KR100451988B1 - 웨이퍼의 모니터링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 모니터링 방법에 관한 것으로,

웨이퍼 전 지역에 대한 X-레이 스캔을 통해 검출된 폴리머 농도에 의한 다이별 컬러 맵핑 ( color mapping ) 을 실시하여 웨이퍼 전역에 걸친 폴리머 잔류 정도를 검출함으로써 검출된 잔류 폴리머를 제거할 수 있어 소자의 불량을 사전에 방지하고 그에 따른 소자의 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있는 기술이다.

Description

웨이퍼의 모니터링 방법{A method for monitoring a wafer}

본 발명은 웨이퍼의 모니터링 방법에 관한 것으로, 특히 반도체소자의 제조 공정 중에서 식각 후 또는 세정 후 잔류된 폴리머에 대한 모니터링 방법에 관한 것이다.

현재, 반도체소자 제조 공정 중에 적층된 산화층이나 금속층을 식각한 후 감광제를 제거할 때 상기 감광제의 잔류물이나 식각 무기물 등의 혼합 잔류물이 식각된 산화층과 금속층에 존재하게 된다.

이러한 잔류물 등은 후속 세정 공정에서 산 또는 솔벤트 화학물질로서 깨끗이 제거하게 된다.

그러나, 잔류물의 제거를 효과적으로 모니터링 하는 도구는 마련되어 있지 않다.

일반적으로, 식각공정 후의 세정 공정시 KLA 결함 측정을 하게 되는데 이것은 상부층에서 단차 차이에 의해 불순물 등을 감지하게 되어 있는 것이다. 참고로, 상기 KLA 는 광학적 스캐닝과 디지털 이미지 프로세싱 기술을 이용하여 픽셀 단위로 웨이퍼를 검사하되, 픽셀의 차이점을 결함으로 이미지화하는 자동 웨이퍼 검사 장치인 마이크로 컴퓨터를 말하는 것이다.

이러한 도구로는 세정후 잔류되는 폴리머성 물질에 대한 감지를 충분히 할 수 없다.

이를 해결하기 위하여 셈이라는 정밀 기구로 셀 지역을 조사할 수밖에 없으나 수백의 다이 내에 있는 수천의 셀을 모두 조사할 수는 없다.

따라서, 대표적으로 한 두 개 지역을 조사하는 것이 통상적인 관례이다.

그러나, 상기 세정 후 잔류 폴리머에 대한 조사 방법은 통상적인 절차로서 마련되어 있지 않다.

다만, 공정 셋업 ( set up ) 시 셈 장비를 이용한 대표적인 조사를 수행하는것이다.

따라서, 이러한 방법은 웨이퍼 전 지역에 대한 정보를 제공한다는 것이 불가능하다.

최근에 평탄화된 지역의 폴리머를 감지할 수 있는 툴 ( tool ) 이 마련되어 있으나 기존의 방법 및 절차와 거의 동일하여 큰 장점을 기대하지 못하고 있으며 절차가 복잡하다.

즉, KLA 스캔은 이후 별도의 툴인 셈 장비로 검사하고 있다.

이러한 방법은 신속성에서 많이 뒤떨어지고 패턴 형성 면에서는 효과가 떨어지고 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 웨이퍼 전 지역에 대한 스캔을 통해 폴리머 잔류 성분을 검출하여 후속 공정의 진행 전에 효과적으로 결함을 검출할 수 있는 웨이퍼의 모니터링 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래기술에 따라 KLA 맵 ( map ) 조사결과를 도시한 평면도.

도 2 는 알루미늄 금속층 식각후 폴리머 잔류현상을 도시한 셈사진.

도 3 은 식각된 알루미늄 금속층 세정후 폴리머 잔류현상을 도시한 셈사진.

도 4a 내지 도 4c 는 폴리머 잔류현상에 맵을 도시한 평면도.

도 5 는 본 발명에 따라 웨이퍼 상의 폴리머를 분석하는 방법을 도시한 개략도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11 : 웨이퍼 13 : 다이 ( die )

15 : 잔류 폴리머 20 : X-레이 조사부

30 : 신호 감지부 40 : 컬러 부호 변환기

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 웨이퍼의 모니터링 방법은,웨이퍼에 X-레이를 조사하여 스캔하되, 다이 별로 실시하는 공정과,상기 X-레이 스캔 공정시 다이 별로 감지된 카본 피크 신호를 신호 감지부로 전송하는 공정과,상기 신호 감지부의 디지털 신호를 컬러 부호 변환기로 전송하는 공정과,

상기 컬러 부호 변환기에서 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하되, 상기 카본 피크 신호에 따라 분석된 폴리머의 농도에 따라 컬러를 무색에서 황색 또는 적색으로 변환시키고 상기 컬러 대 디지털 신호의 피크 높낮이에 대한 매트릭스에 따라 다이별 컬러 맵핑을 실시하는 공정을 포함하는 것과,

상기 X-레이 조사 공정은 x 축 및 y 축에 따라 다이 및 프레임 ( frame ) 별로 스캔하여 실시하는 것과,

상기 폴리머의 농도는 상기 카본 피크 신호에 따라 분석하는 것과,

상기 모니터링 방법은 인-라인 ( in-line ) 상태에서 적용하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 원리는 다음과 같다.

본 발명은 금속층 식각 및 세정 후에 잔류되는 폴리머 성분 분석을 위하여 웨이퍼별 특정 지역에 대한 셈 분석을 통한 조사보다는 웨이퍼 전지역에 대한 스캔을 통한 폴리머 잔류 성분을 감지하는 원리를 통해서 폴리머 강약 정도로 디텍팅 ( detecting )을 실시하는 것이다.

상기 폴리머의 농도 강도에 따라 웨이퍼 맵의 폴리머 농도 분포를 확인할 수 있다.

따라서, 폴리머가 웨이퍼 전지역에 없을 경우에는 흰색으로 표시되며 폴리머 농도가 진해질수록 황색에서 적색으로 색상이 변하게 된다.

이러한 분석은 인-라인 ( in-line ) 상태의 측정 장비에서 빠른 시간 내에 수행할 수 있어 효과적인 폴리머 잔류에 대한 정보를 확보할 수 있다.

도 4a 내지 도 4c 는 본 발명에 따라 웨이퍼 상에 잔류된 폴리머의 양에 따라 색깔별로 형성된 것을 도시한다.

상기 도 4a, 도 4b 및 도 4c 는 각각 폴리머 잔류현상, 폴리머 미세 잔류현상 그리고 폴리머 완전 제거 현상 등이 도시된 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼의 모니터링 방법을 도시한 개략도이다.

도 5를 참조하면, 일반적으로 웨이퍼 상에 형성되는 폴리머는 유기성 폴리머, 무기성 폴리머, 금속 이온성 잔류물 등으로 분류되지만 식각공정 후 잔류되는 폴리머는 대부분 유기성 폴리머가 대부분이다.

먼저, 산화막의 식각공정이나 금속층의 식각공정이 실시된 웨이퍼(11)를 X-레이 조사부(20)로부터 X-레이를 조사하여 스캔하되, 다이 별로 실시한다.

이때, 상기 X-레이 조사 공정은 x 축 및 y 축에 따라 다이 및 프레임 ( frame ) 별로 스캔하여 실시한다.

그 다음, 상기 X-레이 스캔 공정시 다이 별로 감지된 카본 피크 신호를 신호 감지부(30)로 전송한다. 이때, 상기 카본 피크 신호에 따라 폴리머의 농도를 분석하게 된다.

그리고, 상기 신호 감지부(30)의 디지털 신호를 컬러 부호 변환기(40)로 전송한다.

상기 컬러 부호 변환기(40)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하되, 상기 폴리머의 농도에 따라 컬러를 진하게, 보다 상세하게는 무색에서 황색 또는 적색으로 변환시킨다.

이때, 상기 컬러 부호 변환기(40)는 컬러 대 디지털 피크의 높낮이에 대한 매트릭스에 의해 자동으로 분석하여 다이별 컬러 맵핑을 실시한다.

여기서, "15" 는 다이의 일부분에 잔류 폴리머 형성된 것을 도시한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼의 모니터링 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.

먼저, 금속 식각 및 세정 후 잔류 폴리머 제거 여부를 전체 다이를 스캔하여 파악할 수 있고, 폴리머 제거 여부에 효과적으로 조기에 파악할 수 있고, 잔류 폴리머를 검사할 수 있는 시간을 단축할 수 있고, 상기 잔류 폴리머를 완전 제거할 수 있어 수율을 향상시키고 그에 따른 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 웨이퍼에 X-레이를 조사하여 스캔하되, 다이 별로 실시하는 공정과,

   상기 X-레이 스캔 공정시 다이 별로 감지된 카본 피크 신호를 신호 감지부로 전송하는 공정과,

   상기 신호 감지부의 디지털 신호를 컬러 부호 변환기로 전송하는 공정과,

   상기 컬러 부호 변환기에서 상기 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하되, 상기 카본 피크 신호에 따라 분석된 폴리머의 농도에 따라 컬러를 무색에서 황색 또는 적색으로 변환시키고 상기 컬러 대 디지털 신호의 피크 높낮이에 대한 매트릭스에 따라 다이별 컬러 맵핑을 실시하는 공정을 포함하는 웨이퍼의 모니터링 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 X-레이 조사 공정은 x 축 및 y 축에 따라 다이 및 프레임 ( frame ) 별로 스캔하여 실시하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 모니터링 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 폴리머의 농도는 상기 카본 피크 신호에 따라 분석하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 모니터링 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 모니터링 방법은 인-라인 ( in-line ) 상태에서 적용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 모니터링 방법.