KR0176152B1 - 반도체 장치의 제조과정에서 발생하는 오염입자의 측정장치, 측정방법 및 그 분석 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 장치, 측정 방법 및 분석 방법에 관해 개시한다. 본 발명에 의한 오염 입자의 측정 장치는 반도체 장치의 제조에 공급되는 원료 가스의 흐름을 조절하는 래귤레이터, 상기 래귤레이터에 연결되는 제1필터, 상기 제1필터에 연결된 제1공기 밸브, 상기 제1공기 밸브에 연결된 테스트 부분(test component), 상기 테스트 부분에 연결된 유압감소기, 상기 유압감소기에 연결된 입자계수기, 상기 입자계수기에 연결된 제2펌프와 컴퓨터 시스템, 상기 래귤레이터와 제1필터 사이에 연결된 제3공기 밸브, 상기 제3공기 밸브에 연결된 플로우 미터(flow meter), 상기 플로우 미터에 연결되고 상기 유압감쇠기와 입자계수기 사이에 연결된 제2필터, 상기 테스트 부분과 유압감쇠기 사이에 연결된 제2공기 밸브, 상기 제2공기 밸브에 연결된 임펙터, 상기 임펙터에 연결된 제1펌프 및 상기 제2공기 밸브와 임펙터 사이에 연결된 제3필터를 구비한다.
본 발명에 의하면, 반도체 장치의 제조 과정에서 발생되는 입자의 사용 공정별 또는 시간별 측정이 가능하여 GDS의 관리 기준으로 삼을 수 있으며, 이때, 발생된 입자를 포집하여 구조 및 성분 분석을 함으로써, 입자 오염 문제를 근본적으로 해결 가능하다.
Description
제1도는 본 발명에 의하여 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 장치를 나타내는 개략도이다.
제2도는 제1도에 도시한 임펙터(impactor)의 구성도이다.
제3도는 제2도에 도시한 임펙터에 의한 입자의 포집원리를 나타내는 도면이다.
제4도는 제2도에 도시한 임펙터의 오염 입자 포집효율 평가를 위한 블럭도이다.
제5a도 및 제5b도는 제2도에 도시한 임펙터에 의한 오염 입자 포집의 일 예를 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
제6a도 내지 제6c도는 본 발명에 의한 포집된 입자의 측정 결과를 나타내는 도면들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 래귤레이터 12a, 12b 및 12c : 제1, 제2및 제3필터
14a, 14b 및 14c : 제1, 제2및 제3공기 밸브
18 : 임펙터(impactor) 20a, 20b : 제1및 제2펌프
24 : 오염 입자 계수기(particle counter)
본 발명은 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 장치, 측정 방법 및 그 분석 방법에 관한 것으로서, 특히 파티클 쉐딩 시스템(particle shedding system)을 이용하여 사용중인 각 부분(component)의 오염 측정이 가능하고, 각 부분(component)들로 구성된 단위 공정별 가스 유틸리티(gas utility) 배관자체의 오염 입자의 측정이 가능하고, 테스트 부분(component) 및 배관에 존재하는 오염 입자의 포집(sampling)으로 오염 입자의 구조 및 성분 분석이 가능한 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 장치, 측정 방법 및 그 분석 방법에 관한 것이다.
반도체 제품(device)이 고기능화, 고집적화 되어 갈수록 입자에 의한 오염 정도는 제품의 수율(yield)에 직접적인 영향을 미치게 되고 오염 입자의 관리 및 분석의 중요성은 더욱 커지고 있다. 그러나 현재까지, 클린룸(clean room) 환경 및 단위 공정(unit process)을 진행하는 장비(ETCH, CVD 장비등)에서 발생되는 오염 입자의 제어에는 많은 노력을 기울여 왔으나, 총체적인 가스 운송 시스템(Gas Delivery System, 이하 GDS라 한다.) 및 이 시스템을 구성하는 각 부분들(예를 들어 가스 필터(gas filter), 유량 흐름 조절기(mass flow comtroller, 이하 MFC라 한다.) 및 공기 밸브(air valve)에서 발생되는 오염 입자의 제어기술이 없었다. 이로 인해 단위 공정 장비에서 오염 입자 발생시 GDS로 부터의 오염 입자의 측정 및 포집(sampling)을 통한 오염 입자의 구조 및 성분 분석을 하여 연관성을 찾는 기술이 필요하게 되었다. 또한 공정별 사용하는 가스 종류에 따라 각각의 가스 성분에서 발생되는 오염 입자의 구조 및 성분을 분석하여 체계적으로 분류하여 장비내 또는 웨이퍼(wafer)상에 오염 입자 발생시 기준으로 확보할 필요성이 증대되고 있다.
반도체 제조 장치에 공급되는 원료 가스로부터 공정 챔버(process chamber)로의 GDS에는 많은 유틸리티 부분(utility component)들이 각각의 용도에 맞게 유기적으로 설치되어 있다. 이러한 부분(component)들이 입자 오염을 발생시키면 후속 부분(component)에 악영향을 미치게 되고 결국 실제 공정(process)상에서 입자 오염 문제를 야기하게 된다.
본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 측정 장치에 의해 포집된 오염 입자의 분석 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 장치는 반도체 제조 장치에 공급되는 원료 가스의 흐름을 조절하는 래귤레이터, 상기 래귤레이터에 연결되는 제1필터, 상기 제1필터에 연결되고 가스의 개폐를 담당하는 제1공기 밸브(air valve), 상기 제1공기 밸브에 연결된 테스트 부분(test component), 상기 테스트 부분에 연결된 유압감소기(flow pressure reducer), 상기 유압감소기에 연결된 입자계수기(particle counter), 상기 입자계수기에 연결된 제2펌프와 컴퓨터 시스템, 상기 래귤레이터와 제1필터 사이에 연결된 제3공기 밸브, 상기 제3공기 밸브에 연결된 가스 흐름을 측정하는 플로우 미터(flow meter), 상기 플로우 미터에 연결되고 상기 유압감쇠기와 입자계수기 사이에 연결되는 제2필터, 상기 테스트 부분과 유압감쇠기 사이에 연결되고 가스를 개폐하는 역할을 하는 제2공기 밸브(air valve), 상기 제2공기 밸브에 연결된 임펙터(impactor), 상기 임펙터에 연결된 제1펌프 및 상기 제2공기 밸브와 임펙터 사이에 연결된 제3필터를 구비한다.
상기 임펙터는 제2도에 도시된 바와 같이 1개의 오리피스(44)와 2개의 스테이지(42)와 2개의 노즐(40)으로 구성된다. 상기 임펙터를 구성하는 오리피스는 교환 가능하며 1번에서 6번까지, 6개로 이루어진 일군중 선택해서 사용한다. 또한 상기 임펙터의 또 하나의 구성 요소인 노즐은 상기 오리피스와 마찬가지로 교환 가능하며 1번에서 6번까지, 6개로 구성되는 일군중에서 임의로 선택해서 사용한다. 따라서 상기 오리피스와 노즐의 다양한 조합이 가능하나 본 발명에서는 1번에서 6번까지의 각 오리피스에 대응하는 노즐로서 1번과 6번 노즐, 2번과 5번 노즐 및 4번과 3번 노즐을 한 세트로서 사용한다. 즉 하나의 오리피스를 사용할 때 상기 노즐은 상기 짝지워진 노즐을 교환하면서 입자의 포집을 실시한다. 그 다음 상기 오리피스를 다른 것으로 교환한 다음 다시 상기 짝지워진 노즐을 교환하면서 입자 포집을 실시한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염입자의 측정 방법은 가스 운송 시스템(GDS) 및 유틸리티 부분으로 구성된 반도체 제조 장치에 있어서, 상기 가스 운송 시스템(GDS)에서 발생하는 입자를 측정하는 단계 및 상기 유틸리티 부분(utility component)에 의해 발생하는 입자를 측정하는 단계를 포함한다.
상기 가스 운송 시스템(GDS) 및 유틸리티 부분(utility component) 각각에 의한 입자농도를 측정하는 방법으로는, 스태틱 테스트(static test), 다이나믹 테스트(dynamic test) 및 임펙터 테스트(impact test)방법이 있다.
상기 스태틱 테스트(static test)법은 제1도에 도시된 바와 같이 테스트 부분(test component : 16)에 일정한 가스의 흐름을 가하여 쉐딩(shedding)되는 입자를 측정하는 방법이다. 이는 실제 사용조건에서의 입자 발생정도를 평가하는 방법이다.
상기 다이나믹 테스트(dynamic test)법은 제1도에 도시된 바와 같이 테스트 부분(16) 앞단의 공기 밸브(air valve : 14a)의 개폐(open and close) 동작을 반복하고 이와 같은 동작에 의한 순간압력충격에 의해 입자들이 쉐딩(sedding)되는 것을 측정하는 방법이다.
상기 임펙트 테스트(impact test)법은 제1도에 도시된 바와 같이 테스트 부분(test component : 16)에 일정한 가스흐름을 가하면서 테스트 부분(16) 외부에 일정량의 물리적 충격을 가했을 때 발생되는 입자를 측정하는 방법이다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 제조 장치에 의한 오리피스를 분석하는 방법은 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자를 포집하는 단계, 상기 포집된 입자를 사용하여 분석 시료를 준비하는 단계 및 상기 시료를 분석하는 단계를 포함한다.
상기 입자를 포집하는 단계는 상기 임펙터의 6개의 오리피스(orifice) 각각에 1번과 6번, 5번과 2번 및 4번과 3번으로 이루어진 노즐 중 선택된 어느 한 짝을 선택하여 입자를 포집한다.
상기 분석대상 시료를 준비하는 단계의 구체적인 내용으로는, 상기 오염 측정 장치의 구성 요소의 하나로서 오염 입자를 포집하는 요소인 임펙터(impactor)를 완전분해하여 초음파(ultra sonic) 세척 후 질소분자(N2)를 이용하여 건조(dry)시킨다. 다음으로, 가공하지 않은 웨이퍼(bare wafer)를 1.0×0.8cm 크기로 잘라서 초음파(ultra sonic) 세척후 질소(N2)분자를 이용하여 건조시킨다. 이렇게 하여 분석 시료의 준비가 완료된다.
상기 시료 분석은 전자 탐침 마이크로 분석기(Electron Probe Micro Analyzer 이하, EMPA라 한다.)를 통해 저 배율로 포집된 입자의 형태를 측정하고 SEM을 이용하여 고 배율로 포집된 입자 크기를 측정하여 이루어진다.
본 발명은 가스 유입 과정에서 각각의 용도에 맞게 유기적으로 연결된 유틸리티 부분(utility component)들로부터 발생되는 입자 오염의 구조 및 성분을 확인할 수 있다. 또한 입자의 사용 공정별 또는 사용 시간별 측정이 가능하여 GDS의 관리기준으로 삼을 수 있으며, 이때 발생된 입자를 포집하여 입자의 구조 및 성분 분석으로 부분(component)에서 유발되는 입자 오염 문제를 근본적으로 해결하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면과 함께 보다 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명에 의한 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 장치를 나타내는 개략도이다. 구체적으로, 본 장치의 내부구성은 크게 입자 오염을 측정하는 입자 쉐딩 시스템(particle shedding system)의 입자 계수기(flow pressure reducer : 22)의 입자 오염을 포집하는 임펙터(impactor : 18)를 포함하는 복합 구성으로 되어 있다.
보다 상세하게는 반도체 제조 장치에 공급되는 원료 가스의 흐름을 조절하는 래귤레이터(regulator : 10)와 여기에 연결되는 제1필터(12a), 상기 제1필터(12a)에 연결되고 하기 테스트 부분(test component : 16)에 유입되는 가스의 개폐를 담당하는 제1공기 밸브(air valve : 14a), 상기 제1공기 밸브에 연결된 테스트 부분(16), 테스트 부분에 연결된 유압감소기(flow pressure reducer : 22), 상기 유압감소기(22)에 연결된 입자계수기(particle counter : 24), 상기 입자계수기(24)에 연결된 제2펌프(20b)와 컴퓨터 시스템(26), 상기 래귤레이터(10)와 제1필터(12a) 사이에 연결된 제3공기 밸브(14c), 상기 제3공기 밸브(14c)에 연결된 가스 흐름을 측정하는 플로우 미터(flow meter : 28), 상기 플로우 미터(28)에 연결되고 상기 유압감쇠기(22)와 입자계수기(24) 사이에 연결되는 제2필터(12b), 상기 테스트 부분(16)과 유압감쇠기(22) 사이에 연결되고 하기 임펙터(impactor : 18)에 유입되는 가스를 개폐하는 제2공기 밸브(14b), 상기 제2공기 밸브(14b)에 연결되고 입자 오염을 포집하는 임펙터(18), 상기 임펙터(18)에 연결된 제1펌프(20a) 및 상기 제2공기 밸브(14b)와 임펙터(18) 사이에 연결된 제3필터(12c)로 구성되어 있다.
상기 장치의 구체적인 동작을 설명하면,
첫째, 테스트 부분(test component : 16)에서 발생되는 입자의 측정에 앞서 입자 계수기(particle counter : 24)의 제로 카운팅(zero counting) 및 원하는 가스의 흐름을 만들기 위하여 제1및 제2공기 밸브(14a 및 14b)를 닫고 제3공기 밸브(14c)를 연다. 그 다음으로, 래귤레이터(10)를 조절하여 가스의 플로우 미터(28)에 측정된 가스 흐름이 일정하도록 조절한다. 상기 조작전에 입자 계수기(24)와 컴퓨터 시스템(26)은 켜놓은 상태이다. 계속해서 상기 입자 계수기(24)의 측정값이 영으로 되는 것을 확인한다.
둘째, 상기 입자 계수기(24)의 지침이 영을 가리키는 것을 확인한 후 테스트 부분(16)을 장착한다. 그리고 제1및 제2공기 밸브(14a 및 14b)를 열고 제3공기 밸브(14c)를 닫은 후 상기 스태틱 테스트(static test), 다이나믹 테스트(dynamic test) 및 임펙터 테스트(impact test)방법으로 쉐딩(shedding)되어지는 입자를 측정한다. 동시에 상기 임펙터(18)에 의한 입자 포집도 실시한다. 상기 임펙터(18)를 통과하는 가스 흐름은 제2도의 임펙터의 오리피스(orifice : 44)와 본도의 제3필터(12c)에 의해 조절되고 입자 계수기(24) 방향으로의 가스의 흐름은 유압감쇠기(22)에 의해 조절된다.
셋째, 상기 임펙터(18)로 포집한 입자의 구조 분석과 성분 분석을 실시하여 웨이퍼상의 입자와 비교하여 분석한다. 이때, 상기 입자의 구조 분석을 위해서는 주사전자현미경(SEM)을 사용하고, 성분 분석을 위해서는 오그 전자 분광기(Auger Electron Spectorscopy 이하 AES라 한다.)와 EPMA를 사용하여 성분 분석을 한다.
상기 임펙터(18)에 포집된 입자의 구조 및 성분 분석을 위해서는 먼저 입자를 포집해야 하는데 제2도 및 제3도를 참조하여 상세하게 설명한다.
제2도는 제1도에 도시된 임펙터(18)의 구성도이다.
먼저 임펙터는 제1도의 제2공기 밸브(14B)에 연결되는 가스 유입구(A)와 유입된 가스의 유속을 조절하는 노즐(40)과 웨이퍼가 놓이는 스테이지(stage : 42)와 오리피스(orifice : 44)와 펌프에 연결되어 진공에 가까운 상태로 유지되는 출구(B)로 구성된다.
제3도는 제2도에 도시된 임펙터에 의한 입자의 포집 원리를 나타내는 도면으로서, 제2도의 C부분을 확대하여 나타낸 도면이다.
구체적으로 입자가 임펙터에 의해 포집되는 원리를 설명하면, 노즐(50)을 통과한 입자중 직경이 0.1㎛ 이상인 입자는 스테이지(52)에 부딪혀서(impact) 포집되고 직경이 0.1㎛ 이하인 입자는 스테이지(52)와 부딪히지 않고 가스의 흐름에 따라 통과하여 다음 스테이지에 부딪치게 된다. 스테이지에 부딪혀서 포집되는 입자의 크기는 다음 식에 의해 결정된다.
(단, d50 : f50% 포집 수율에 대한 입자의 직경. Cc : 컨닝햄 보정인자(Cunningham correction factor). Dj: 임펙터 분출구의 지름. υ : 기체속도. Pρ: 입자 밀도(psl : 1.05g/㎤). η : 기체의 점성도(공기의 경우). Stk50 : 스토크 수(Stokes number 원형 : 0.24))
상기 식을 참조하면 포집되는 입자의 크기는 노즐(50)이 구멍직경에 따른 통과 유속 및 오리피스(orifice)유량과 관계가 있다. 구체적으로, 오리피스(orifice) 유량이 일정할 때 노즐 구멍의 직경이 작아지면 유속이 빨라지고 더 작은 입자가 부딪혀서 스테이지에 포집된다. 반대로 노즐(50)의 구멍의 직경이 커질 경우 유속이 느려지고 보다 큰 입자만이 스테이지에 포집되게 된다. 상기 임펙터의 상기 입자들의 포집 효율 평가는 다음과 같은 방법으로 실시된다.
제4도는 본 발명에서 사용하는 임펙터의 입자 포집 효율 평가를 위한 블럭도이다. 구체적으로, E는 건조 질소 가스가 유입되는 유입구이다. 60은 오토마이즈(automizer)로서 폴리사이즈(poly siae : 0.05-4.7㎛)의 고분자 물질(Poly Stylen Latax 이하, PSL이라 한다.)이 혼합된 용액을 건조 질소 가스(dry N2) 압력을 이용하여 분사시키는 장치이다. 62는 히터(heater)로서, 150℃ 정도의 열을 가하여 수분과 psl을 분리시킨다. 64는 냉각수로서, 상기 히터(62)에 의해 분리된 수분을 응축시킨다. 66은 확산에 의한 건조기(dryer)로서, 이산화 실리콘(SiO2)을 사용해서 상기 psl에 남아 있는 수분을 흡수한다. 68은 희석 필터(dilution filter)로서, 임펙터(70)에 유입되는 유량을 적당하게 형성한다. F는 진공상태의 유입된 가스의 출구이다.
상기 임펙터(70)에 의해 포집된 입자를 분석하기 위하여, 먼저, 상기 임펙터(70)를 완전히 분해하여 초음파(ultra sonic)로 세정(cleaning)한 후 질소 분자를 이용하여 건조시킨다. 그 다음으로, 가공하지 않은 웨이퍼(bare wafer)를 1.0×0.8cm 크기로 컷팅(cutting)하여 초음파(ultra sonic)를 사용하여 세정(cleaning)한 후 질소 분자를 이용하여 건조시킨다. 이렇게 하여 시료 준비를 완료한 후 시료 분석을 실시하는데 그 절차는 다음과 같다.
첫째, 1번에서 6번까지의 오리피스에서 임의로 선택한 오리피스에 대해서 6번과 1번, 5번과 2번 및 4번과 3번 노즐을 한 세트로 하여 이 세트의 노즐을 짝 단위로 교환해 가며 입자 포집을 실시한다.
둘째, EPMA를 통해 저 배율로 포집된 입자의 형태를 측정하고 SEM을 이용하여 고 배율로 포집된 입자의 크기를 측정한다.
제5a도 및 제5b도는 제2도에 도시한 임펙터에 의한 오염 입자 포집의 일 예를 나타내는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
제5a도는 상기 임펙터의 구성을 나타내는 제2도의 스테이지(42)상에 포집된 오염 입자의 셈(SEM) 사진으로서, 0.136㎛내외의 소형 입자가 0.1mm 정도의 원형으로 다량 포집된 경우를 나타낸 것인데 포집효율 및 입자의 크기 분포가 좋아서 적은 양의 소형 입자 분석에 적용할 수 있다.
제5b도는 제5a도와 마찬가지로 제2도의 스테이지(42) 상에 포집된 오염 입자의 셈(SEM) 사진으로서, 1.07㎛의 동일 크기의 입자기 1mm 정도의 원형으로 다량 포집된 경우를 나타낸 것인데 소량의 대형 입자 분석에 적용할 수 있다.
제6a도 내지 제6c도는 본 발명에 의한 포집된 입자의 측정 결과를 나타내는 도면들이다.
제6a도는 실레인(SiH4) 가스를 유량 흐름 조절기로 이용한 스태틱 테스트에 의한 입자의 측정 결과를 나타내고, 제6b도는 실레인(SiH4) 가스를 유량 흐름 조절기로 이용한 다이나믹 테스트에 의한 입자의 측정 결과를 나타내며, 제6c도는 실레인(SiH4) 가스를 유량 흐름 조절기로 이용한 임펙트(impact) 테스트에 의한 입자의 측정 결과를 나타낸다. 상기 제6a, 제6b 및 제6c도에서 U는 종래의 유량 흐름 조절기(mass flow controller 이하, MFC라 한다.)의 경우를, N는 본 발명에 의한 것을 나타낸다.
이상, 본 발명은 입자 쉐딩 시스템을 이용하여 사용중인 각 구성 성분의 오염 측정이 가능하고, 각 구성 부분들로 구성된 단위 공정별 가스 유틸리티 배관 자체의 입자 측정이 가능하여, 입자 쉐딩 시스템의 테스트 부분옆에 입자 포집기를 부착하여 유틸리티 부분 및 배관에 존재하는 오염 입자의 포집으로 입자의 구조 및 성분 분석이 가능하다. 따라서, 가스 유틸리티 부분으로부터 발생되는 입자의 사용 공정별 또는 시간별 측정이 가능하여 GDS의 관리기준으로 삼을 수 있으며, 이때, 발생된 입자를 포집하여 구조 및 성분 분석으로 부분에서 유발되는 입자 오염 문제를 근본적으로 해결 가능하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시 가능함은 명백하다.
Claims (12)
- 반도체 장치의 제조 장치에 공급되는 원료 가스의 흐름을 조절하는 래귤레이터; 상기 래귤레이터에 연결되는 제1필터; 상기 제1필터에 연결되는 가스의 개폐를 담당하는 제1공기 밸브(air valve); 상기 제1공기 밸브에 연결된 테스트 부분(test component); 상기 테스트 부분에 연결된 유압감소기(flow pressure reducer); 상기 유압감소기에 연결된 입자계수기(particle counter); 상기 입자계수기에 연결된 제2펌프와 컴퓨터 시스템; 상기 래귤레이터와 제1필터 사이에 연결된 제3공기 밸브; 상기 제3공기 밸브에 연결된 가스 흐름을 측정하는 플로우 미터(flow meter); 상기 플로우 미터에 연결되고 상기 유압감쇠기와 입자계수기 사이에 연결되는 제2필터; 상기 테스트 부분과 유압감쇠기 사이에 연결되고 가스를 개폐하는 역할을 하는 제2공기 밸브(air valve); 상기 제2공기 밸브에 연결된 임펙터(impactor); 상기 임펙터에 연결된 제1펌프; 및 상기 제2공기 밸브와 임펙터 사이에 연결된 제3필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치에 의한 오염 입자의 측정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 임펙터는 한개의 오리피스와 두개의 노즐과 두개의 스테이지로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치에 의한 오염 입자의 측정 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 두개의 노즐은 1번 내지 6번으로 이루어진 군중 선택된 2개인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 장치.
- 가스 운송 시스템(GDS) 및 유틸리티 부분으로 구성된 반도체 제조 장치에 있어서, 상기 가스 운송 시스템(GDS)에서 발생하느나 입자를 측정하는 단계 및 상기 유틸리티 부분(utility component)에 의해 발생하는 입자를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 가스 운송 시스템(GDS) 및 유틸리티 부분(utility component) 각각에 의한 입자 오염의 측정은 스태틱 테스트, 다이나믹 테스트 및 임펙트 테스트 방법을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 방법.
- 반도체 제조 장치에 의한 오염 입자를 포집하는 단계; 상기 포집된 입자를 사용하여 분석 시료를 준비하는 단계; 및 상기 시료를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 분석 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 오염 입자는 한개의 오리피스와 두개의 노즐과 두개의 스테이지로 구성되는 임펙터를 사용하여 포집하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 분석 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 두개의 노즐은 6번과 1번, 5번과 2번 및 4번과 3번의 짝으로 이루어진 일군중 선택된 어느 한 짝을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 분석 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 포집 단계 이전에 상기 임펙터의 포집 효율 평가를 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 측정 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 포집 효율 평가를 위해 오토마이즈(automizer)와 상기 오토마이즈에서 발생된 psl과 수분을 분리 시키는 히터(heater)와 상기 히터에 의해서 분리된 수분을 응축시키는 냉각수와 상기 psl의 잔존 수분을 흡수하는 확산 건조기(diffusion dryer)와 상기 확산 건조기에서 유출되는 가스의 유량을 조절하는 희석 필터(dilution filter)와 상기 필터에 연결되어 입자를 포집하는 임펙터로 구성되는 평가장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 분석 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 분석 시료를 준비하는 단계는 상기 임펙터를 완전 분해하여 초음파를 사용하여 세정하는 단계; 가공하지 않은 웨이퍼를 1.0×0.8cm의 크기로 잘라서 초음파를 이용하여 세정한 후 질소 가스로 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 분석 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 분석 시료를 분석하는 도구로는 시료에 따라 전자주사현미경(SEM) 또는 전자탐침 마이크로 분석기(EPMA)를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 과정에서 발생하는 오염 입자의 분석 방법.
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| US6205842B1 (en) * | 1999-02-02 | 2001-03-27 | Rupprecht & Patashnick Company, Inc. | Differential particulate mass monitor with intrinsic correction for volatilization losses |
| WO2000067805A1 (en) * | 1999-05-06 | 2000-11-16 | Intecon Systems, Inc. | Cleaning particulate matter and chemical contaminants from hands and elastomeric articles |
| US6343425B1 (en) | 1999-05-06 | 2002-02-05 | Intecon Systems, Inc. | Measurement and cleaning of elastomeric articles having particulate adhered thereto |
| US6969487B1 (en) | 1999-05-06 | 2005-11-29 | Intecon Systems, Inc. | Denaturing of a biochemical agent using an activated cleaning fluid mist |
| US6502450B1 (en) | 1999-05-10 | 2003-01-07 | Rupprecht & Patashnik Company, Inc. | Single detector differential particulate mass monitor with intrinsic correction for volatilization losses |
| US6827814B2 (en) * | 2000-05-08 | 2004-12-07 | Tokyo Electron Limited | Processing apparatus, processing system and processing method |
| US6990846B2 (en) | 2000-11-13 | 2006-01-31 | University Of Southern California | Impactor inlet |
| AU2001297736A1 (en) * | 2000-11-13 | 2002-10-08 | University Of Southern California | High-quality continuous particulate matter monitor |
| US7092077B2 (en) * | 2001-09-24 | 2006-08-15 | Entegris, Inc. | System and method for monitoring contamination |
| US6620630B2 (en) * | 2001-09-24 | 2003-09-16 | Extraction Systems, Inc. | System and method for determining and controlling contamination |
| US20040023419A1 (en) * | 2001-09-24 | 2004-02-05 | Extraction Systems, Inc | System and method for monitoring contamination |
| US8020564B2 (en) * | 2003-12-01 | 2011-09-20 | Carefusion 303, Inc. | System and method for analyzing medical treatment data |
| US7867779B2 (en) * | 2005-02-03 | 2011-01-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | System and method comprising same for measurement and/or analysis of particles in gas stream |
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| US20070261559A1 (en) * | 2006-05-09 | 2007-11-15 | Maroulis Peter J | Analysis of a reactive gas such as silane for particle generating impurities |
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| CN102680649B (zh) * | 2012-05-04 | 2015-01-07 | 上海华力微电子有限公司 | 一种测试高纯管道吹扫效果的方法 |
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| US4972957A (en) * | 1988-09-27 | 1990-11-27 | Regents Of The University Of Minnesota | Particle concentrating sampler |
| US5209102A (en) * | 1992-01-31 | 1993-05-11 | American Air Liquide | Method of introducing and controlling compressed gases for impurity analysis |
| US5194297A (en) * | 1992-03-04 | 1993-03-16 | Vlsi Standards, Inc. | System and method for accurately depositing particles on a surface |
| US5255555A (en) * | 1992-04-27 | 1993-10-26 | The Boc Group, Inc. | Method for determining particle response characteristics |
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