特許 7511045 熱脱着を用いた分析自動化システムおよびこれを用いた分析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-26

(45)【発行日】2024-07-04

(54)【発明の名称】熱脱着を用いた分析自動化システムおよびこれを用いた分析方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/22 20060101AFI20240627BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

G01N1/22 R

H01L21/66 N

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023063315

(22)【出願日】2023-04-10

(65)【公開番号】P2023157862

(43)【公開日】2023-10-26

【審査請求日】2023-04-10

(31)【優先権主張番号】10-2022-0046079

(32)【優先日】2022-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】516010526

【氏名又は名称】ウィズテック インク

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(72)【発明者】

【氏名】キム ホ チャン

(72)【発明者】

【氏名】キム ジョン ソク

(72)【発明者】

【氏名】ジュン ユン ス

(72)【発明者】

【氏名】イ ウン スン

(72)【発明者】

【氏名】ユ ソウン キョ

(72)【発明者】

【氏名】パク ヒュン ユル

【審査官】前田 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－０８３８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１９２６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００４５６９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１２８７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２６７８０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １／２２

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

汚染物質を捕集して分析するＴＤ分析自動化システムであって、
ウェハを加熱するための空間を提供するチャンバ、および
前記チャンバの内部に配置され、熱を発散するヒータを含むヒーティング装置と、
前記チャンバの内部と連結されたサンプリングポートと連結され、前記サンプリングポートに吸入された汚染物質を分析する分析装置と、
アームが形成されたウェハ移送装置と、
前記チャンバ内にウェハを挿入および前記チャンバ内のウェハを外部に移送するように、前記ウェハ移送装置を制御する制御部とを含み、
前記チャンバの内部に配置され、この際、前記チャンバに固定された結合部材によって前記チャンバの内面から離隔して配置されるカバーと、
前記カバーと対向するように配置され、前記チャンバと連結された駆動部によって上下移動するチャックとをさらに含み、
前記カバーと前記チャックとは、透明材料で形成され、
前記ＴＤ分析自動化システムにおいて、前記カバーと前記チャックとの間に配置された前記ウェハの温度を測定するように構成されたセンサをさらに備える、ＴＤ分析自動化システム。

【請求項2】

一端が前記カバーと前記チャックの間に形成され、ウェハが配置されるロードピンをさらに含み、
前記ロードピンの他端は、前記チャックに結合して配置されるか、チャックに形成されたスルーホールを介して貫通配置されて、チャンバの内面と結合するか当接するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のＴＤ分析自動化システム。

【請求項3】

前記ロードピンは、前記チャックに貫通配置され、この際、ウェハと当接するロードピンの端部の断面積は、前記スルーホールの断面積より大きく形成され、前記端部は、前記チャックの動きによって前記スルーホールを遮断することを特徴とする、請求項２に記載のＴＤ分析自動化システム。

【請求項4】

前記駆動部は、前記チャンバを貫通して配置され、前記チャンバの外側に配置された外部装備と連結されて駆動することを特徴とする、請求項１に記載のＴＤ分析自動化システム。

【請求項5】

前記チャンバは、外壁に内蔵および外面に配置された冷却部材を含む、請求項１に記載のＴＤ分析自動化システム。

【請求項6】

前記分析装置に接続され、前記チャンバを貫通して配置される第２サンプリングポートを含み、分析されたウェハは前記チャンバの外側に搬送され、前記チャンバの前記内面に不活性ガスが供給され、前記チャンバを貫通して配置される前記第２サンプリングポートから不活性ガスと汚染物質が吸引され、汚染度が測定される、請求項１に記載のＴＤ分析自動化システム。

【請求項7】

ガスポートは、前記カバーと前記チャックとの間に一つ以上配置されることを特徴とする、請求項６に記載のＴＤ分析自動化システム。

【請求項8】

前記サンプリングポートは、導管によって前記分析装置と連結され、
前記導管は、熱を発散する発熱体を含み、
前記発熱体と前記導管は、制御部と連結されて、前記導管の温度が設定された温度に制御されることを特徴とする、請求項１に記載のＴＤ分析自動化システム。

【請求項9】

前記分析装置は、溶液に汚染物質を捕集した後、汚染物質の化学的、物理的、電気的特性を用いて分析する方法、汚染物質の吸光および発光特性を用いて分析する方法、汚染物質をイオン化して分析する方法、および汚染物質にイオン化物質を反応させた後分析する方法のいずれか一つ以上の方法を含む、請求項１に記載のＴＤ分析自動化システム。

【請求項10】

請求項１に記載のＴＤ分析自動化システムを用いたＴＤ分析自動化方法であって、
前記ウェハ移送装置は、予め設定された動きによりウェハを前記チャンバの内部に挿入し、ロードピンの一端にローディングするウェハローディングステップと、
前記チャンバと連結された駆動部が、チャックを移動させて、前記チャンバの内面から離隔して配置されたカバーと近接配置されるヒーティング準備ステップと、
前記チャンバ内に配置されたヒータによってウェハが加熱されて、汚染物質が脱着されるウェハヒーティングステップと、
加熱によって脱着された汚染物質は、カバーを貫通して配置されたサンプリングポートを介して排出されるサンプリングステップと、
前記分析装置は、サンプリングされた汚染物質を分析する分析ステップとを含み、
前記分析ステップの後、前記チャンバ内に不活性ガスを供給し、前記チャンバを貫通して配置された第２サンプリングポートから不活性ガスと汚染物質を吸引し、汚染度を測定する、チャンバ汚染度測定ステップを含む、ＴＤ分析自動化方法。

【請求項11】

請求項１に記載のＴＤ分析自動化システムを用いたＴＤ分析自動化方法であって、
前記ウェハ移送装置は、予め設定された動きによりウェハを前記チャンバの内部に挿入し、ロードピンの一端にローディングするウェハローディングステップと、
前記チャンバと連結された駆動部が、チャックを移動させて、前記チャンバの内面から離隔して配置されたカバーと近接配置されるヒーティング準備ステップと、
前記チャンバ内に配置されたヒータによってウェハが加熱されて、汚染物質が脱着されるウェハヒーティングステップと、
加熱によって脱着された汚染物質は、カバーを貫通して配置されたサンプリングポートを介して排出されるサンプリングステップと、
前記分析装置は、サンプリングされた汚染物質を分析する分析ステップとを含み、
前記カバーと前記チャックとは、透明材料で形成され、
前記ウェハヒーティングステップでは、センサは、チャックまたはカバーを透過してウェハの温度をリアルタイムで測定して、前記ヒータの温度を制御することを特徴とする、ＴＤ分析自動化方法。

【請求項12】

前記サンプリングステップの後、チャンバの内部に不活性ガスを供給し、チャンバに形成された排出口を介して内部ガスを排出する換気ステップをさらに含む、請求項１０または１１に記載のＴＤ分析自動化方法。

【請求項13】

前記分析ステップの後、サンプリングが完了したウェハは、ウェハ移送装置によってチャンバの外側に移送され、他のウェハがローディングされるウェハ入れ替えステップをさらに含み、
前記ウェハ入れ替えステップは、
加熱されたウェハを前記チャンバの外側に移送し、この際、自然冷却するようにチャンバの外側に所定時間待機する冷却ステップを含む、請求項１０または１１に記載のＴＤ分析自動化方法。

【請求項14】

前記分析ステップの後、サンプリングが完了したウェハは、ウェハ移送装置によってチャンバの外側に移送され、他のウェハがローディングされるウェハ入れ替えステップをさらに含み、
前記ウェハ入れ替えステップは、
加熱されたウェハを前記チャンバの外側に配置されたクーリングチャンバに移送する冷却ステップを含み、ウェハが冷却する間に、他のウェハを前記ヒーティング装置の内部に移送して分析することを特徴とする、請求項１０または１１に記載のＴＤ分析自動化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＴＤ分析自動化システムに関し、より詳細には、ウェハ不良分析工程を迅速に行うために、自動化システムが含まれたＴＤ分析自動化システムおよびこれを用いた分析方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体の製造過程に使用される反応ガスは、ウェハ上に形成される膜質の表面に吸着されて不良を引き起こす。ＴＤ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ）分析法は、ウェハの表面に吸着された物質を熱脱着させ、脱着された汚染物質を分析することに使用される。汚染物質の分析は、ウェハ不良がどの工程で発生したか追跡が可能であるという利点がある。ウェハの汚染を測定する方法は様々であるが、ＴＤ分析法は、ＦＯＵＰの内部でウェハによって発生するガスを用いた分析法と、ウェハの表面に溶液を噴射または接触させて捕集測定する方法と比較した時に、一般Ｎｏｎ－Ｐａｔｔｅｒｎウェハ分析は、類似した結果を示したが、Ｐａｔｔｅｒｎウェハ分析の面で強点を示した。

【0003】

しかし、ウェハは、１枚ずつ分析が行われるため、所要時間が長いという欠点がある。また、ヒーティングされた状態でチャンバ内部の熱気とガスによって安全事故が発生する可能性があり、熱い熱気のため、チャンバを冷やした後、ウェハを入れ替えて分析が行われる。そのため、冷やす時間とヒーティング時間がさらに必要となり、連続して分析を行うことができず、ウェハ不良可否を迅速に確認できないという欠点がある。

【0004】

したがって、ＴＤ分析時に、所要時間を短縮することができる装置および方法が望まれる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明の目的は、ＴＤ分析法を用いるが、所要時間を短縮するために、自動化システムを構築してチャンバの冷却過程を省略したＴＤ分析自動化システムおよびこれを用いた分析方法を提案する。

【0006】

また、チャンバのサイズを減少させるために、チャックを上下移動させる駆動部をチャンバに貫通配置したＴＤ分析自動化システムおよびこれを用いた分析方法を提案する。

【0007】

また、サンプリングガスの移動時に、イオンが導管に吸着されることを防止するための構成を含むＴＤ分析自動化システムおよびこれを用いた分析方法を提案する。

【0008】

また、サンプリングが終了した後、内部の残ガスを除去するための構成を含むＴＤ分析自動化システムおよびこれを用いた分析方法を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、汚染物質を捕集して分析するＴＤ分析自動化システムであって、ウェハを加熱するための空間を提供するチャンバ、および前記チャンバの内部に配置され、熱を発散するヒータを含むヒーティング装置と、前記チャンバの内部と連結されたサンプリングポートと連結され、前記サンプリングポートに吸入された汚染物質を分析する分析装置と、アームが形成されたウェハ移送装置と、前記チャンバ内にウェハを挿入および前記チャンバ内のウェハを外部に移送するように、前記ウェハ移送装置を制御する制御部とを含む。

【0010】

また、前記チャンバの内部に配置され、この際、前記チャンバに固定された結合部材によって前記チャンバの内面から離隔して配置されるカバーと、前記カバーと対向するように配置され、前記チャンバと連結された駆動部によって上下移動するチャックとをさらに含み、前記カバーと前記チャックとの間にウェハが配置される配置空間が形成されることを特徴とする。

【0011】

また、一端が前記カバーと前記チャックの間に形成され、ウェハが配置されるロードピンをさらに含み、前記ロードピンの他端は、前記チャックに結合して配置されるか、チャックに形成されたスルーホールを介して貫通配置されて、チャンバの内面と結合するか当接するように配置されることを特徴とする。

【0012】

また、前記ロードピンは、前記チャックに貫通配置され、この際、ウェハと当接するロードピンの端部の断面積は、前記スルーホールの断面積より大きく形成され、前記端部は、前記チャックの動きによって前記スルーホールを遮断することを特徴とする。

【0013】

また、前記駆動部は、前記チャンバを貫通して配置され、前記チャンバの外側に配置された外部装備と連結されて駆動することを特徴とする。

【0014】

また、前記チャンバは、外壁に内蔵および外面に配置された冷却部材を含む。

【0015】

また、前記チャンバを貫通して配置され、チャンバの内部に不活性ガスを注入する一つ以上のガスポートをさらに含む。

【0016】

また、前記ガスポートは、前記カバーと前記チャックとの間に一つ以上配置されることを特徴とする。

【0017】

また、前記サンプリングポートは、導管によって前記分析装置と連結され、前記導管は、熱を発散する発熱体を含み、前記発熱体と前記導管は、制御部と連結されて、前記導管の温度が設定された温度に制御されることを特徴とする。

【0018】

また、前記分析装置は、溶液に汚染物質を捕集した後、汚染物質の化学的、物理的、電気的特性を用いて分析する方法、汚染物質の吸光および発光特性を用いて分析する方法、汚染物質をイオン化して分析する方法、および汚染物質にイオン化物質を反応させた後分析する方法のいずれか一つ以上の方法を含む。

【0019】

また、ＴＤ分析自動化システムを用いたＴＤ分析自動化方法であって、前記ウェハ移送装置は、予め設定された動きによりウェハを前記チャンバの内部に挿入し、ロードピンの一端にローディングするウェハローディングステップと、駆動部は、チャックを移動させてカバーと近接配置されるヒーティング準備ステップと、前記チャンバ内に配置されたヒータによってウェハが加熱されて、汚染物質が脱着されるウェハヒーティングステップと、加熱によって脱着された汚染物質は、前記カバーを貫通して配置されたサンプリングポートを介して排出されるサンプリングステップと、前記分析装置は、サンプリングされた汚染物質を分析する分析ステップとを含む。

【0020】

また、前記ウェハヒーティングステップは、ウェハの温度をリアルタイムで測定して、前記ヒータの温度を制御することを特徴とする。

【0021】

また、前記サンプリングステップの後、チャンバの内部に不活性ガスを供給し、チャンバに形成された排出口を介して内部ガスを排出する換気ステップをさらに含む。

【0022】

また、前記分析ステップの後、サンプリングが完了したウェハは、ウェハ移送装置によってチャンバの外側に移送され、他のウェハがローディングされるウェハ入れ替えステップをさらに含み、前記ウェハ入れ替えステップは、加熱されたウェハを前記チャンバの外側に移送し、この際、自然冷却するようにチャンバの外側に所定時間待機する冷却ステップを含む。

【0023】

また、前記分析ステップの後、サンプリングが完了したウェハは、ウェハ移送装置によってチャンバの外側に移送され、他のウェハがローディングされるウェハ入れ替えステップをさらに含み、前記ウェハ入れ替えステップは、加熱されたウェハを前記チャンバの外側に配置されたクーリングチャンバに移送する冷却ステップを含み、ウェハが冷却する間に、他のウェハを前記ヒーティング装置の内部に移送して分析することを特徴とする。

【0024】

また、前記ＴＤ分析自動化方法は、チャンバの内部に不活性ガスを供給し、前記チャンバを貫通して配置される第２サンプリングポートによってチャンバの内部の汚染度を測定するチャンバ汚染度測定ステップを含む。

【発明の効果】

【0025】

本発明は、ＴＤ分析法を用いており、この際、ウェハを移送させる自動化システムを構築することでチャンバの冷却過程を省略し、連続してウェハを供給することで所要時間が減少する効果がある。

【0026】

また、チャックを上下移動させる駆動部をチャンバの外側に配置することでチャンバのサイズが減少し、チャンバの加熱に必要な所要時間およびエネルギーを低減することができる利点がある。

【0027】

また、ヒーティング装置と分析装置を連結する導管が発熱体を含んでいることから、導管を設定温度に維持し、イオンが導管に吸着されることを防止する効果がある。

【0028】

また、サンプリングが完了した後、不活性ガスの注入および真空ポンプの吸入により内部の残ガスを除去して、最適のデータを導き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の構成図である。

【図2】本発明の細部構成図である。

【図3】本発明のチャンバ構成図である。

【図4】図３の拡大図である。

【図5】図３の拡大図である。

【図6】分析装置の連結概路図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

ウェハを加熱して熱脱着された汚染物質を分析する分析システムは、一般的に、一枚のウェハで行われ、熱い熱気によって、チャンバを冷やした後、ウェハを入れ替えて冷やす時間とヒーティング時間がかかるという欠点がある。

【0031】

本発明は、作業時間を低減するために自動化システムを構成したＴＤ分析自動化システムおよびこれを用いた分析方法を提案する。

【0032】

以下、上記のような構成を有する本発明に係るＴＤ分析自動化システムおよびこれを用いた分析方法について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

【0033】

本発明は、様々な変更を加えることができ、様々な実施形態を有することができることから、特定の実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定するものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更を含むものと理解すべきである。

【0034】

［１］本発明の構成図
図１は、本発明の一例示図である。図１を参照すると、ウェハをローディングするウェハ移送装置１００、ウェハを加熱して汚染物質を脱着するヒーティング装置２００、および脱着された汚染物質を受け取り分析する分析装置３００が一つの装置として形成される。

【0035】

ウェハ移送装置１００、ヒーティング装置２００、および分析装置３００が一つの装置として形成されて、用いられるガスが漏れることを防止し、ウェハがウェハ移送装置１００によって移動する時に、外部から遮断されてウェハが汚染することを防止する。

【0036】

既存の装置は、熱い熱気によって、チャンバを冷やした後、ウェハの入れ替えが行われ、チャンバの冷却および再加熱に多くの時間がかかるが、本発明は、ウェハと結合する結合部を含み、ウェハおよび結合部をチャンバの内側またはチャンバの外側に移送されるように動きがプログラムされたウェハ移送装置１００を構成して、チャンバの冷却過程なしに加熱されたチャンバ内のウェハを入れ替ることができる利点がある。ここで、結合部およびウェハ移送装置は、セラミックのように熱変形が少ない熱に強い素材で形成される。加熱されたウェハは、ヒーティング装置２００のチャンバの外側に移送されて別のクーリングが行われる。本発明は、チャンバのクーリング時間を省略して、連続してウェハの不良分析を行うことができる利点がある。

【0037】

図１は、本発明の外観に対する一例示図であり、外観の場合、必要に応じて十分に変形可能である。

【0038】

図２は、本発明の構成図である。図２を参照すると、ウェハを加熱するための空間を提供するチャンバ２２０および前記チャンバの内部に配置され、熱を発散するヒータ２５０を含むヒーティング装置２００と、前記チャンバの内部と連結されたサンプリングポート３１１と連結され、前記サンプリングポートに吸入された汚染物質を分析する分析装置３００と、アームが形成されたウェハ移送装置１００と、前記チャンバ内にウェハを挿入および前記チャンバ内のウェハを外部に移送するように、前記ウェハ移送装置を制御する制御部とを含む。

【0039】

ヒーティング装置２００は、ヒータ２５０を含むチャンバ２２０で形成され、この際、一側にウェハ移送装置と連結されたゲート２１０が形成される。ウェハ移送装置は、前記チャンバの外側に配置され、ウェハと結合する結合部を含み、内蔵した自動化プログラムによってゲート２１０およびウェハ出入口２２１を通過し、ウェハをチャンバ２２０の内部に移送させるか、チャンバ２２０の内部から外部に移送させる。ウェハ移送装置によってチャンバ２２０の内部に載置されたウェハは、チャンバ２２０の内部に配置されたヒータ２５０によって加熱され、加熱によって脱着された汚染物質を含むガスは、導管３１０を介して分析装置３００に移動される。ここで、制御部は、リアルタイムで、チャンバの内部に配置された構成の温度の入力を受けて、ヒータの温度を制御する。温度測定方式は、カバー２３０およびチャック２４０が透明な石英で形成された点を用いて、チャンバの内部に配置された光センサを用いて、ウェハの温度をリアルタイムで測定し、ヒーティング温度を調節する。

【0040】

分析装置３００は、汚染物質を捕集してイオンを分析する。イオン分析により、当該ウェハの不良がどの工程で発生したか簡単に追跡することができる。分析装置３００は、様々な分析方法を採択することができる。例えば、分析方法としては、溶液に汚染物質を捕集した後、汚染物質の化学的、物理的、電気的特性を用いて分析する方法、汚染物質の吸光および発光特性を用いて分析する方法、汚染物質をイオン化して分析する方法、汚染物質にイオン化物質を反応させた後、分析する方法などがある。

【0041】

加熱および分析が完了したウェハは、ウェハ移送装置１００によってチャンバ２２０の外部に移送され、チャンバ２２０内の残ガスは、真空ポンプの活用または不活性ガスの注入により、チャンバ２２０の内部を換気させる。チャンバ２２０の外側に排出されるガスは、捕集器４００によって汚染物質およびガスがフィルタリングされた後、外部に排出される。

【0042】

本発明は、ウェハの加熱方式として、直接加熱方式と間接加熱方式を採択することができる。直接加熱方式は、ウェハを加熱プレート（図示せず）に配置して直接加熱させる方式であり、間接加熱方式は、ランプやその他のヒータを用いてウェハを直接加熱することなく、伝導、対流、輻射などの方法でウェハをヒーティングさせる。また、チャック２４０とカバー２３０は、透明な石英で形成されることができ、光エネルギーが内部に浸透してウェハを加熱することができる。

【0043】

また、ゲート２１０とウェハ出入口２２１との間にゲート弁（図示せず）が形成され、ゲート弁は、クーリング型ゲート弁として形成されることができる。クーリング型ゲート弁は、内部にホールが形成され、ホールを介して各種の冷却水を供給して、ゲート弁が過熱しないように冷却することができる。冷却水としては、ＰＣＷ、ＵＰＷ、ＣＤＡなどが使用され、使用される冷却水の種類を限定しない。

【0044】

図３は、本発明のチャンバ構成図である。図３を参照すると、前記チャンバ２２０の内部に配置され、この際、前記チャンバに固定された結合部材２３１によって前記チャンバの内面から離隔して配置されるカバー２３０と、前記カバーと対向するように配置され、前記チャンバと連結された駆動部２４１によって上下移動されるチャック２４０とを含み、前記カバーと前記チャックとの間にウェハが配置される配置空間が形成されることを特徴とする。

【0045】

ヒータ２５０は、チャンバ２２０内の上端に配置されたように図示されているが、位置を限定せず、複数個が形成されることができる。

【0046】

カバー２３０は、結合部材２３１によってチャンバ２２０の内面と離隔して中央に配置される。結合部材２３１は、カバー２３０の外側面とチャンバ２２０の内面が結合してカバー２３０の位置を固定させる。カバー２３０には、分析装置と連結されるようにホールが形成され、ホールは、サンプリングポート３１１が挿入され、ウェハから脱着された汚染物質を含むガスを収集する。カバーの内側面は、チャック２４０と噛み合うように所定の形状に形成されることができる。

【0047】

チャック２４０は、カバー２３０と対向するように配置され、外側面に結合した駆動部２４１によって上下運動する。チャック２４０の内側面には、チャック２４０とカバー２３０との間にウェハが配置されるように溝が形成される。

【0048】

駆動部２４１は、チャンバを貫通して配置され、チャンバ２２０の外側に配置された外部装備と連結されて、チャック２４０とともに上下運動する。駆動部２４１は、油圧または空圧によって動く。駆動部がチャンバを貫通して配置されてチャンバの全体積を低減することができ、チャンバの体積が減少し、加熱にかかる時間およびエネルギーを低減することができる利点がある。

【0049】

カバー２３０とチャック２４０との間にウェハが配置されるようにロードピン２４２が配置される。ロードピン２４２は、一端がウェハと当接するように、チャック２４０とカバー２３０との間に配置され、チャック２４０を貫通して、他端がチャンバ２２０の内面と結合するか当接するように配置される。また、ロードピン２４２の一端がウェハと当接するように、チャック２４０とカバー２３０との間に配置され、他端は、チャック２４０の内側面に結合することができる。ロードピンの他端がチャンバの内面と当接するように配置される場合、チャックによって支持され、チャックの上昇に伴いチャンバの内面から離隔することができる。

【0050】

また、ロードピンは、上下移動するように、別の駆動部と結合することができる。別の駆動部をさらに含むことで、移送装置にロードピンで安定的に載置されるか、ロードピンに配置されたウェハが安定的に移送装置に載置されるように制御することができる。

【0051】

本実施形態では、図面のように、ロードピン２４２の一端がチャック２４０とカバー２３０との間に配置され、チャック２４０を貫通して他端がチャンバ２２０の下面に結合する実施形態を基準に説明する。

【0052】

冷却部材２６０は、一つ以上配置され、ヒータ２５０によって発生した熱が、チャンバ２２０の外側に配置された構成に影響を及ぼさないように配置される。冷却部材２６０は、チャンバ２２０の外壁に内蔵されて配置され、必要に応じて、フレームと当接する外側面に配置されることができる。

【0053】

チャンバ２２０には、不活性ガスが注入されるガスポート２２２が配置される。チャンバ２２０の内部に一つ以上のガスポート２２２が配置され、不活性ガスを注入して、内部の残ガスを外部に排出させる。ガスポート２２２は、弁およびＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）と連結されて、不活性ガスの供給量を制御することができる。

【0054】

チャック２４０とカバー２３０との間にガスポート２２２が配置されて、不活性ガスを噴射する。残ガスは、チャンバ２２０に形成された排出口２２３を介して排出される。内部の残ガスを周期的に排出することで、安全事故の発生を防止し、正確な分析を行う。

【0055】

また、汚染物質のサンプリング中に、状況に応じて、不活性ガスを供給するか停止することができる。

【0056】

図４および図５は、図３の拡大図である。図４は、ヒーティング装置２００を拡大したものであり、ウェハがローディングされた状態を拡大した図である。図４を参照すると、カバー２３０は、結合部材２３１によってチャンバ２２０内に位置が固定される。チャック２４０は、駆動部２４１によって上昇して、ウェハが載置されるロードピン２４２は、チャック２４０のスルーホール内に挿入され、チャック２４０の上面にウェハが配置される。

【0057】

チャンバ２２０内のヒータ２５０によってウェハが加熱され、且つ加熱によって脱着された汚染物質は、チャンバ２２０の上側を貫通結合したサンプリングポート３１１によって分析装置３００に移送される。サンプリングポート３１１は、カバー２３０の上面を貫通するか、カバー２３０に形成されたホールに嵌合されて、ウェハから脱着された汚染物質を含むガスを移送させる。

【0058】

サンプリングポート３１１は、ヒータ２５０を貫通するように配置されるか、ヒータ２５０がサンプリングポートと隣接するように配置されて、サンプリングされたガスが分析装置３００に移動する時に冷却しないようにする。

【0059】

チャンバ２２０は、不活性ガスを注入するガスポート２２２を含む。加熱およびサンプリングステップが終了した後、不活性ガスを注入して、内部の残ガスを排出する。ガスポート２２２は、チャンバ２２０内に複数個が配置され、そのうち一部は、カバー２３０とチャック２４０との間に配置されて、残ガスを排出する。

【0060】

ロードピン２４２の一端がチャック２４０とカバー２３０との間に配置され、チャック２４０を貫通して他端がチャンバ２２０の下面に結合する。ロードピン２４２の一端は、ウェハと安定的に配置されるように、端部の断面積がスルーホールの断面積より広く形成される。ロードピン２４２は、チャック２４０に形成されたスルーホール２４０－１を介して貫通配置され、チャック２４０は、外側面に配置された駆動部２４１によって上下運動し、この際、ロードピン２４２は、チャンバ２２０の内側に固定されて動かない。

【0061】

ここで、チャック２４０は、駆動部２４１によって上昇し、ロードピン２４２の上端に配置されたウェハがチャック２４０の上面に配置される。チャック２４０の内側面には、ロードピン２４２の端部が挿入される挿入溝が形成される。ロードピン２４２は、スルーホール２４０－１に配置され、この際、ロードピン２４２の端部は、スルーホール２４０－１の断面積より大きく形成されて、ガスの流れを遮断する。

【0062】

これにより、ウェハがチャック２４０とカバー２３０との間に配置され、加熱によって汚染物質が脱着され、この際、ロードピン２４２の端部がスルーホール２４０－１を遮断して、汚染物質がスルーホール２４０－１に流出されることを防止する効果を有する。ここで、スルーホールの形状、ロードピンの端部の形状およびロードピンの端部が挿入される挿入ホールの形状は変形可能であり、ロードピンは、チャックと同じ材質で形成されて、熱膨張による損傷を防止する。

【0063】

図５は、不活性ガスによって残ガスが排出される概路図である。図５を参照すると、排出口２２３は、チャンバの内部ガスを吸入する第２真空ポンプ４１０および外部と連結され、排出されたガスを浄化する捕集器４００と連結される。加熱およびサンプリングの後、一つ以上のガスポート２２２を介して不活性ガスを注入する。注入された不活性ガスとともに、内部の残ガスが、チャンバ２２０に形成された排出口２２３を介してチャンバ２２０の外側に排出される。排出されたガスは、ガス排出配管を介して移送され、捕集器４００によって汚染物質およびガスがフィルタリングされた後、外部に排出される。また、ガス排出配管は、第２真空ポンプ４１０と連結されており、周期的にチャンバ２２０の内部を換気させる利点がある。

【0064】

図６は、ヒーティング装置と分析装置の連結概路図である。図６を参照すると、分析装置３００は、ヒーティング装置２００と連結されて、ウェハから脱着された汚染物質を分析し、必要に応じて、チャンバ内の空気を測定することができる。

【0065】

ヒーティング装置２００と分析装置３００は、ガスが移送される導管３１０によって連結される。導管３１０は、ヒーティング装置２００の外面に配置されたサンプリングポート３１１によって固定される。サンプリングポート３１１は、チャンバ２２０の内部のカバー２３０を貫通して配置される。カバー２３０とチャックとの間に配置されたウェハが加熱されて脱着された汚染物質が、サンプリングポートを介して分析装置に移送される。汚染物質は、チャンバの内部の温度上昇によって分析装置に移送されることができ、分析装置と連結された第１真空ポンプ３１４によって移送されることができる。ヒーティング装置と分析装置を連結する導管３１０は、弁３１３によって開放可否が決定され、弁３１３を制御する制御部によって分析装置３００に吸入されるガス量を調節することができる。

【0066】

ここで、導管３１０は、汚染物質が分析装置３００に移動する時に、冷却によってイオンが導管３１０に蒸着することを防止するために熱を発散する発熱体３１２を含むことを特徴とする。イオンが導管３１０に蒸着することを防止して、分析効率およびメモリを低減することができる効果がある。発熱体３１２と導管３１０は、制御部と連結されて、導管の温度が設定された温度に制御される。本発明は、導管の温度を制御する方式を限定しない。例えば、発熱体は、導管を包むように形成されて、導管に熱を伝達することができ、導管と発熱体は、加工品および他の構成を用いて連結した後、加工品に伝導される温度で温度を制御することができる。

【0067】

また、設定温度を維持するように導管の形状を変形することを含む。導管と外縁に二重管で配管を施した後、二重管に熱源を連結して、内部の空気をヒーティングさせて導管の温度を制御することができる。

【0068】

本発明は、チャンバを貫通して配置される第２サンプリングポート（図示せず）をさらに含む。第２サンプリングポートは、チャンバ内の汚染度を測定するために、チャンバの内部と分析装置を連結する構成である。チャンバの内部に不活性ガスを供給し、不活性ガスと汚染物質がともに分析装置に移送される。ウェハの分析前に、チャンバの内部の汚染度を測定して信頼度を高めることができ、ウェハの加熱後、残存する汚染物質の量を測定し、ウェハから熱脱着された正確な汚染物質の量を測定することができる。

【0069】

［２］本発明の作業フローチャート
本発明は、上記のＴＤ分析自動化システムを用いた自動化方法を含む。

【0070】

前記ウェハ移送装置は、予め設定された動きにより、ウェハを前記チャンバの内部に挿入して、前記ロードピンの一端にローディングするウェハローディングステップと、前記駆動部は、前記チャックを移動させて、前記カバーと近接配置されるヒーティング準備ステップと、前記チャンバ内に配置されたヒータによってウェハが加熱されて、汚染物質が脱着されるウェハヒーティングステップと、加熱によって脱着された汚染物質は、前記カバーを貫通して配置されたサンプリングポートを介して排出されるサンプリングステップと、前記分析装置は、サンプリングされた汚染物質を分析する分析ステップとを含む。

【0071】

ウェハローディングステップは、複数のウェハが保管されたＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）をウェハ移送装置（ＥＦＥＭ、Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｕｄｌｅ）にローディングすることを含む。ＦＯＵＰは、制御された環境でシリコーンウェハを安全に転送するように使用される一般的な構成である。ウェハ移送装置は、ＦＯＵＰ内のウェハを一枚ずつ装着する。チャンバの外面に配置されたゲートが開放され、ウェハ出入口を介して、ウェハは、チャンバの内部に移送される。ウェハは、ロードピンの上端にローディングされ、ウェハ移送装置は、チャンバの外部に移動される。

【0072】

ヒーティング準備ステップは、ローディングされたウェハの加熱前のステップである。チャックは、外側面に配置された駆動部によって上下移動し、動きによって、ロードピンの一端に配置されたウェハがチャックの内面に配置される。

【0073】

ここで、チャックは、ロードピンが貫通配置され、且つロードピンの端部がチャックのスルーホールの断面積より広く形成されて、移動部の動きによってロードピンの端部がスルーホールを遮断する。

【0074】

ウェハヒーティングステップは、チャンバ内のヒータが作動してウェハを加熱する。ローディングされたウェハは、石英からなるチャックとカバーとの間で外部輻射熱によって加熱される。加熱によって、ウェハの表面にあるイオンおよび有機物が気化し、ガス状に相変化する。ヒータの位置は、チャンバの上下部に限定されず、チャンバ内に複数個が配置されることができる。昇温時間と維持時間に応じて分析結果が異なるが、平均１５分～２０分間昇温させた後、１０分～２０分間維持したときに、好ましい結果が導き出される。

【0075】

サンプリングステップは、加熱によって脱着された汚染物質がサンプリングポートを介して分析装置に移送される。チャンバ内に配置されたガスポートを介して不活性ガスが投入され加圧によって分析装置に移送されることができ、分析装置と連結された第１真空ポンプを介して移送されることができる。サンプリングポートは、カバーを貫通して配置され、ウェハの上端に位置することが、ガスの吸入に最も効果的である。

【0076】

また、サンプリングステップは、チャンバ内にウェハ有無に応じて行われることができる。ウェハローディングステップの前に、チャンバの内部に不活性ガスを供給して、チャンバの内部の汚染度を測定するチャンバ汚染度測定ステップを含む。ウェハ分析を行う前に、チャンバの内部の汚染度を測定して、分析に対する信頼度を高めることができる。

【0077】

ここで、制御部は、サンプリング途中に非常状況が発生する場合、不活性ガスを供給するか、停止することができる。非常状況は、漏れ、オーバーヒーティング、および過汚染などを含み、ガスが漏れる場合、不活性ガスの供給を中断し、ウェハがオーバーヒーティングされる場合、不活性ガスを供給して、ウェハを冷却する。

【0078】

分析ステップは、サンプリングされた汚染物質を分析する。分析方法は、溶液に汚染物質を捕集した後、汚染物質の化学的、物理的、電気的特性を用いて分析する方法、汚染物質の吸光および発光特性を用いて分析する方法、汚染物質をイオン化して分析する方法、汚染物質にイオン化物質を反応させた後、分析する方法などが適用されることができる。

【0079】

本発明は、サンプリングが完了したウェハは、ウェハ移送装置によってチャンバの外側に移送し、他のウェハがローディングされるウェハ入れ替えステップを含む。ウェハ入れ替えステップは、チャンバ内においてローディングされたウェハの加熱およびサンプリングが完了した後、駆動部によってチャックが下降し、ウェハはロードピンの上端に配置される。ロードピンに配置されたウェハは、駆動装置によってチャンバの外部に移送され、他のウェハがチャンバの内部にローディングされる。

【0080】

ここで、既存のＴＤ分析システムは、上記のように、一枚のウェハの加熱および分析工程が完了した後、冷却が行われるが、本発明は、自動化システムを介してウェハを移送することから、チャンバの冷却を省略し、所要時間を短縮した利点がある。

【0081】

ウェハ移送装置によってヒーティング装置の外部に移送されたウェハは、ＦＯＵＰに移送され、移送中にウェハが冷却するか、冷却装置に移送されて冷却された後、ＦＯＵＰにローディングされる。

【0082】

ウェハ入れ替えステップは、チャンバ内部の残ガスを除去するために、換気ステップを含む。換気ステップは、チャンバ内の残ガスを除去するために、ウェハをチャンバの外部に移送させた後、ゲートを閉鎖し、密閉した状態で不活性ガスを供給する。チャンバ内に配置されたガスポートを介して不活性ガスが供給され、チャンバの下面に形成された排出口を介して残ガスが排出される。排出口は、ガス中の固体または液体粒子を捕集する捕集部と連結されており、浄化後、外部に排出される。また、排出口は、第２真空ポンプと連結されて、周期的に真空圧を介してチャンバの内部を初期状態に復旧する。

【0083】

すなわち、平常時および分析時には、常に不活性ガスを用いた排気を行い、クリーニングが必要な場合、第２真空ポンプを用いて、チャンバ内部の空気を急速に排出させる。

【0084】

本発明は、チャンバの内部の汚染度を測定するチャンバ汚染度測定ステップを含む。チャンバ汚染度測定ステップは、チャンバの内部に不活性ガスを供給し、チャンバを貫通して配置される第２サンプリングポートによってチャンバ内部の汚染度を測定する。

【0085】

チャンバの汚染度測定は、ウェハの有無および進行ステップとは無関係にユーザの要求に応じて行われる。ウェハ配置前後のチャンバの汚染度を測定してウェハに載置する時に、汚染物質が流入されるか確認することができ、ウェハ加熱前後を測定して、チャンバ内に残存する汚染物質の量を確認することができる。

【0086】

本発明は、加熱されたウェハを冷却するための方法を提示する。加熱されたウェハは、換気ステップ時にチャンバの内部に不活性ガスが供給されて、チャンバ内部の換気および加熱されたウェハを冷却する冷却ステップを同時に行うことができる。

【0087】

また、ウェハ入れ替えステップの時に、加熱されたウェハを前記チャンバの外側に移送し、この際、チャンバの外側に所定時間待機して自然冷却されることができる。

【0088】

また、ウェハ入れ替えステップの時に、加熱されたウェハを前記チャンバの外側に配置されたクーリングチャンバに移送する冷却ステップを含み、ウェハが冷却され、ウェハが冷却される間に、他のウェハを前記加熱装置の内部に移送して、分析が行われることができる。

【0089】

本発明は、上記の実施形態に限定されず、適用範囲が様々であることは言うまでもなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく、様々な変形実施が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0090】

１００ ウェハ移送装置
２００ ヒーティング装置
２１０ ゲート
２２０ チャンバ
２２１ ウェハ出入口
２２２ ガスポート
２３０ カバー
２３１ 結合部材
２４０ チャック
２４１ 駆動部
２４２ ロードピン
２５０ ヒータ
２６０ 冷却部材
３００ 分析装置
３１０ 導管
３１１ サンプリングポート
３１２ 発熱体
３１３ 弁
３１４ 第１真空ポンプ
４００ 捕集器
４１０ 第２真空ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】