KR0132024B1

KR0132024B1 - 공정 결함 분석방법

Info

Publication number: KR0132024B1
Application number: KR1019930028881A
Authority: KR
Inventors: 배상만
Original assignee: 김주용; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1998-04-14
Also published as: KR950021309A

Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에서 발생되는 공종 결함을 여러가지 형태로 분류하여 결함의 발생 공정과 특징 및 수율에 미치는 영향을 쉽게 파악할 수 있도록 군집결함의 조건들을 정의하고 이것을 컴퓨터에 입력시켜 공정결함을 자동분류 할 수 있도록 하는 기술이다.

Description

공정 결함 분석방법

제1도는 본 발명에 의해 확산형 공정 결함를 조사하기 위해 작은 단위의 블록을 설정한 것을 도시한다.

제2도는 본 발명에 의해 점군집, 고밀도 선형등의 군집 결함을 조사하기 위해 반경(R)을 적용하는 것을 도시한다.

제3도는 본 발명에 의해 공정 결함 분석 단계를 도시한 블럭도.

제4도는 본 발명에 의해 점 군집결함으로 분석하기 위한 플로우 차트.

제5도는 본 발명에 의해 스크래치 군집결함으로 분석하기 위한 플로우 차트.

제6도는 본 발명에 의해 확산형 군집결함으로 분석하기 위한 플로우 차트.

제7도는 본 발명에 의해 고밀도 선형 군집결함으로 분석하기 위한 플로우 차트.

제8도는 본 발명에 의해 케미칼 오염 군집결함으로 분석하기 위한 플로우 차트.

＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명.

1 : 결함, A,B,C : 블록,

10 : 웨이퍼, 20 : 결함 검사 장치,

30 : 패턴 비교 검사, 40 : 결함 데이터,

50:결함 데이터 분석 장치

본 발명은 반도체 제조 공정상 나타날 수 있는 공정 결함(Defect)분석 방법에 관한 것으로 모든 반도체 제조공정에서 나타나는 결함을 쉽고, 자동적으로 분류할 수 있게 하는 공정 결함 분석방법에 관한 것이다.

현재까지의 반도체 제조시 나타나는 공정 결함은 공정 결함의 분포 위치좌표 및 결함크기 만을 관찰할 수 있었다.

종래에는 제1도와 같이 웨이퍼(10)를 결함 검사 장치(20)에서 패턴의 비교 검사(30)을 통하여 결함 데이터(40) 예를들어 좌표 및 크기를 알고난 후, 작업자가 웨이퍼 조사 맵을 작성하거나, 분석하는 작업을 순차적으로 진행하였다.

여기서, 상기 결함 데이터(40)는 각각 독립적으로 존재하여 작업자가 일일이 육안으로 확인하여 어떠한 형태의 결함으로 존재하는지를 파악해야 한다.

그리고, 결함의 형태에 따라 어떠한 공정에서 주로 발생되는지를 추측할 수가 있는데, 예를들어 점군집 결함은 퍼니스(Furnice)에서 , 스크래치 결함은 웨이퍼를 이송하는 과정에서, 화산형 군집 결합은 크리닝 공정에서, 케미칼 오염 결함은 메탈 증착 공정에서 주로 발생하므로 이러한 공정을 재점검하여 생산성을 향상 시킬수가 있다.

그러나, 상기와 같이 종래에는 겸함의 분석이 자동적으로 이루어지지 않고 작업자가 일일이 파악해야 함으로 작업이 늦어지고, 정확한 데이터를 산출하기 어려운 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 결함들의 크기와 좌표를 가지고, 자동적으로 분류할수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

일반적으로 웨이퍼(wafer)에 전체적으로 균일하게 나타나는 결함을 제외하고는 군집성 결함(Grouped Defect)의 특성을 갖는다. 즉, 반도체 제조시 나타나는 결함들 중에 군집성 결함은 크게 다섯가지로 나타나고 있다. 첫째, 점군집결함(spotted Defect), 둘째, 스크래치 군집결합(Scratched defect), 셋째, 확산군집결함(Diffused Defect), 넷째, 고밀도 선형 군집결함( High-Density Linear Defect),다섯째, 케미컬 군집결함(Chemical attacked Defect)로 분류된다.

본 발명은 이와같이 5가지의 군집결함을 자동 분류할 수 있도록 하는 방법이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명은 상세히 설명하기로 한다.

제3도를 참조하여 본 발명에 의한 결함 분석 방법을 설명하면 다음과 같다. 반도체 웨이퍼(10)를 공정결함 검사장치(20)에서 패턴 비교 검사(30)를 통하여 공정결함의 존재 여부를 검사(Inspection)한다. 웨이퍼(10)위에 나타난 기본적인 공정 결함 데이터(40)은 결함의 좌표 및 크기를 알수 있다. 그리고, 상기 결함 데이타(40)를 각각의 기준값과 비교하여 결함 데이터 분석 장치(50)에서 점 군집 결함(60), 스크래치 결함(70), 확산형 군집결함(80), 고밀도 군집결함(90), 케미칼 오염 결함(100)인지를 분석하는 것이다.

제4도는 결함 데이터를 점 군집결함(60)으로 분석하기 위한 과정으로서, 임의 결함의 결함크기(DS)가 0.5㎛보다 작은가를 판단하는 단계(61)와 ; 임의결함의 결함크기가 0.5㎛보다 작은 경우, 상기 결함 블럭의 직경(RD) 즉, 결함 주위의 100㎛ 이내에 결함들이 존재하는가를 판단하는단계(62); 상기 결함 블럭의 직경(RD)이 100㎛ 이내인 경우, 100㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 10개 이상인가를 판단하는단계(63) 및: 100㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 10개 이상인 경우 점 군집 결함(S)으로 분류하는 단계(64)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 판단 과정에서 NO일때는 다른 결함 예를들어 스크래치 군집결함(70)분류로 넘어가게된다.

제2도는 웨이퍼 위에 나타난 임의의 결함(1)주위에 직경(R) 100㎛ 이내에 결함이 있는지 여부를 조사하는 도면이다. 이 때, 임의의 결함위치에서 부터 100㎛ 이상 벗어나고 10개 이상이 아닌 결함은 점 군집결함(60)이 아니고, 최종적으로 점 군집결함(60)으로 판명된 결함들은 점 군집결함(60)이라는 기호S를 붙여 정보 데이터에 기록한다.

제5도는 결함 데이터를 스크래치 군집결함(70)으로 분석하기 위한 과정으로서, 임의 결함의 결함크기(DS)가 10㎛ 이상인가를 판단하는 단계(71)와; 임의 결함의 결함크기가 10㎛이상인 경우, 상기 결함 블럭의 직경(RD)즉, 결함 주위의 50㎛ 이내에 결함들이 존재하는가를 판단하는 단계(72); 상기 결함 블럭의 직경(RD)이 50㎛ 이내인 경우, 50㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 5개 이상인가를 판단하는 단계(73)및; 50㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 5개 이상인 경우 스크래치 군집결함(Sc)으로 분류하는 단계(74)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 판단 과정에서 NO일때는 다른 결함 예를들어 확산형 군집결함(80)분류로 넘어가게 된다.

제6도는 결함 데이터를 확산형 군집결함(80)으로 분석하기 위한 과정으로서, 임의결함의 결함크기(DS)가 1㎛보다 작은가를 판단하는 단계(81)와; 임의 결함의 결함크기가 1㎛보다 작은 경우, 상기 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 100개 이상인가를 판단하는단계(82); 상기 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 100개 이상인 경우, 이 결함 위치에서 웨이터를 일정 면적(예를 들어 X,Y 간격 1000㎛ 혹은 500㎛)의 사각형으로 구역을 설정하는 단계(83); 설정된 구역을 좌우, 사선방향으로 결함 밀도 계산하는 과정(84); 상기 각 구역에 이웃하는 구역의 밀도를 분석하는 과정(85); 분석된 구역 밀도의 분포가 선형 또는 2차 함수 분포인지를 판단하는 과정(86);선형 또는 2차 함수로 분포된 구역 밀도의 결함수 및 밀도가 선형적으로 증가하는가를 판단하는단계(87) 및; 결함수 및 밀도가 선형적으로 증가하는 경우, 확산형 군집결함(D)으로 분류하는 단계(88)를 포함하여 이루어진다.

상기 확산형 군집결함(D)은 주위의 공정결함의 크기와 관계없이 웨이퍼의 중심을 지나는 수직선 방향으로 나타나는 결함을 비교하되, 결함 분포수 및 결함 밀도크기(Density)가 증가하거나 감소하는 결함을 의미한다.

제1도를 참고하면 다음과 같다.제1도는 확산형 공정결함 분석법을 도시한 것으로 B영역을 1차로 결함크기 및 갯수를 분석하고, A,C 영역에서의 결함의 갯수를 파악하는 것을 도시한 것으로, 1은 웨이퍼 위에 나타난 임의의 결함이고, 3은 웨이퍼 중심을 지나는직선이며, A,B,C등 사각형은점검할 블럭(10㎛×10㎛ 또는 1000㎛×1000㎛)을 나타낸 것이다. 임의의 한점의 결함 위치에서, 이점을 중심으로 하고 웨이퍼의 중심을 지나는 직선에 위치하는 사각형 크기가 가로 세로(1000㎛×1000㎛)이내에 위치하는 결함 수가 10개 이상이며, 웨이퍼 중심을 지나는 직선을 따라 500㎛×n(n=1,2,3 )거리 위치에서 다시(500×500㎛2)의 직사각형 면적 이내의 결함 수를 분석하여, n=1,2,3 인 경우 결함수의 비율이 선형을 이룰때 이들 그룹 결함을 확산형 군집결함으로 판단한다.

여기서, 상기 판단 과정에서 NO일때는 다른 결함 예를들어 고밀도 선형 군집결함(90)분류로 넘어가게 된다.

제7도는 고밀도 선형 군집결함의 분류를 도시하는 것으로, 임의 결함의 결함크기(DS1)가 100㎛ 이상인가를 판단하는 단계(91)와; 임의 결함의 결함크기(DS1)가 100㎛이상인 경우, 상기 결함 블럭의 직경(RD)즉, 결함 주위의 10㎛이내에 결함들이 존재하는가를 판단하는단계(92); 상기 결함 블럭의 직경(RD)이 10㎛이내인 경우, 10㎛이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 결함크기(DS2)가 10㎛이상인가를 판단하는 단계(93)및 ; 10㎛이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 결함크기(DS2)가 10㎛이상 경우, 고미도 선형 군집결함(HL)으로 분류하는 단계(94)를 포함하여 이루어진다.

제8도는 케미컬 오염 결함(Chemical Attecked Defect)을 분류하는 것을 도시한 것으로, 임의 결함의 결함크기(DS)가 1∼10㎛이내의 크기인가를 판단하는 단계(101)와; 임의 결함의 결함크기(DS)가 1∼10㎛이내의 크기인 경우, 이들 결함의 X축 크기나 Y축 크기 차이(Dx-Dy)를 최대 값을 갖는 MAX(Dx,Dy)으로 나눈 값이 1/10보다 작은가를 판단하는 단계(102) 및 ; 결함의 X축 크기나 Y축 크기 차이(Dx-Dy)를 최대 값을 갖는 MAX(Dx,Dy)으로 나눈 값이1/10보다 작은 경우, 케미컬 오염 군집결함(C)으로 분류하는 단계(103)를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기와 같은 분류 알고리즘은 결함 검사 장치에서 기초적으로 결함 데이터를 얻은 뒤 이를 이용하여 다시, 컴퓨터에 의해 결함 데이타를 하나하나 비교하여 각 그룹에 해당하는 결함을 자동분류할 수 있게 한다.

본 발명의 자동 결함 분석방법은 기존의 공정결함의 기초적인 데이타를 이용하여 이들 정보로 부터 공정결함을 특징적으로 분류할 수 있다. 그로인하여 종래의 인위적 분류법의 수고를 덜 수 있으며 분류된 데이타를 가지고 즉각적인 공정 흐름에 귀중한 정보를 얻을 수 있게 되는데 예를들어 확산형 군집결함으로 분류되면 크리닝 공정에서 문제가 있다고 판단하여 반도체 제조공정에 즉각적인 조치를 취할 수가 있으므로 생산성을 향상 시킬수가 있다.

Claims

반도체 소자의 공저 결함 분석 방법에 있어서,웨이퍼(10)를 결함 검사장치(20)에서 패턴 비교 검사(30)를 통하여 웨이퍼에 있는 결함들의 좌표 및 결함의 크기로 이루어진 결함 데이터(40)를 얻는 과정과; 임의의 결함이 있는 곳을 작은 블럭 단위로 설정하는 과정; 설정된 블럭에서 상기 결함 데이터(40)내 입력된 결함의 크기, 결함 블럭의 직경 및 결함의 갯수 들을 결함 데이터 결함 데이터 분석 장치(50)에 입력된 기중치와 각각 비교 판단하여 점 군집결함(60), 스크래치 군집결함(70), 확산형 군집결함(80),고밀도 선형 군집결함(90)과, 케미칼 오염 군집결함(100)으로 결함 데이터분석 장치에서 자동적으로 분류하는 과정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공정 결함 분석방법.
제1항에 있어서, 상기 점 군집결함(60)으로 분류하는 과정은, 임의 결함의 결함크기(DS)가 0.5㎛보다 작은가를 판단하는 단계(61)와 ; 임의결함의 결함크기가 0.5㎛보다 작은 경우, 상기 결함 블럭의 직경(RD) 즉, 결함 주위의 100㎛ 이내에 결함들이 존재하는가를 판단하는단계(62); 상기 결함 블럭의 직경(RD)이 100㎛ 이내인 경우, 100㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 10개 이상인가를 판단하는단계(63) 및: 100㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 10개 이상인 경우 점 군집 결함(S)으로 분류하는 단계(64)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공정 결함 분석방법.
제1항에 있어서, 상기 스크래치 군집결함(70)으로 분류하는 과정은, 임의 결함의 결함크기(DS)가 10㎛보다 작은가를 판단하는 단계(71)와 ; 임의결함의 결함크기가 10㎛보다 작은 경우, 상기 결함 블럭의 직경(RD) 즉, 결함 주위의 50㎛ 이내에 결함들이 존재하는가를 판단하는단계(72); 상기 결함 블럭의 직경(RD)이 50㎛ 이내인 경우, 50㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 5개 이상인가를 판단하는단계(73) 및: 50㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 5개 이상인 경우 점 군집 결함(Sc)으로 분류하는 단계(74)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공정 결함 분석방법
제1항에 있어서, 상기 확산형 군집결함(80)으로 분류하는 과정은, 임의 결함의 결함크기(DS)가 1㎛보다 작은가를 판단하는 단계(81)와 ; 임의결함의 결함크기가 1㎛보다 작은 경우, 상기 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)가 100개 이상인가를 판단하는 단계(82); 상기 결함 블럭내에 존재하는 결함의 갯수(ND)갸 100개 이상인 경우, 이 결함 위치에서 웨이터를 일정 면적(예를 들어 X,Y간격 1000㎛ 혹은 500㎛)의 사각형으로 구역을 설정하는 단계(83); 설정된 구역을 좌우, 사선 방향으로 결함 밀도 계산하는 과정(84); 상기 각 구역에 이웃하는 구역의 밀도를 분석하는 과정(85); 분석된 구역 밀도의 분포가 선형 또는 2차함수 분포인지를 판단하는 과정(86); 선형 또는 2차 함수로 분포된 구역 밀도의 결함수 및 밀도가 선형적으로 증가하는가를 판단하는 단계(87) 및; 결함수 및 밀도가 선형적으로 증가하는 경우, 확산형 군집결함(D)으로 분류하는 단계(88)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공정 결함 분석방법.
제1항에 있어서, 상기 고밀도 군집결함(90)으로 분류하는 과정은, 임의 결함의 결함크기(DS1)가 100㎛보다 작은가를 판단하는 단계(91)와 ; 임의결함의 결함크기(DS1)가 100㎛보다 작은 경우, 상기 결함 블럭의 직경(RD) 즉, 결함 주위의 10㎛ 이내에 결함들이 존재하는가를 판단하는단계(92); 상기 결함 블럭의 직경(RD)이 10㎛ 이내인 경우, 10㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 결함의 결함크기(DS2)가 10㎛ 이상인가를 판단하는단계(93) 및: 10㎛ 이내의 결함 블럭내에 존재하는 결함의 결함크기(DS2)가 10㎛ 이상 경우, 고밀도 선형 군집결함(HL)으로 분류하는 단계(94)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공정 결함 분석방법.
제 1 항에 있어서, 상기 케미컬 오염 군집결함(100)으로 분류하는 과정은, 임의 결함의 결함크기(DS)가 1∼10㎛이내의 크기인가를 판단하는 단계(101)와; 임의 결함의 결함크기(DS)가 1∼10㎛이내의 크기인 경우, 이들 결함의 X축 크기나 Y축 크기 차이(Dx-Dy)를 최대 값을 갖는 MAX(Dx,Dy)으로 나눈 값이 1/10보다 작은가를 판단하는 단계(102) 및 ; 결함의 X축 크기나 Y축 크기 차이(Dx-Dy)를 최대 값을 갖는 MAX(Dx,Dy)으로 나눈 값이1/10보다 작은 경우, 케미컬 오염 군집결함(C)으로 분류하는 단계(103)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 공정 결함 분석방법.