KR20070058797A - Method of preparing to analyzing contamination of semiconductor wafer and apparatus using the same - Google Patents

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KR20070058797A KR1020050117524A KR20050117524A KR20070058797A KR 20070058797 A KR20070058797 A KR 20070058797A KR 1020050117524 A KR1020050117524 A KR 1020050117524A KR 20050117524 A KR20050117524 A KR 20050117524A KR 20070058797 A KR20070058797 A KR 20070058797A
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Abstract

A preprocessing method for contamination analysis of a semiconductor wafer and an apparatus using the same are provided to reduce a preprocessing time by automatically detecting a reaction end point of a hydrophilic thin film and a reaction gas. A semiconductor wafer(116) is mounted on a plate(114) installed in a vapor phase decomposition chamber(112). A reaction gas is introduced into a feed line connected to the vapor phase decomposition chamber to remove a hydrophilic thin film from a surface of the semiconductor wafer. A reaction end point is detected by measuring a thickness of the hydrophilic thin film of the surface of the semiconductor wafer using a reflection system provided on a window(122) which is installed on an upper surface of the vapor phase decomposition chamber. A byproduct is discharged through a drain line(120) connected to the vapor phase decomposition chamber.

Description

반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법 및 이를 이용한 장치{Method of Preparing to Analyzing Contamination of Semiconductor Wafer and Apparatus Using The Same}Pretreatment method and apparatus using same for contamination analysis of semiconductor wafers {Method of Preparing to Analyzing Contamination of Semiconductor Wafer and Apparatus Using The Same}

도 1은 종래기술에 따른 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 장치의 단면도;1 is a cross-sectional view of a pretreatment apparatus for contamination analysis of a semiconductor wafer according to the prior art;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법을 설명하기 위한 블록도;2 is a block diagram illustrating a pretreatment method for contamination analysis of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 장치의 단면도;3 is a cross-sectional view of a pretreatment apparatus for contamination analysis of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 표면에 있는 친수성 박막의 두께 분포도를 나타내는 그래프.4 is a graph showing a thickness distribution diagram of a hydrophilic thin film on a surface of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 장치 제조용 웨이퍼의 오염 분석에 관한 것으로, 더 구체적으로 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to contamination analysis of wafers for manufacturing semiconductor devices, and more particularly, to a pretreatment method and a device using the same for contamination analysis of semiconductor wafers.

반도체 장치의 제조 공정에서는 여러 가지 종류의 막(layer)을 적층 및 패터닝(patterning)하고, 적절히 연결하여 반도체 장치를 구성하는 회로 소자 및 회로를 형성하게 된다.In the manufacturing process of a semiconductor device, various kinds of layers are laminated and patterned, and appropriately connected to form circuit elements and circuits constituting the semiconductor device.

반도체 장치의 제조 공정에서 반도체 웨이퍼 표면에 흡착되는 불순물은 입자(particle) 형태와 분자 이온(molecular ion) 형태로 존재하게 된다. 이러한 두 가지 형태의 불순물은 정상적인 회로의 작동을 방해하는 역할을 한다. 이 때문에 불순물의 성분, 함량을 분석하는 기술은 반도체 제조 업체에서 기본적으로 갖추어야 할 분석 분야 중의 하나이다.Impurities adsorbed on the surface of the semiconductor wafer in the manufacturing process of the semiconductor device are present in the form of particles and molecular ions (molecular ions). These two types of impurities interfere with the normal operation of the circuit. For this reason, technology for analyzing the composition and content of impurities is one of the basic analysis areas that semiconductor manufacturers must have.

반도체 웨이퍼 표면과 반도체 웨이퍼 내에 존재하는 불순물의 성분 분석을 위하여 여러 가지 종류의 분석 방법이 적용되고 있다. 그 중 미량의 불순물 성분과 함량 분석이 가능한 습식 화학 분석 방법이 널리 활용되고 있다.Various types of analysis methods have been applied to analyze the components of the semiconductor wafer surface and impurities present in the semiconductor wafer. Among them, a wet chemical analysis method capable of analyzing trace amounts of impurities and contents is widely used.

반도체 웨이퍼에 적용되는 습식 화학 분석 방법은 반도체 웨이퍼 표면에 특수한 용액을 이동(scanning)시키면서 반도체 웨이퍼 표면에 흡착되어 있는 불순물이 포집되도록 한 후, 불순물이 포집된 이 특수한 용액을 회수하여 불순문의 성분과 함량을 측정하는 기술을 말한다. 순수한 실리콘 웨이퍼의 경우, 그 표면이 소수성 상태이므로 이러한 분석 방법이 가능하다. 하지만 실리콘 웨이퍼의 표면이 산화 실리콘막(silicon oxide), 질화 실리콘막(silicon nitride) 등의 박막으로 덮여있는 경우에는 그 표면 상태가 친수성을 띄게 된다. 따라서 앞서 설명한 불순물 포집용 용액이 물방울(droplet) 형태를 유지하지 못하게 됨으로써, 반도체 웨이퍼 표면에서의 불순물 포집용 용액의 이동 및 회수가 불가능한 문제점이 있다.The wet chemical analysis method applied to the semiconductor wafer allows the impurities adsorbed on the surface of the semiconductor wafer to be collected while scanning a special solution on the surface of the semiconductor wafer, and then recovers this special solution in which the impurities are collected. Refers to a technique for measuring content. For pure silicon wafers, this analytical method is possible because the surface is hydrophobic. However, when the surface of the silicon wafer is covered with a thin film of silicon oxide, silicon nitride, or the like, the surface state becomes hydrophilic. Therefore, since the impurity collecting solution described above does not maintain a droplet form, there is a problem in that the impurity collecting solution cannot be moved and recovered on the surface of the semiconductor wafer.

이러한 문제점으로 인하여, 실리콘 웨이퍼 표면에 존재하는 친수성 박막을 사전에 불산(HF) 가스를 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 친수성 박막만을 제거하는 기상 분해(VPD : Vapor Phase Decomposition) 방법이 도입되었다.Due to this problem, a Vapor Phase Decomposition (VPD) method has been introduced in which hydrophilic thin films existing on the surface of a silicon wafer are removed from the surface of the silicon wafer by using hydrofluoric acid (HF) gas in advance.

기상 분해 방법은 아래와 같은 반응식에 의거한다. 실리콘 화합물의 경우, 불산을 반응 가스로 사용하는 산화 반응으로 실리콘 화합물이 분해된다.The gas phase decomposition method is based on the following reaction formula. In the case of the silicon compound, the silicon compound is decomposed by an oxidation reaction using hydrofluoric acid as the reaction gas.

SiO2(s) + 4HF(aq) → SiF4(aq) + 2H2O(l)SiO 2 (s) + 4HF (aq) → SiF 4 (aq) + 2H 2 O (l)

Si3N4(s) + 12HF(aq) → 3SiF4(aq) + 4NH3(g)Si 3 N 4 (s) + 12HF (aq) → 3SiF 4 (aq) + 4NH 3 (g)

도 1은 종래기술에 따른 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a pretreatment apparatus for contamination analysis of a semiconductor wafer according to the prior art.

도 1을 참조하면, 전처리 장치(10)는 기상 분해 챔버(12), 반도체 웨이퍼(16)가 장착되는 플레이트(plate, 14), 반도체 웨이퍼(16) 표면의 친수성 박막을 산화시켜 제거하기 위한 반응 가스를 기상 분해 챔버(12) 내로 주입하기 위한 주입 라인(inlet, 18) 및 반응 가스와 반도체 웨이퍼(16) 표면의 친수성 박막의 산화 반응으로 인해 발생하는 반응 부산물을 배출하기 위한 배출 라인(outlet, 20)으로 이 루어진다.Referring to FIG. 1, the pretreatment apparatus 10 is a reaction for oxidizing and removing a hydrophilic thin film on the surface of the vapor phase decomposition chamber 12, a plate 14 on which the semiconductor wafer 16 is mounted, and the surface of the semiconductor wafer 16. An inlet line 18 for injecting gas into the gas phase decomposition chamber 12 and an outlet line for discharging reaction by-products generated by the oxidation reaction of the reactant gas with a hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer 16; 20).

이와 같은 반도체 웨이퍼(16)의 오염 분석을 위한 전처리 장치(10)는 기상 분해 챔버(12)에 구비된 플레이트(14) 상에 반도체 웨이퍼(16)를 장착시킨 상태로 주입 라인(18)으로 반응 가스가 주입되면서 반도체 웨이퍼(16) 표면의 친수성 박막과 일정시간(예상 반응 종말 시간에 30% 정도를 추가한 시간) 동안 산화 반응이 일어나게 한다. 일정시간이 지난 후, 배출 라인(20)으로 반응 가스와 반도체 웨이퍼(16) 표면의 친수성 박막의 산화 반응에 의해 발생한 반응 부산물을 배출한다.The pretreatment apparatus 10 for contamination analysis of the semiconductor wafer 16 reacts with the injection line 18 with the semiconductor wafer 16 mounted on the plate 14 provided in the gas phase decomposition chamber 12. The gas is injected to cause the oxidation reaction to occur for a predetermined time (about 30% added to the expected reaction end time) with the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer 16. After a predetermined time, the reaction by-product generated by the oxidation reaction of the reaction gas and the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer 16 is discharged to the discharge line 20.

그 이후에는 반도체 웨이퍼(16)를 기상 분해 챔버(12) 외부로 배출하여 반도체 웨이퍼 표면과 반도체 웨이퍼 내에 존재하는 불순물을 특수한 용액으로 포집 및 회수하여 반도체 웨이퍼(16)의 오염 분석 시료로 사용하게 된다.After that, the semiconductor wafer 16 is discharged to the outside of the gas phase decomposition chamber 12 to collect and recover impurities present in the semiconductor wafer surface and the semiconductor wafer with a special solution to be used as a contamination analysis sample of the semiconductor wafer 16. .

기상 분해 방법은 그 특성(안전성, 반응성 등)으로 인해 완전히 밀폐된 공간에서 이루어지기 때문에, 기상 분해 챔버 외부에서 육안으로 반응의 종말점(실리콘 웨이퍼의 표면을 덮고 있는 친수성 박막이 완전히 제거되어 순수한 실리콘 웨이퍼 상태가 되는 시점)을 확인할 수 없다는 문제점이 있다.Since the gas phase decomposition method is performed in a completely enclosed space due to its characteristics (safety, reactivity, etc.), the end point of the reaction (except the hydrophilic thin film covering the surface of the silicon wafer) with the naked eye outside the gas phase decomposition chamber is completely removed. There is a problem in that it cannot be confirmed).

이러한 문제점으로 인해 종래기술에 따른 방법은 전처리하고자 하는 각각의 실리콘 웨이퍼마다 예상 반응 종말 시간에 30% 정도를 추가하여 전처리를 하게 된다. 이에 따라, 시간 손실이 크다는 문제점이 있다. 또한 예상 반응 종말 시간을 벗어나는 두께의 친수성 박막이 존재하는 경우에는 실리콘 웨이퍼 표면의 상태가 완전히 소수화되지 않게(육안으로 확인이 불가능함) 됨으로써, 추후 불순물을 포집 및 회수하는 과정에서 불량이 발생하게 된다. 결과적으로 실리콘 웨이퍼를 처음부 터 새로이 제작해야 하는 문제점이 있다.Due to this problem, the method according to the related art is pretreated by adding about 30% to the expected reaction end time for each silicon wafer to be pretreated. Accordingly, there is a problem that the time loss is large. In addition, when a hydrophilic thin film having a thickness outside the expected reaction end time is present, the state of the surface of the silicon wafer is not completely hydrophobic (invisible to the naked eye), thereby causing defects in the process of collecting and recovering impurities later. . As a result, there is a problem that a new silicon wafer must be manufactured from the beginning.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 과도한 전처리 시간을 줄일 수 있는 동시에 낮은 분석 효율을 높일 수 있는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법 및 이를 이용한 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a pretreatment method and apparatus using the same for analyzing contamination of a semiconductor wafer capable of reducing excessive pretreatment time and increasing low analysis efficiency.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법을 제공한다. 이 방법에 따르면, 먼저 기상 분해 챔버 내에 구비된 플레이트 상에 반도체 웨이퍼를 장착한다. 기상 분해 챔버에 연결된 주입 라인으로 반응 가스를 주입하여 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막을 제거한다. 기상 분해 챔버의 상부면에 포함되는 윈도우 상에 구비된 반사계로 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막 두께를 측정하여 반응 종말점을 검출한다. 기상 분해 챔버에 연결된 배출 라인으로 반응 부산물을 배출함으로써, 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리를 완료할 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a pretreatment method for contamination analysis of a semiconductor wafer. According to this method, a semiconductor wafer is first mounted on a plate provided in a gas phase decomposition chamber. The reaction gas is injected into an injection line connected to the gas phase decomposition chamber to remove the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer. The reaction endpoint is detected by measuring the thickness of the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer with a reflectometer provided on the window included in the upper surface of the gas phase decomposition chamber. By discharging the reaction by-products into the discharge line connected to the gas phase decomposition chamber, pretreatment for contamination analysis of the semiconductor wafer can be completed.

반응 가스는 불산을 사용할 수 있다. 반사계는 자외-가시광선 대역을 이용할 수 있다.The reaction gas may use hydrofluoric acid. The reflectometer may utilize an ultraviolet-visible light band.

또한, 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 장치를 제공한다. 이 장치는 기상 분해 챔버, 기상 분해 챔버 내에 구비되면서, 반도체 웨이퍼가 놓인 스테이지, 기상 분해 챔버 상에 구비된 반사계, 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막을 제거하기 위한 반응 가스를 주입하기 위해 기상 분해 챔버에 연결된 주입 라인 및 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막과 반응 가스의 반응에 의해 생성된 반응 부산물을 배출하기 위한 배출 라인으로 이루어질 수 있다.It also provides a pretreatment apparatus for contamination analysis of semiconductor wafers. The apparatus is provided in a gas phase decomposition chamber, a gas phase decomposition chamber, in which a stage on which a semiconductor wafer is placed, a reflectometer provided on a gas phase decomposition chamber, and a reactive gas for injecting a reactive gas for removing a hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer are introduced. Connected injection lines and discharge lines for discharging the reaction by-products generated by the reaction of the reaction gas with the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer.

기상 분해 챔버의 상부면은 윈도우 영역을 포함할 수 있다. 반사계는 자외-가시광선 대역을 이용할 수 있다. 반응 가스는 불산일 수 있다.The upper surface of the gas phase decomposition chamber may comprise a window region. The reflectometer may utilize an ultraviolet-visible light band. The reaction gas may be hydrofluoric acid.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다. 도면들에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description. In the drawings, like reference numerals designate like elements that perform the same function.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법을 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a pretreatment method for contamination analysis of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 기상 분해 챔버 내에 구비된 플레이트 상에 반도체 웨이퍼를 장착(S110)한다. 기상 분해 챔버는 기상 분해 방법의 특성(안전성, 반응성 등)으로 인해 완전히 밀폐된 공간으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 2, a semiconductor wafer is mounted on a plate provided in a gas phase decomposition chamber (S110). The gas phase decomposition chamber may be formed into a completely enclosed space due to the characteristics of the gas phase decomposition method (safety, reactivity, etc.).

기상 분해 챔버에 연결된 주입 라인으로 반응 가스를 주입하여 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막을 제거(S120)한다. 반응 가스는 주로 불산을 사용할 수 있다. 반응 가스는 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막과 산화 반응을 일으키게 된다. 산화 반응은 앞서 종래기술의 [화학식 1] 및 [화학식 2]에서 설명되었다.The reaction gas is injected into the injection line connected to the gas phase decomposition chamber to remove the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer (S120). The reaction gas may mainly use hydrofluoric acid. The reaction gas causes an oxidation reaction with the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer. The oxidation reaction has been described above in [Formula 1] and [Formula 2].

기상 분해 챔버의 상부면에 포함되는 윈도우 상에 구비된 반사계로 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막 두께를 측정하여 반응 종말점(reaction end-point)을 검출(S130)한다. 윈도우는 투명한 재질의 유리 또는 플라스틱으로 구성될 수 있으며, 기상 분해 챔버의 밀폐성을 유지할 수 있는 재질일 수 있다. 반사계(reflectometer)는 윈도우 상에 구비되는 시준기(collimator)와 광 섬유 케이블(fiber optic cable)로 연결되면서, 서로 데이터(data)를 공유하는 빛 발생 장치(light source) 및 분광기(spectrograph)로 이루어진다. 시준기는 빛 발생 장치로부터 나오는 빛을 반도체 웨이퍼의 표면에 수직으로 주사하는 동시에 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 빛을 수집할 수 있다. 분광기는 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 빛을 수집하여 빛 발생 장치로부터 주사된 빛의 파장과 비교 및 분석하는 역할을 할 수 있다. 빛 발생 장치로부터 나오는 빛은 자외선-가시광선(UV-Vis. ray : Ultra Violet-Visible light ray) 대역의 빛을 사용할 수 있다.The reaction end-point is detected by measuring the thickness of the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer with a reflectometer provided on the window included in the upper surface of the gas phase decomposition chamber (S130). The window may be made of glass or plastic of a transparent material, and may be a material capable of maintaining the airtightness of the gas phase decomposition chamber. A reflectometer is composed of a light source and a spectrograph that share data with each other, connected by a collimator and a fiber optic cable provided on a window. . The collimator may scan light emitted from the light generating device perpendicularly to the surface of the semiconductor wafer and simultaneously collect light reflected from the surface of the semiconductor wafer. The spectrometer may serve to collect light reflected from the surface of the semiconductor wafer to compare and analyze the wavelength of the light scanned from the light generating device. Light emitted from the light generating device may use light in the ultraviolet-visible ray (UV-Vis. Ray) range.

따라서, 시준기에서 주사된 빛과 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 빛의 파장을 분광기로 비교 및 분석하여 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막 두께를 측정할 수 있다. 또한, 분광기는 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막이 반응 가스에 의해 완전히 제거되는 반응 종말점을 검출할 수 있게 된다.Accordingly, the thickness of the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer can be measured by comparing and analyzing the wavelengths of the light scanned by the collimator and the light reflected from the surface of the semiconductor wafer with a spectrometer. In addition, the spectrometer can detect the reaction end point at which the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer is completely removed by the reaction gas.

기상 분해 챔버에 연결된 배출 라인으로 반응 부산물을 배출(S140)한다. 반응 부산물은 수증기(H2O), 암모니아(NH3) 등일 수 있다.The reaction by-products are discharged (S140) to the discharge line connected to the gas phase decomposition chamber. The reaction byproduct may be water vapor (H 2 O), ammonia (NH 3 ), or the like.

기상 분해 챔버 외부로 반도체 웨이퍼를 배출(S150)한다. 반도체 웨이퍼는 기상 분해 챔버 외부로 배출되어 반도체 웨이퍼 표면과 반도체 웨이퍼 내에 존재하는 불순물을 특수한 용액으로 포집 및 회수하는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 시료 채취 공정을 수행하게 된다.The semiconductor wafer is discharged out of the vapor phase decomposition chamber (S150). The semiconductor wafer is discharged out of the vapor phase decomposition chamber to perform a sampling process for contamination analysis of the semiconductor wafer, which collects and recovers impurities present in the semiconductor wafer surface and the semiconductor wafer with a special solution.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 장치의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a pretreatment apparatus for contamination analysis of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 전처리 장치(110)는 기상 분해 챔버(112), 반도체 웨이퍼(116)가 장착되는 플레이트(114), 반도체 웨이퍼(116) 표면의 친수성 박막을 산화시켜 제거하기 위한 반응 가스를 기상 분해 챔버(112) 내로 주입하기 위한 주입 라인(118), 반응 가스와 반도체 웨이퍼(116) 표면의 친수성 박막의 산화 반응으로 인해 발생하는 반응 부산물을 배출하기 위한 배출 라인(120), 기상 분해 챔버(112)의 상부면에 포함된 윈도우(122), 윈도우(122) 상에 구비된 시준기(140) 및 시준기(140)와 광 섬유 케이블로 연결되면서 서로 데이터를 공유하는 빛 발생 장치(132) 및 분광기(134)로 이루어진 반사계(130)로 이루어진다.Referring to FIG. 3, the pretreatment apparatus 110 may remove a reaction gas for oxidizing and removing the gas phase decomposition chamber 112, the plate 114 on which the semiconductor wafer 116 is mounted, and the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer 116. Injection line 118 for injecting into the gas phase decomposition chamber 112, discharge line 120 for discharging reaction by-products resulting from the oxidation reaction of the reactant gas with a hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer 116, gas phase decomposition chamber A light generating device 132 that is connected to the window 122 included in the upper surface of the 112, the collimator 140 and the collimator 140 provided on the window 122 and the data while sharing data with each other, and It consists of a reflectometer 130 consisting of a spectrometer 134.

기상 분해 챔버(112)는 기상 분해 방법의 특성(안전성, 반응성 등)으로 인해 완전히 밀폐된 공간으로 형성될 수 있다. 윈도우(122)는 투명한 재질의 유리 또는 플라스틱으로 구성될 수 있으며, 기상 분해 챔버(112)의 밀폐성을 유지할 수 있는 재질일 수 있다.The gas phase decomposition chamber 112 may be formed as a completely enclosed space due to the characteristics (safety, reactivity, etc.) of the gas phase decomposition method. The window 122 may be made of glass or plastic of a transparent material, and may be a material capable of maintaining the airtightness of the gas phase decomposition chamber 112.

반사계(130)는 윈도우(122) 상에 구비되는 시준기(140)와 광 섬유 케이블로 연결되면서, 서로 데이터를 공유하는 빛 발생 장치(132) 및 분광기(134)로 이루어질 수 있다. 시준기(140)는 빛 발생 장치(132)로부터 나오는 빛(점선의 화살표)을 반도체 웨이퍼(116)의 표면에 수직으로 주사하는 동시에 반도체 웨이퍼(116)의 표면으로부터 반사된 빛을 수집할 수 있다. 분광기(134)는 반도체 웨이퍼(116)의 표면으로부터 반사된 빛을 수집하여 빛 발생 장치(132)로부터 주사된 빛의 파장과 비교 및 분석하는 역할을 할 수 있다. 빛 발생 장치(132)로부터 나오는 빛은 자외선-가시광선 대역의 빛을 사용할 수 있다.The reflectometer 130 may be formed of a light generating device 132 and a spectrometer 134 that share data with each other while connecting the collimator 140 provided on the window 122 with an optical fiber cable. The collimator 140 scans the light (dotted arrow) coming from the light generating device 132 perpendicular to the surface of the semiconductor wafer 116 and simultaneously collects the light reflected from the surface of the semiconductor wafer 116. The spectrometer 134 may collect light reflected from the surface of the semiconductor wafer 116 and compare and analyze the wavelength of the light scanned from the light generating device 132. Light emitted from the light generator 132 may use light in the ultraviolet-visible light band.

따라서, 시준기(140)에서 주사된 빛과 반도체 웨이퍼(116)의 표면으로부터 반사된 빛의 파장을 분광기(134)로 비교 및 분석하여 반도체 웨이퍼(116) 표면의 친수성 박막 두께를 측정할 수 있다. 또한, 분광기는 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막이 반응 가스에 의해 완전히 제거되는 반응 종말점을 검출할 수 있다.Accordingly, the hydrophilic thin film thickness of the surface of the semiconductor wafer 116 may be measured by comparing and analyzing the wavelengths of the light scanned by the collimator 140 and the light reflected from the surface of the semiconductor wafer 116 with the spectrometer 134. In addition, the spectrometer can detect the reaction end point at which the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer is completely removed by the reaction gas.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 표면에 있는 친수성 박막의 두께 분포도를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing a thickness distribution diagram of a hydrophilic thin film on a surface of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 세 개의 반도체 웨이퍼를 시료로 하여 그 표면의 친수성 박막의 두께를 자외선-가시광선 대역의 빛을 사용하는 분광계로 측정한 그래프이다. X축은 반도체 웨이퍼의 중심으로부터의 거리(mm)를 나타내는 것이며, Y축은 반도체 웨이퍼의 표면에 덮여 있는 친수성 박막의 두께를 나타내는 것이다. 여기서 친수성 박막의 두께는 임의의 상수(arb. : arbitrary)로 표현한 값으로, '0'의 값이 친수성 박막이 반응 가스와의 산화 반응으로 완전히 제거된 상태인 반응 종말점에 해당할 수 있다.Referring to FIG. 4, three semiconductor wafers are used as samples, and the thickness of the hydrophilic thin film on the surface thereof is measured by a spectrometer using light in the ultraviolet-visible light band. The X axis represents the distance (mm) from the center of the semiconductor wafer, and the Y axis represents the thickness of the hydrophilic thin film covered on the surface of the semiconductor wafer. Here, the thickness of the hydrophilic thin film is a value expressed by an arbitrary constant (arb), the value of '0' may correspond to the reaction end point in which the hydrophilic thin film is completely removed by the oxidation reaction with the reaction gas.

상기한 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 반도체 웨이퍼 표면에 덮여 있는 친수성 박막과 반응 가스와의 반응 종말점을 구함으로써, 각각의 실리콘 웨이퍼마 다 예상 반응 종말 시간을 산정하여 30% 정도의 시간을 추가하는 번거로운 전처리를 간략화할 수 있다. 이러한 예상 반응 종말 시간을 산정할 필요가 없어짐에 따라, 반도체 웨이퍼 표면의 상태가 완전히 소수화되지 않는 것을 방지함으로써, 추후 불순물을 포집 및 회수하는 과정에서 발생하는 불량을 방지할 수 있다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 시간을 줄이면서 전처리 작업 불량으로 발생하는 분석 효율의 저하를 방지할 수 있는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법 및 이를 이용한 장치를 제공할 수 있다.By obtaining the reaction end point of the hydrophilic thin film and the reaction gas covered on the semiconductor wafer surface by the method according to the embodiment of the present invention, the estimated reaction end time for each silicon wafer is estimated to add about 30% of the time This can simplify cumbersome pretreatment. As it is not necessary to calculate the expected reaction end time, it is possible to prevent the state of the semiconductor wafer surface from being completely hydrophobized, thereby preventing defects occurring in the process of collecting and recovering impurities later. Accordingly, it is possible to provide a pretreatment method for analyzing contamination of a semiconductor wafer and an apparatus using the same, which can reduce a pretreatment time for contamination analysis of a semiconductor wafer while preventing degradation of analysis efficiency caused by a poor pretreatment operation.

상술한 바와 같이, 본 발명에 실시예에 따르면 반도체 웨이퍼의 표면에 있는 친수성 박막과 반응 가스와의 반응 종말점을 자동으로 검출함으로써, 전처리 시간을 줄일 수 있는 동시에 분석 효율을 높일 수 있는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법 및 이를 이용한 장치를 제공할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, by automatically detecting the end point of the reaction between the hydrophilic thin film and the reaction gas on the surface of the semiconductor wafer, contamination of the semiconductor wafer can reduce the pretreatment time and increase the analysis efficiency. A pretreatment method for analysis and an apparatus using the same can be provided.

Claims (7)

기상 분해 챔버 내에 구비된 플레이트 상에 반도체 웨이퍼를 장착하는 단계;Mounting a semiconductor wafer on a plate provided in the gas phase decomposition chamber; 상기 기상 분해 챔버에 연결된 주입 라인으로 반응 가스를 주입하여 상기 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막을 제거하는 단계;Injecting a reaction gas into an injection line connected to the vapor phase decomposition chamber to remove a hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer; 상기 기상 분해 챔버의 상부면에 포함되는 윈도우 상에 구비된 반사계로 상기 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막 두께를 측정하여 반응 종말점을 검출하는 단계; 및Detecting a reaction endpoint by measuring a hydrophilic thin film thickness of the surface of the semiconductor wafer with a reflectometer provided on a window included in the upper surface of the vapor phase decomposition chamber; And 상기 기상 분해 챔버에 연결된 배출 라인으로 반응 부산물을 배출하는 단계를 포함하는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법.And discharging the reaction by-products into a discharge line connected to the gas phase decomposition chamber. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응 가스는 불산을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법.The reaction gas is a pre-treatment method for contamination analysis of a semiconductor wafer, characterized in that using the hydrofluoric acid. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사계는 자외-가시광선 대역을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 방법.And the reflectometer uses ultraviolet-visible light bands. 기상 분해 챔버;Gas phase decomposition chambers; 상기 기상 분해 챔버 내에 구비되면서, 반도체 웨이퍼가 놓인 스테이지;A stage provided in the gas phase decomposition chamber, in which a semiconductor wafer is placed; 상기 기상 분해 챔버 상에 구비된 반사계;A reflectometer provided on the gas phase decomposition chamber; 상기 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막을 제거하기 위한 반응 가스를 주입하기 위해 상기 기상 분해 챔버에 연결된 주입 라인; 및An injection line connected to the gas phase decomposition chamber for injecting a reaction gas for removing a hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer; And 상기 반도체 웨이퍼 표면의 친수성 박막과 상기 반응 가스의 반응에 의해 생성된 반응 부산물을 배출하기 위한 배출 라인으로 이루어지는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 장치.And a discharge line for discharging reaction by-products generated by the reaction of the hydrophilic thin film on the surface of the semiconductor wafer with the reaction gas. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 기상 분해 챔버의 상부면은 윈도우 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 장치.And a top surface of the gas phase decomposition chamber comprises a window region. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 반사계는 자외-가시광선 대역을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 장치.And the reflectometer uses an ultraviolet-visible light band. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 반응 가스는 불산인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 오염 분석을 위한 전처리 장치.The reaction gas is a pre-treatment apparatus for contamination analysis of a semiconductor wafer, characterized in that the hydrofluoric acid.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090249863A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-08 Korea Techno Co., Ltd Vapor phase decomposition device for semiconductor wafer pollutant measurement apparatus and door opening and closing device
WO2014066123A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Applied Materials, Inc. Apparatus for selective gas injection and extraction
KR20220000670U (en) 2020-09-15 2022-03-22 주식회사 중부기획 A rotary bollard type guide sign

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090249863A1 (en) * 2008-04-03 2009-10-08 Korea Techno Co., Ltd Vapor phase decomposition device for semiconductor wafer pollutant measurement apparatus and door opening and closing device
KR100959388B1 (en) * 2008-04-03 2010-05-24 코리아테크노(주) ??? chamber and door on/off apparatus for auto scanning system
WO2014066123A1 (en) * 2012-10-25 2014-05-01 Applied Materials, Inc. Apparatus for selective gas injection and extraction
CN104718603A (en) * 2012-10-25 2015-06-17 应用材料公司 Apparatus for selective gas injection and extraction
US10174422B2 (en) 2012-10-25 2019-01-08 Applied Materials, Inc. Apparatus for selective gas injection and extraction
US11274368B2 (en) 2012-10-25 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Apparatus for selective gas injection and extraction
KR20220000670U (en) 2020-09-15 2022-03-22 주식회사 중부기획 A rotary bollard type guide sign

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