수도 있음은 물론이다. 이후 후면 스캔 과정은 앞서 설명한 웨이퍼의 상면 측정 과정과 동일하다.
이와 같이, 상면뿐만 아니라, 측면 및 후면까지 스캔이 완료된 웨이퍼(w)는 이송로봇이나 작업자에 의해 이송되어 언로딩되거나 별도로 구비된 웨이퍼 카세트(미도시)에서 대기한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 측정 방법은 스캔 및 포집 단계(S200) 이후에 상기 이온성분 측정 단계(S300)와 별도로 스캔 노즐(220)을 세정하는 단계(S400)가 더 수행될 수 있다.
이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 측정 장치는 노즐 세정부(400)를 더 포함하여 이루어진다. 노즐 세정부(400)는 챔버(100) 내에 구비되어 스캔 노즐(220)에 포집된 샘플 용액이 분석부(300)로 이송되면 스캔 노즐(220)을 세정하는 역할을 하는 구성이다. 스캔 노즐(220)은 이온성 오염물질이 포함된 샘플 용액이 유동하는 과정에서 오염되므로, 스캐닝 공정이 완료되면 스캐닝 암(230)이 스캔 노즐(220)을 노즐 세정부(400)로 이동시킨다.
이때, 스캐닝 암(230)의 기둥축(231)이 회전함에 따른 연장부(232)의 회전 반경 내에 노즐 세정부(400)가 위치되는 것이 바람직하다. 또는 XYZ 축의 움직임 내에 세정부가 위치하는 것이 바람직하다.
노즐 세정부(400)는 스캔 노즐(220)이 수용되는 세정 용기(410)를 포함하고, 세정 용기(410)에는 세정 용액이 배수(drain)되는 유로(420)가 적절한 위치에 형성될 수 있다.
도 5는 스캔 노즐(220)을 세정하는 세정 단계(S400)에서의 몇 가지 세정 방법을 도시한 것으로, 먼저 도 5(a)와 같이 세정 용기(410) 내에 초순수 등의 세정 용액이 채워지며, 초음파 발생기(430)를 이용하여 세정 용액에 초음파가 가해짐으로써 스캔 노즐(220)이 세정될 수 있다.
또한, 도 5(b)와 같이 세정 용기(410) 내에 스캔 노즐(220)이 수용되면 세정 용기(410) 내로 초순수를 공급(분사) 및 배수하는 과정을 반복할 수 있으며, 도 45(c)와 같이 N2 와 같이 오염성 없는 가스를 이용한 버블러(440)를 이용하여 스캔 노즐(220)을 세정할 수 있다. 이때, 상기한 과정들은 주기적 또는 연속적으로 수회 반복될 수 있으며, 세정이 완료되면 오염이 없는 불활성 가스로 건조시킬 수 있도록 건조 장치(미도시)가 더 구비될 수 있다. 또한, 필요에 따라서 세정액은 자동 분석되어 오염도 관리를 할 수 있다.
아울러, 필요에 따라 세정 공정 이후, 스캐닝 암(230)은 제어부에 의해 웨이퍼 스캐닝을 위한 이동 명령을 받기 전까지 스캔 노즐(220)을 노즐 세정부(400)에서 대기시킨다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 측정 방법의 마지막 단계인 이온성분 측정 단계(S300)는 이온성분 측정 및 분석을 목적으로 하므로, 이온 크로마토그래피(IC; Ion Chromatography) 또는 이온 크로마토그래피 - 질량 분석법(IC-MS; Ion Chromatography - Mass Spectrometry)의 분석 방법을 적용할 수 있다.
이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 분석부(300)는 크게 유입유로(301), 시료주입밸브(310), 시료주입펌프(320), 컬럼(330), 서프레서(340)(suppressor) 및 검출부(350)를 포함하여 이루어질 수 있다.
앞서, 웨이퍼 스캐닝이 완료된 스캔 용액은 펌프에 의해 흡입되어 유입유로(301)로 이송된다. 유입유로(301)는 표준용액 주입부(20)와 연통되어 상기 샘플 용액뿐만 아니라 캘리브레이션을 위한 표준 용액이 이송되기도 한다. 즉, 분석부(300)에 의해 수행되는 이온성분 측정 단계(S300)는 이온들이 분리되어 검출되는 시간(피크 발생 시간)을 미리 설정해놓은 검출 시간과 비교함으로써 성분을 파악하는 것으로, 사전에 성분을 이미 알고 있는 표준 용액을 이용하여 기준이 되는 성분 별 검출 시간을 미리 설정해놓는 과정인 캘리브레이션이 수행되어야 한다.
이때, 본 발명에서는 캘리브레이션을 위한 표준 용액이 이동되는 경로와 측정을 위한 샘플 용액이 이동되는 경로가 동일하다. 따라서, 캘리브레이션 조건과 분석 조건이 동일함에 따라 캘리브레이션의 미세 오차를 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 시료주입밸브(310)는 용리액, 및 상기 유입유로(301)로 유입되는 표준 용액 또는 샘플 용액 중 어느 하나의 시료가 주입되는 샘플루프(311)를 포함하며, 포지션 제어 명령에 따라 샘플루프(311)와 연결되는 유로가 전환된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 로딩 포지션(loading position)인 경우에는 유입유로(301) 유입되는 시료가 샘플루프(311)를 경유하여 시료주입펌프(320)로 이어지게 되는 경로이며, 인젝션 포지션(injection position)인 경우에는 용리액이 샘플루프(311)를 경유하여 컬럼(330)으로 이송될 수 있는 경로이다.
시료주입펌프(320)는 샘플 용액(시료) 또는 표준 용액을 이송(로딩 또는 드레인)하거나 샘플루프(311)에 주입시키는 역할을 한다.
컬럼(330)은 시료주입밸브(310)로부터 시료가 주입되어 상기 시료 내 성분들의 분리가 일어나는 구성이다. 구체적으로, 시료주입펌프(320)의 로딩 동작에 의해 샘플루프(311)에 시료가 주입되면, 시료주입밸브(310)가 인젝션 포지션으로 전환되고 용리액 주입에 의해 샘플루프(311) 내 시료가 컬럼(330)으로 주입되어 시료의 분리가 일어나게 된다.
또한, 서프레서(340)는 시료의 바탕값의 전도도를 낮추어주는 구성이며, 서프레서(340)를 통과한 시료는 검출기(350)에서 이온성분이 검출되게 된다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 이온성분 측정 단계(S300)의 제 1실시예를 상세히 설명한다. 이때, 이온성분 측정 단계는 총 4단계를 포함하여 이루어진다.
먼저, 1-1단계는 시료주입밸브(310)가 로딩 포지션일 때, 시료주입펌프(320)의 로딩 동작에 의해 유입유로(301)로부터 샘플 용액(시료)이 시료주입펌프(320) 쪽으로 이동됨에 따라 시료가 샘플루프(311)에 채워진다. 이어서, 1-2단계에서 제어부에 의해 시료주입밸브(310)의 포지션이 인젝션 포지션으로 전환되며, 용리액주입펌프(10)에 의해 용리액이 시료주입밸브(310)로 주입됨에 따라 샘플루프(311) 내의 시료가 컬럼(330)으로 이송되어 시료의 분리가 일어난다.
1-3단계는 서프레서(340)에 의해 상기 시료의 바탕값의 전도도가 낮추어지며, 마지막 1-4단계에서는 검출부(350)에서 서프레서(340)를 통과한 시료에 포함된 이온성 오염물질이 검출된다. 이때, 검출 방법은 상술한 바와 같이, 시료에 포함된 성분들의 검출시간(피크 발생 시간)과 캘리브레이션 시 설정해놓은 성분 별 기준 검출 시간과 비교함으로써, 샘플 용액에 포함된 이온성 오염물질의 성분들을 검출한다.
이때, 도면상에는 유입유로(301)가 2개의 라인으로 분기되어 시료주입밸브(310), 컬럼(330), 서프레서(340), 검출부(350)가 각각 2개씩 구비되는 멀티 채널 분석부(필요에 따라 시료주입펌프(320)도 각각 구비 가능)를 도시하였으나, 각 구성이 1개씩 구비되는 싱글 채널로도 구성될 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 이온성분 측정 단계(S300)의 제 2실시예를 도시한 것이다. 본 발명의 제 2실시예에 따른 측정 방법은 시료의 측정 및 분석과 함께, 자동시료보관이 가능하도록 하는 것으로, 이를 위해 도시된 바와 같이 분석부(300)가 딜레이 코일(360) 및 시료저장소(370)를 더 포함하여 이루어진다.
딜레이 코일(360)은 시료주입펌프(320)의 로딩 동작에 의해 유입유로(301)로부터 로딩되는 샘플 용액이 일정량 채워지는 구성으로, 시료주입밸브(310)와 상기 시료주입펌프(320) 사이의 유로에 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 딜레이 코일(360)은 유로상의 시료를 보관할 수 있도록 하는 구성을 의미하는 것으로, 유체가 유동하는 유로 자체가 딜레이 코일의 역할을 할 수 있으며, 또는 유로 상에 설치된 별도의 유로 보관 챔버나 코일일 수도 있다.
시료저장소(370)는 유입유로(301) 또는 유입유로(301)와 딜레이 코일(360) 전단부 사이의 유로와 연통되어 구비되며, 밸브에 의해 개폐된다. 상기 밸브가 개방되면 시료주입펌프(320)의 드레인 동작에 의해 상기 딜레이 코일(360)에 저장되어 있던 샘플 용액이 드레인되어 저장되어 진다.
도 6을 참조하여, 본 발명의 제 2실시예(시료자동보관)에 따른 이온성분 측정 단계를 순서대로 설명한다.
먼저, 1단계에서 유입유로(301)를 통해 웨이퍼 스캐닝부(200)로부터 유입되는 샘플 용액이 시료주입펌프(320)의 로딩 동작에 의해 딜레이 코일(360)로 로딩된다(1번 화살표). 이어지는 2단계에서는 시료저장소(370) 전단의 밸브가 개방되고, 시료주입펌프(320)의 드레인 동작에 의해 딜레이 코일(360)에 채워진 샘플 용액이 시료저장소(370)로 유입되어 저장된다.
이때, 도시된 바와 같이, 분석부가 멀티 채널로 구성되는 경우, 각 채널 별로 시료저장소(370)가 구비될 수 있으며, 딜레이 코일(360)에 저장된 샘플 용액을 두 개의 시료저장소(370)로 나누어 저장할 수 있다(2번, 3번 화살표).
또는 두 채널 중 한 채널의 시료저장소(370)에 저장된 시료를 시료주입펌프(320)로 로딩한 후 각 채널의 샘플루프(311)에 주입함으로써, 두 채널이 동일한 시료를 측정 및 분석하도록 할 수 있다.
이때, 딜레이 코일의 전단부에는 흐름제어밸브(380)가 구비되며, 흐름제어밸브(380)는 이방향 이상의 유체 흐름을 제어하는 밸브이다. 도면상에는 딜레이 코일의 전단부에 구비되었으나 딜레이 코일의 후단부 또는 전단부와 후단부 모두에 구비될 수 있는 등 시료주입밸브(310)와 시료주입펌프(320) 사이 유로에 적어도 한 개 이상 구비될 수 있다.
또한, 흐름제어밸브(380)는 배출유로(381)와도 연결되어, 필요에 따라 용액을 배출하는 것도 가능하다. 구체적으로, 배출유로(381)는 시료보관 또는 분석 이후, 샘플 용액이 유동했던 유로를 초순수나 고순도 가스 등을 이용하여 클리닝한 후 용액이나 가스를 배출하는 용도로 사용 가능하다.
마지막 3단계에서는 시료저장소(370)에 저장된 샘플 용액이 일정 시간 경과 후 분석되거나, 또는 작업자에 의해 회수되어 별도의 분석 장비로 분석되거나 타 용도로 사용된다.
즉, 본 발명의 제 2실시예에서는 웨이퍼에서 오염물질을 스캐닝 한 시료가 검출기의 고장과 같은 이유로 분석할 수 없는 조건이 되었을 때, 제어부가 상기 시료를 검출기 측으로 이송시키지 않고 시료저장소(370)에 자동 저장되도록 하는 것이다. 한번 웨이퍼를 스캐닝한 시료는 다시 획득할 수 없는 일회성 샘플이기 때문에 매우 중요하다. 따라서, 분석이 불가하거나 분석 조건이 틀어져 정확한 분석이 어려운 상황이 되면, 자동으로 시료를 보관하도록 함으로써, 데이터 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또는 작업자의 명령에 의해 시료가 자동 측정되지 않고 시료저장소(370)에 저장됨으로써, 분석부(300)에 의한 자동 측정 외 다른 분석기로 분석하거나, 타 용도로 시료를 사용하고자 할 경우에도 시료 샘플을 회수할 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 제 3실시예를 도시한 것으로, 본 발명의 제 3실시예는 상술한 제 2실시예와 마찬가지로 시료자동보관이 가능하도록 하되, 시료저장소(370)가 다수개 구비되어 원하는 시료저장소(370)에 시료 보관이 가능하도록 하며, 유로를 클리닝하는 방법까지 설명한다.
본 발명의 제 3실시예에 따른 측정 장치는 시료저장소(370) 또는 표준용액 주입부(20)가 각각 1개 이상 구비될 수 있다. 일예로 도 7에 도시된 바와 같이 시료저장소(370)가 다수개 구비되어, 웨이퍼의 고유 오염 특성이 유지되도록 웨이퍼 당 1개가 사용되어 웨이퍼 별 서로 다른 샘플 용액이 각각의 시료저장소(370)에 저장되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 도시된 것처럼, 표준용액 주입부(20) 또한 서로 다른 농도의 표준 용액 주입이 가능하도록 복수개 구비될 수 있으며, 표준용액 주입부(20)와 시료저장소(370)가 나란히 배치될 수 있다.
이때, 복수개의 표준용액 주입부(20) 및/또는 시료저장소(370) 사이에는 선택밸브(390)가 더 구비된다. 선택밸브(390)는 제어 신호를 받아 유입유로(301)의 중단부와, 다수개의 표준용액 주입부(20) 또는 시료저장소(370) 중 어느 하나를 선택적으로 연통시키는 역할을 한다.
일예로, 선택밸브(390)는 유입유로(301)의 중단부와 연통되는 고정유로(391), 고정유로(391) 상에 구비되는 단위 밸브(392), 및 단위 밸브(392)와 표준용액 주입부(20) 또는 상기 시료저장소(370) 중 선택된 어느 하나를 연통시키기 위해 XYZ축 중 1축 이상 자동 이동 가능하도록 설치되는 이동유로(393)를 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서, 단위 밸브(392)와 이동유로(393)를 제어함으로써, 원하는 표준용액 주입부(20) 또는 상기 시료저장소(370)를 선택할 수 있다.
일예로, 캘리브레이션을 위해 표준용액 주입이 필요한 경우, 이동유로(393)를 이동시켜 원하는 농도의 표준용액 주입부(20)와 연결하고, 해당 고정유로(391)에 구비된 단위 밸브(392)를 열어 표준용액을 시료주입밸브(310)로 유입시킬 수 있다.
그러나, 본 발명에서 선택밸브(390)는 상술한 바와 같이 하나의 유로와 복수개의 저장부 중 어느 하나를 선택적으로 연결하기 위한 것이면 제한없이 이용 가능하며, Solenoid Valve, Selection Valve, Auto Sampler 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 제 2실시예와 같이 시료저장소(370)와 표준용액 주입부(20)는 개별적으로 위치되어 각각의 밸브를 통해 제어될 수 있음은 물론이다.
한편, 본 발명에 있어서, 샘플 용액이 유동하게 될 유로 또는 샘플 용액이 유동된 이후의 유로가 클리닝되는 것이 바람직하다. 특히, 딜레이 코일(360)과 시료저장소(370)까지 연결되는 유로는 다른 이물이 존재하면 샘플 용액이 드레인되어 시료저장소(370)에 저장되는 과정에서 오염될 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 웨이퍼를 스캔한 샘플 용액을 로딩하기 전에, 샘플 용액이 유동하게 될 유로에 초순수 또는 고순도 가스를 주입하여 유동시킨 후 배출하여 유로를 클리닝하는 과정이 필요하다.
이를 위해 도시된 바와 같이, 흐름제어밸브(380)가 시료주입밸브(310)와 시료주입펌프(320) 사이에 위치되며, 초순수가 주입되는 초순수 주입부(30)와 연결되어 초순수 주입을 제어할 수 있다. 참고적으로, 초순수 대신 고순도 가스가 주입될 수도 있다.
구체적인 클리닝 예로서, 어느 하나의 시료저장소(370)에 초순수 또는 고순도 가스를 주입하고, 선택밸브(390)를 제어하여 해당 시료저장소(370)의 초순수 또는 고순도 가스를 시료주입펌프를 통해 로딩하여 흐름제어밸브(380)의 배출유로(381)로 버린다. 또는, 흐름제어밸브(380) 제어를 통해 초순수 주입부(30)로부터 초순수가 시료주입펌프(320)로 로딩된 이후 시료저장소(370)까지 드레인된다. 이때, 드레인된 용액(또는 가스)은 시료저장소(370) 옆의 드레인(drain) 포트로 버려진다. 이와 같은 과정을 통해 시료저장소(370)에 보관하려는 샘플 용액이 유동하는 라인이 미리 클리닝될 수 있다. 한편, 딜레이 코일은 시료를 흡입하기 위해 연통된 유로로서, 일반 유로로 대체될 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 시료저장소(370)와 딜레이 코일(360) 사이의 유로 외에도, 전체적인 측정 과정에서 샘플 용액이 유동하는 모든 경로가 클리닝되는 것이 바람직하다. 즉, 웨이퍼를 스캔한 이후 스캔 노즐로부터 유입유로를 통해 검출부까지의 샘플 용액이 유동하는 분석부의 모든 경로가 클리닝되는 것이다.
이하, 본 발명의 제 3실시예에 따른 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 방법(시료자동보관)을 도 7을 참고하여 전체적으로 간략히 설명한다.
먼저, 스캔 스테이지에 로딩된 웨이퍼의 표면이 스캔되어 이온성 오염물이 포집된다. 이와 별도로 시료주입펌프(320)에 의해 초순수 주입부(30)로부터 초순수가 로딩되어(고순도 가스도 가능) 선택된 시료저장소(370)까지 유로가 클리닝된다. 이후, 오염물이 포집된 시료가 시료주입펌프(320)의 로딩 동작에 의해 딜레이 코일(360)로 로딩되며, 선택밸브가 제어됨에 따라 시료저장소(370) 중 선택된 어느 하나가 개방된다. 이후 시료주입펌프(320)의 드레인 동작에 의해 딜레이 코일(360)에 채워진 샘플 용액이 연결된 시료저장소(370)로 유입되어 저장된다. 이후, 샘플 용액이 유동되었던 경로를 클리닝한 후, 새로운 웨이퍼가 로딩되어 상기한 과정이 반복될 수 있다.
한편, 상기 제 2실시예 및 제 3실시예에서 설명한 바와 같이 웨이퍼를 스캔한 샘플 용액을 시료저장소(370)에 자동 보관할 수도 있지만, 상기 제 1실시예와 같이 시료주입펌프(320)에 의해 로딩되어 딜레이 코일(360)에 채워진 시료를 샘플루프(311)로 주입하여 컬럼(330), 서프레서(340) 및 검출부(250)에 의해 시료에 함유된 이온성분이 측정, 및 분석되도록 할 수도 있음은 물론이다.
따라서, 도 6 또는 7에 도시된 분석부(300)의 구성을 이용하여, 이온성분 측정 단계와 별도로 시료 보관 단계가 더 수행될 수 있다. 시료 보관 단계는 시료의 이온성분을 측정한 후 딜레이 코일(360)에 시료가 남아있다면, 남아있는 시료를 필요에 따라 시료저장소(370)에 보관하도록 하거나, 또는 이온성분 측정 이전에 딜레이 코일(360)의 시료 중 일정량의 시료를 시료저장소(370)에 보관하도록 하는 단계이다. 혹시 분석 과정에서 오류가 발생하는 경우 등 다시 한 번 동일한 시료를 측정할 필요가 있을 때, 저장된 시료를 이용할 수 있을 것이다.
한편, 딜레이 코일이 연결 유로로 사용되며, 시료를 딜레이 코일에 가두는 방식 이외에 실린지 펌프(320b)로 시료를 주입하여 시료저장소(370)에 로딩하여 시료를 보관하거나, 시료를 주입한 후 시료주입밸브(310)를 통해 샘플루프에 바로 시료를 주입할 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 제 3실시예와 유사하되, 분석부(300)의 구성이 다소 차이가 있는 것으로, 도 8을 참조하여 본 발명의 이온성분 측정 단계(S300)의 제 4실시예를 설명한다.
먼저, 분석부(300)의 시료주입펌프(320)가 도시된 바와 같이 제 1시료주입펌프(320a), 제 2시료주입펌프(320b)로 이루어질 수 있다. 제 1시료주입펌프(320a)는 앞선 실시예들과 동일하게 유입유로(301) 내의 유체가 시료주입밸브(310)를 통과하여 로딩될 수 있도록 구비된다.
또한, 제 2시료주입펌프(320b)는 유입유로(301)의 중단부와 연통되어, 유입유로(301) 내의 유체가 곧바로 로딩될 수 있도록 연결된다.
아울러, 유입유로(310)와 제 2시료주입펌프(320b) 사이에는 시료저장소(370)와 연결된 선택밸브(390)가 구비되어 시료의 자동 보관이 가능하도록 할 수 있으며, 이 경우 선택밸브(390)와 제 2시료주입펌프(320b) 사이에 딜레이 코일(360)이 구비되는 것이 바람직하다.
딜레이 코일은 연결 유로일 수 있으며, 시료주입펌프(320)로 자동 보관 시료를 로딩한 후 시료주입밸브(310)에 시료를 주입할 수 있으며, 이때 시료를 로딩한 이후 다음 시료 분석을 위해 시료주입펌프를 초순수로 세정하는 것이 바람직하다.
즉, 웨이퍼를 스캔한 시료가 유입유로(301)를 통해 유입되면 제 1실시예와 동일하게 제 1시료주입펌프(320a)의 로딩 동작에 의해 샘플루프(311)에 시료가 채워지며, 최종적으로 검출부(350)에 의해 이온성분을 검출할 수 있다. 또는 시료를 자동 보관하고자 할 경우, 제 2시료주입펌프(320b)에 의해 유입유로(301)로 유입된 시료가 딜레이 코일(360)로 로딩되고, 선택밸브(390)가 제어되어 원하는 시료저장소(370)가 개방되면 딜레이 코일(360)의 시료가 드레인되어 선택된 시료저장소(370)에 저장된다.
또한, 도 8에 도시된 것처럼 유입유로(310)와 제 2시료주입펌프(320b) 사이에 상술한 흐름제어밸브(380b)가 구비되어, 시료를 로딩하거나, 초순수 또는 N2를 유입시켜 유로 클리닝에 이용할 수 있으며, 유체를 배출(waste)(381b)하도록 할 수 있다(도 10도 동일).
도 9는 본 발명의 제 5실시예로서, 웨이퍼를 스캔한 시료가 유입유로(301)로 유입되면 제 2시료주입펌프(320b)에 의해 로딩/드레인되어 시료저장소(370)에 보관해둔다(도 9(a)). 이후, 별도의 유로(L)를 통해 시료저장소(370)에 저장된 시료를 시료주입밸브(310)로 주입하여 측정 및 분석되도록 하는 방법이다(도 9(b)).
이때, 도 9(b) 도시된 바와 같이, 상기 유로(L) 또한 다수의 시료저장소(370) 중 원하는 시료저장소(370)를 선택적으로 연결할 수 있도록 구성된다.
아울러, 도 10은 본 발명의 제 6실시예로서, 시료주입펌프(320)가 앞선 실시예들에서 설명한 제 2시료주입펌프(320b)로만 구성되며, 유입유로(301)와 제 2시료주입펌프(320b) 사이에 선택밸브(390) 및 딜레이 코일(360)이 차례로 구비된다.
도 10에 도시된 분석부(300)를 이용한 분석 방법을 간단히 설명하면, 유입유로(301)로 유입된 샘플 용액은 제 2시료주입펌프(320b)에 의해 딜레이 코일(360)로 로딩되며, 이후 드레인되어 시료주입밸브(310)로 주입되어 측정 및 분석될 수 있다. 이때, 제 2시료주입펌프(320b)의 시료 로딩시에는 시료주입밸브(310)의 전단부에 구비된 밸브(312)가 닫혀있는 상태이며, 분석을 위한 시료 드레인시에는 개방되어 시료가 딜레이 코일(360)로부터 시료주입밸브(310)의 샘플루프(311)에 채워진 후 배출유로(381a)로 버려진다. 이후 용리액이 주입되어 샘플루프(311)에 채워진 시료가 컬럼(330)으로 주입되어 분리되며, 전도도 바탕값이 낮추어진 후 검출부(350)에서 이온성분이 검출된다. 한편, 상기 밸브(312)의 위치는 시료주입밸브(310)의 전단부의 유입유로(301) 상에 설치될 수 있으나, 시료주입밸브(310)의 후단부 즉, 배출유로(381a)에 설치될 수도 있다.
또한, 딜레이 코일(360)에 채워진 시료는 선택밸브(390)의 제어를 통해 원하는 시료저장소(370)에 보관될 수 있으며, 이에 대한 동작 설명은 상술한 바와 동일하므로 생략한다. 한편 시료가 시료저장소(370)로 드레인되어 유입될 때에는 상기 밸브(312)는 닫혀있는 상태여야 한다.
이상으로, 시료의 분석 및 시료 자동 보관이 가능하도록 하는 분석부(300)의 다양한 구성 및 이온성분 측정 단계에 대해 설명하였다.
도 11은 본 발명의 이온성분 측정 단계(S300)의 제 7실시예를 도시한 것이다. 본 발명의 제 7실시예에 따른 측정 방법은 샘플 용액에 포집된 오염물질의 농도가 매우 높을 때, 일정 비율로 희석하여 측정하도록 하는 것이다. 이 경우, 도시된 바와 같이 분석부(300)가 제 1실시예에서의 구성에 딜레이 코일(360), 흐름제어밸브(380), 배출유로(381), 제 2배출유로(302) 및 초순수 주입부(30)를 더 포함하여 이루어진다.
딜레이 코일(360)은 시료주입밸브(310)와 시료주입펌프(380) 사이에 구비되며, 흐름제어밸브(380) 또한 시료주입밸브(310)와 시료주입펌프(380) 사이에 적어도 하나 이상 구비되며 배출유로(381)와도 연결된다. 또한, 초순수 주입부(30) 및 제 2배출유로(302)는 유입유로(301)와 연통되며, 각각 개폐밸브에 의해 개폐된다.
이하, 도 11을 참조하여 본 발명의 제 7실시예(시료 희석)에 따른 이온성분 측정 단계를 순서대로 설명하며, 총 8단계로 이루어질 수 있다.
먼저, 1단계에서 초순수 주입부(30)로부터 초순수가 시료주입펌프(320)의 로딩 동작에 의해 초순수가 딜레이 코일(360)로 로딩된다. 이때, 딜레이 코일(360)에 상기 초순수가 일정량 로딩되면 이어지는 2단계에서 초순수 주입부(30)의 개폐밸브가 닫히고, 시료주입펌프(320)에 의해 웨이퍼 스캐닝부(200)로부터 샘플 용액이 초순수에 이어서 로딩되어 딜레이 코일(360)의 나머지 영역과 상기 샘플루프(311)까지 채워지게 된다. 즉, 도면에 도시된 것처럼, 딜레이 코일(360)을 반시계방향으로 90도 회전시켰을 때, 앞부분(A)은 샘플 용액이 뒷부분은 초순수(B)가 채워져있는 상태가 된다.
이후, 3단계에서는 흐름제어밸브(380)가 제어되어 배출유로(381)가 열리고, 시료주입펌프(320)가 드레인 동작으로 전환되어, 딜레이 코일(360)의 일부 용액이 배출유로(381)로 배출된 후 배출유로(381)가 닫히게 된다.
이어지는 4단계에서 시료주입펌프(320)의 드레인 동작에 의해 샘플루프(311) 상에 초순수와 샘플 용액이 일정 비율로 채워지게 된다. 즉, 이전 3단계에서 흐름제어밸브(380)의 하측 일부 용액(A zone)이 배출된 후 배출유로(381)가 닫히면, 딜레이 코일(360)의 남은 용액(B zone)은 초순수이며, 흐름제어밸브(380)의 상측 유로에는 샘플 용액이 채워져 있는 상태가 된다. 따라서, 시료주입펌프(320)의 드레인 동작을 제어하면 샘플루프(311) 상에 초순수와 샘플 용액을 원하는 비율로 채울 수 있게 된다(C~D). 이때, 상기 2단계에서 유입유로(301)와 시료주입밸브(310) 상에 채워진 샘플 용액은 드레인되어 상기 제 2배출유로(302)를 통해 배출된다.
이어지는 5단계는 샘플루프(311) 내의 시료가 용리액이 주입됨에 따라 컬럼(330)으로 이송되어 분리되는 단계이며, 6단계에서 서프레서(340)에 의해 상기 시료의 바탕값의 전도도가 낮추어진 후 7단계에서 시료에 포함된 이온성분이 검출된다.
마지막으로, 8단계에서는 상기 7단계에서 검출된 결과에 상기 4단계에서의 희석 비율을 반영하여 검출 결과를 보정함으로써, 최종적으로 샘플 용액의 이온성 오염물질의 성분 및 농도를 측정할 수 있게 된다.
또 다른 희석 방법의 예로, 앞서 설명한 시료저장소(370)를 희석용 용기로서 사용하는 방법도 있다. 즉, 도 6 내지 10과 같이 시료저장소(370)를 구비하고, 시료저장소(370)에 일정량의 초순수와 샘플 시료를 각각 원하는 비율로 주입하여 희석한다. 이후, 시료저장소(370)의 희석된 시료는 앞서 설명한 다른 실시예들과 동일하게 측정 및 분석되며, 최종적으로 희석 비율을 반영하여 검출 결과가 보정된다.
한편, 희석을 위해 시료저장소(370)에 초순수를 주입할 때, 초순수를 정량 공급할 수 있도록 하는 장치(미도시)를 별도로 설치하거나, 도 7 내지 10과 같이 초순수 및 시료를 각각 시료주입펌프(320) 또는 딜레이 코일(360)을 이용하여 주입할 수 있으며, 이때 각 주입량은 미리 설정해놓은 희석 비율에 따라 자동 계산될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제 8실시예에 따른 이온성분 측정 과정을 도시한 것으로, 제 8실시예는 상기 제 7실시예와 반대로, 시료의 농도가 매우 낮은 경우 이를 농축시켜 분석하는 것이다. 과정이 비교적 간단하므로, 도 12를 참고하여 간략히 설명한다.
분석부(300)의 구성은 상기 제 1실시예(도 1)와 유사하되, 농축컬럼(331)이 더 포함된다. 즉, 샘플루프(311) 내의 샘플 용액을 컬럼(330)으로 이송하기 전에 농축컬럼(331)에서 농축시킨 후 시료의 분리를 위한 컬럼(330)으로 이송하는 것이다.
일반적으로, 반도체 공정의 경우 특정 공정을 수행했을 때 오염물질의 농도가 매우 높거나 낮음을 알 수 있으며, 또는 이전 측정 결과를 토대로 농도를 대략적으로 알 수도 있다.
따라서, 전술한 바와 같이 샘플 용액의 농도에 따라, 샘플 용액의 성분 및 농도 분석 전에 상기 샘플 용액을 초순수와 일정 비율로 섞어 희석한 후 상기 컬럼(330)으로 이송하거나, 상기 샘플 용액을 농축컬럼(331)에 주입하여 농축한 후 상기 컬럼(330)으로 이송한다. 이를 통해 보다 균일한 농도의 샘플 용액들이 측정되도록 함으로써 측정의 정확도를 높일 수 있으며, 농축 분석의 경우 극미량 오염까지도 측정할 수 있는 장점이 있다. 이후, 상술한 바와 같이 검출기(350)에서는 검출한 결과에 희석 또는 농축 비율을 반영하여 검출 결과를 보정하게 된다.
또한, 본 발명의 제 8실시예에 따른 오염물 측정 장치는 상기 분석부(300)의 소정 위치 별로 각종 센서들(미도시)이 구비되며, 제어부가 상기 센서들의 측정값 및 검출기의 이전 측정 결과를 바탕으로 각종 파라미터를 모니터링할 수 있다. 이때, 파라미터 중 적어도 어느 하나가 설정된 기준값을 벗어나는 경우에는 웨이퍼를 스캔하지 않고 로드 포트로 복귀시키거나 또는 웨이퍼를 스캔하여 포집한 샘플 용액을 분석하지 않고 자동 보관하도록 각 장치를 제어하게 된다.
이때, 상기 파라미터는 펌프 압력, 전도도 바탕값, 이온들의 검출시간, 매트릭스 피크의 검출시간, 상기 시료주입밸브(310)의 포지션, 상기 컬럼(330)의 온도, 상기 검출기의 온도, 시료 이송 센서의 측정값, 시료 주입 펌프의 포지션 중 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
참고로, 매트릭스 피크란 매트릭스 성분에 의해 검출되는 피크를 의미한다. 이온 크로마토그래피 기반의 시료 측정 장치를 이용할 때, 초순수에 여러 성분들이 이온 상태로 녹아있는 용액을 표준물질(샘플시료도 동일)으로 사용하는 경우 초순수가 매트릭스 성분이 된다. 초순수는 이온이 제거된 용액이므로 전도도가 낮아 이를 측정하면 역피크(Negative peak)가 발생되게 되며 이를 매트릭스 피크라 한다. 참고로, 매트릭스 피크는 성상에 따라 Positive peak, Negative peak가 될 수 있다.
상기 파라미터 중 이온들의 검출시간을 모니터링 하는 경우를 예로 들면, 이전 웨이퍼를 스캔한 샘플 용액이 측정되어, 검출부(350)에서 이온들의 검출시간을 기준 검출시간과 비교하였는데, 오차 범위를 벗어나는 경우 다음 웨이퍼 스캔을 하지 않거나, 또는 스캔 후 샘플 용액을 측정하지 않고 대기시키는 것이다. 이후 캘리브레이션을 다시 수행하거나 장비의 고장을 분석한 이후 측정을 계속 진행할 수 있다.
상술한 측정 장치를 이용하여, 본 발명의 제 6실시예에 따른 오염물 측정 방법은 모니터링 단계를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
도 13 및 14는 본 발명의 파라미터 모니터링 과정을 나타낸 플로우차트이다.
본 발명의 제 9실시예에 따른 오염물 측정 방법은 다른 실시예들과 동일하게 웨이퍼 로딩 단계(S100'), 스캔 및 포집 단계(S300') 및 이온성분 측정 단계(S400')를 포함하되, 도 13에 도시된 것처럼 상기 웨이퍼 로딩 단계(S100') 이후, 제어부에 의해 상기 각종 센서들의 측정값 및 상기 분석부(300)의 이전 측정 결과를 바탕으로 각종 파라미터가 모니터링되는 1차 모니터링 단계(S200')를 더 포함하여 이루어진다.
1차 모니터링 단계에서 파라미터 중 적어도 어느 하나가 설정된 기준값을 벗어나는 경우 로딩된 웨이퍼를 스캔하지 않고 로드 포트로 복귀시키거나 반출시킨다. 또는 경우에 따라 웨이퍼를 스캔하여 샘플 용액을 포집하고(웨이퍼 스캔과 관련된 파라미터들이 설정된 기준값 이내일 때), 포집한 용액을 측정 및 분석하지 않고 시료저장소로 자동 이송하여 보관한다.
또한, 설정된 기준값을 벗어나지 않는 경우에는 특이사항 없이 다음 단계를 수행하도록 하여 웨이퍼 스캔 및 포집, 분석부에 의한 이온성분 측정 및 분석이 이루어질 수 있다.
또한, 도 14에 도시된 측정 방법에서는, 상기 1차 모니터링 단계와 더불어 2차 모니터링 단계를 더 포함한다. 즉, 웨이퍼 로딩 단계(S100''), 1차 모니터링 단계(S200''), 스캔 및 포집 단계(S300'') 및 이온성분 측정 단계(S500')를 포함하되, 스캔 및 포집 단계(S300'') 이후 제어부에 의해 상술한 1차 모니터링 단계(S200')와 동일한 방법으로 파라미터가 모니터링되는 2차 모니터링 단계(S400'')를 더 포함하는 것이다.
2차 모니터링 단계에서도 파라미터들 중 적어도 어느 하나가 설정된 기준값을 벗어나는 경우 상기 스캔 및 포집 단계에서 이미 오염물질이 포집된 샘플 용액을 분석하지 않고 별도로 보관하거나 대기시키며, 설정된 기준값을 벗어나지 않는 경우 다음 단계를 이어서 수행하도록 한다.
본 발명의 오염물 측정 장치 및 방법은 종래의 웨이퍼 표면의 금속성 오염물질을 분석하는 장치와 달리 이온성 오염물을 측정 및 분석하기 위한 목적으로 안출된 것이다. 상술한 바와 같이, 반도체 공정 중에는 공정 시 사용되는 케미컬로부터 또는 공기 중으로부터 NH4+, Cl-와 같은 이온성 오염물질이 웨이퍼 표면에 잔류하게 된다. 그러나, 종래의 금속성 오염물 분석 장치는 기상분해 유닛 등을 통해 웨이퍼 표면의 산화막을 제거하게 됨에 따라, 상술한 바와 같이 이온성 오염물을 측정하기에는 부적합한 문제가 있었다.
본 발명은 기상분해 유닛을 구비하지 않으며, 이온성분을 분석할 수 있는 분석부(300)를 구비함으로써, 웨이퍼 표면에 존재하는 이온성 오염물질을 측정할 수 있는 장점이 있다. 즉, 거의 실시간으로 오염물질 모니터링이 가능함에 따라, 반도체 디바이스의 불량을 줄여 생산 수율을 매우 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
[부호의 설명]
w : 웨이퍼
10 : 용리액주입펌프 20 : 표준용액 주입부
30 : 초순수 주입부
100 : 챔버 200 : 웨이퍼 스캐닝부
210 : 스캔 스테이지 220 : 스캔 노즐
221 : 유로 222 : 노즐 팁
230 : 스캐닝 암 231 : 기둥축
232 : 연장부
300 : 분석부 301 : 유입유로
302 : 배출유로 310 : 시료주입밸브
311 : 샘플루프 320 : 시료주입펌프
330 : 컬럼 331 : 농축컬럼
340 : 서프레서 350 : 검출부
360 : 딜레이 코일 370 : 시료저장소
380 : 흐름제어밸브 381 : 배출유로(waste)
390 : 선택밸브 391 : 고정유로
392 : 단위 밸브 393 : 이동유로
400 : 노즐 세정부 410 : 세정 용기
420 : 배수유로 430 : 초음파 발생기
440 : N2 버블러
본 발명은 반도체 소자의 생산 공정에서 웨이퍼 표면의 오염물질을 모니터링 하기 위해 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 반도체 공정 중 웨이퍼의 표면에 흡착되거나 잔류하는 이온성 오염물을 측정하기 위한 장치에 있어서,
    상부에 상기 웨이퍼가 기상분해되지 않은 상태로 로딩되는 스캔 스테이지를 포함하며, 상기 웨이퍼가 로딩되면 스캔 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼 표면의 이온성 오염물을 스캔 및 포집하는 웨이퍼 스캐닝부; 및
    캘리브레이션을 위한 표준 용액 또는 샘플 용액이 유입되는 유입유로와, 용리액, 및 상기 표준 용액 또는 상기 샘플 용액 중 어느 하나의 시료가 주입되는 샘플루프를 포함하는 시료주입밸브와, 상기 시료 또는 표준 용액을 이송하거나 상기 샘플루프에 주입하는 시료주입펌프와, 상기 시료주입밸브로부터 시료가 주입되어 상기 시료 내 성분들의 분리가 일어나는 컬럼와, 상기 시료의 바탕값의 전도도를 낮추어주는 서프레서와, 상기 서프레서를 통과한 시료에 포함된 이온성분을 검출하는 검출기 및 상기 웨이퍼 스캐닝부에 의해 포집된 샘플 용액에 포함된 이온성 오염물을 분석하는 분석부;를 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 스캐닝부는,
    노즐에 형성된 스캔 용액이 상기 웨이퍼의 표면에 접촉된 상태로 상기 웨이퍼 표면을 스캔하는 스캔 노즐; 및
    상기 스캔 노즐을 X, Y, Z축 방향 중 어느 하나 이상의 방향으로 이송하거나 회전시키는 스캐닝 암;
    을 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 웨이퍼 스캐닝부는,
    상기 웨이퍼의 위치를 정렬하는 얼라인기;를 더 포함하고,
    위치가 정렬된 웨이퍼를 상기 스캔 스테이지에 로딩하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 스캐닝부는,
    상기 웨이퍼의 측면에 존재하는 이온성 오염물질의 스캔 및 포집 시 노즐 축과 상기 웨이퍼 평면이 수평 또는 수직을 이루도록, 상기 웨이퍼 또는 상기 스캔 노즐의 방향이 전환되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 시료주입펌프의 로딩 동작에 의해 상기 유입유로부터 유입되는 샘플 용액이 일정량 채워지고 상기 시료주입펌프의 드레인 동작에 의해 저장되어 있던 샘플 용액이 유입되어 저장되는 시료저장소;
    를 더 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  6. 제 1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 스캔 노즐에 포집된 샘플 용액이 상기 분석부로 이송되면 상기 스캔 노즐을 세정하는 노즐 세정부;
    를 더 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  7. 제 1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 분석부는,
    실린지 펌프 및 유로를 클리닝 할 수 있도록 이방향 이상의 밸브를 더 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  8. 제 1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 시료주입펌프의 로딩 동작에 의해 상기 유입유로부터 유입되는 샘플 용액이 로딩 후 인젝터에 시료를 주입하는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  9. 제 1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 분석부는,
    이방향 이상의 유체 흐름을 제어하며, 상기 시료주입밸브와 상기 시료주입펌프 사이 유로에 적어도 한 개 이상 구비되는 흐름제어밸브;
    를 더 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  10. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 분석부에는,
    서로 다른 농도의 표준 용액 주입을 위해 복수개의 표준 용액 주입부가 구비되거나, 서로 다른 샘플 용액을 각각 저장하도록 복수개의 시료저장소가 구비되며,
    상기 측정 장치는,
    상기 유입유로의 중단부와, 상기 표준용액 주입부 또는 상기 시료저장소 중 어느 하나를 선택적으로 연통시키는 선택밸브;
    를 더 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  11. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 분석부의 소정 위치 별로 구비된 센서들의 측정값 및 상기 검출기의 이전 측정 결과를 바탕으로 각종 파라미터를 모니터링하며, 파라미터 중 적어도 어느 하나가 설정된 기준값을 벗어나는 경우 웨이퍼를 스캔하지 않고 로드 포트로 복귀시키거나 또는 웨이퍼를 스캔하여 포집한 샘플 용액을 분석하지 않고 자동 보관하도록 각 장치를 제어하는 제어부;
    를 더 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  12. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 샘플 용액의 농도에 따라, 상기 샘플 용액을 초순수와 일정 비율로 섞어 희석한 후 상기 컬럼으로 이송하거나, 상기 샘플 용액을 농축컬럼에 주입하여 농축한 후 상기 컬럼으로 이송하며,
    상기 검출기는,
    검출한 결과에 희석 또는 농축 비율을 반영하여 검출 결과를 보정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치.
  13. 로봇을 이용하여 FOUP 내의 웨이퍼를 자동으로 로딩하고,
    제1항 또는 제5항의 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 장치를 이용하여, 웨이퍼 표면의 이온성 오염물을 스캐닝 및 분석하는 오염물질 측정시스템.
  14. 반도체 공정 중 웨이퍼의 표면에 흡착되거나 잔류하는 이온성 오염물을 측정하기 위한 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼가 기상분해되지 않은 상태로 스캔 스테이지 상에 로딩되는 웨이퍼 로딩 단계;
    스캔 노즐이 구비된 웨이퍼 스캐닝부에 의해 상기 웨이퍼 상의 이온성 오염물이 스캔 및 포집되는 스캔 및 포집 단계; 및
    분석부에 의해 상기 샘플 용액에 포함된 이온성분이 측정되는 이온성분 측정 단계;
    를 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 스캔 및 포집 단계 이후,
    상기 스캔 노즐이 노즐 세정부로 이동되어 주기적 또는 연속적으로 세정된 후 대기하는 단계;
    를 더 포함하는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 스캔 및 포집 단계 이후,
    상기 분석부의 딜레이 코일에 채워진 시료가 선택된 시료저장소에 보관되는 시료 보관 단계;
    를 더 포함하는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 이온성분 측정 단계는,
    시료주입펌프에 의해 상기 유입유로로부터 유입되는 상기 샘플 용액이 딜레이 코일로 로딩되는 2-1단계;
    상기 시료주입펌프의 드레인 동작에 의해 상기 딜레이 코일에 채워진 샘플 용액이 상기 시료저장소로 유입되어 저장되는 2-2단계; 및
    상기 시료저장소에 저장된 샘플 용액이 상기 분석부에 의해 일정 시간 경과 후 측정 및 분석되거나, 회수되어 별도의 분석 장비에 의해 측정 및 분석되는 2-3단계;
    를 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 이온성분 측정 단계는,
    상기 시료주입펌프에 의해 초순수가 상기 시료주입펌프의 전단부에 구비된 딜레이 코일까지 로딩되는 3-1단계;
    상기 딜레이 코일에 상기 초순수가 일정량 로딩되면 상기 웨이퍼 스캐닝부로부터 상기 샘플 용액이 이어서 로딩되는 3-2단계;
    상기 시료주입펌프의 드레인 동작에 의해 상기 딜레이 코일의 일부 용액이 배출유로로 배출된 후 배출유로가 닫히는 3-3단계;
    상기 시료주입펌프의 드레인 동작에 의해 상기 샘플루프 상에 초순수와 샘플 용액이 일정 비율로 채워지는 3-4단계;
    상기 샘플루프 내의 시료가 용리액이 주입됨에 따라 상기 시료주입밸브로부터 컬럼으로 이송되어 분리되는 3-5단계;
    서프레서에 의해 상기 시료의 바탕값 전도도가 낮추어지는 3-6단계;
    상기 서프레서를 통과한 시료에 포함된 이온성분이 검출되는 3-7단계; 및
    상기 3-7단계에서 검출된 결과에 상기 3-4단계에서의 희석 비율이 반영되어 검출 결과가 보정되는 3-8단계;
    를 포함하여 이루어지는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 방법.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 웨이퍼 로딩 단계 이후,
    제어부에 의해 상기 분석부의 소정 위치 별로 구비된 센서들의 측정값 및 상기 분석부의 이전 측정 결과를 바탕으로 각종 파라미터가 모니터링되는 1차 모니터링 단계;를 더 포함하며,
    상기 1차 모니터링 단계는,
    상기 파라미터 중 적어도 어느 하나가 설정된 기준값을 벗어나는 경우 상기 웨이퍼를 스캔하지 않거나 상기 스캔 및 포집 단계를 수행하여 포집된 샘플 용액을 분석하지 않고 시료저장소로 자동 이송하여 보관하며, 설정된 기준값을 벗어나지 않는 경우 다음 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 스캔 및 포집 단계 이후,
    상기 제어부에 의해 상기 1차 모니터링 단계와 동일한 방법으로 상기 파라미터가 모니터링되는 2차 모니터링 단계;를 더 포함하며,
    상기 2차 모니터링 단계는,
    상기 파라미터 중 적어도 어느 하나가 설정된 기준값을 벗어나는 경우 상기 스캔 및 포집 단계에서 포집된 샘플 용액을 분석하지 않고 보관하도록 하며, 설정된 기준값을 벗어나지 않는 경우 다음 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면의 이온성 오염물 측정 방법.
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