KR100640093B1 - 제품 생산 라인의 제품 정보 처리 방법 - Google Patents

Abstract

연속적인 단위 공정을 이루어진 제품 생산라인에 있어서 각각의 단위공정을 거친 제품들이 어떤 결함 요인을 가지고있는지 효과적으로 분석할 수 있는 방법으로, 각 공정단계에서 제품 생산에 필요한 공정조건들이 기록되는 단계; 제품 가운데서 기록된 공정조건이 미리 정해진 공정조건에 부합되지 않은 상태에서 공정이 진행된 제품이 예비결함샘플로 판정되는 단계; 공정조건에 부합된 상태에서 공정이 진행된 제품 중에서 예비결함샘플의 공정조건과 시간적 또는 지리적으로 가장 근접한 제품이 예비정상샘플로 판정되는 단계; 예비결함샘플 및 예비정상샘플로 판정된 샘플의 특성이 측정되고 저장되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 각각의 단위공정에서 생긴 결함요인이 차후 다른 공정에서 어떤 영향을 미치는지 상호 연관성을 분석하는 것이 가능해 진다. 또한, 주어진 모든 공정 조건들을 기록하고 각각의 공정이 종료된 이후에도 제품의 모든 특성을 측정 및 기록함으로써 각각의 결함요인이 제품 생산의 수율에 어떠한 영향을 미치는지 생산자의 입장에서 손쉽게 분석 가능하게 되어 생산성을 증가시키는데 유용하게 쓰일 수 있다.

결함저감, 결함요인, 수율, 결함관리, 결함데이터, 결함 정보

Description

제품 생산 라인의 제품 정보 처리 방법 {Management method of product information in production line}

도 1은 연속적인 공정으로 이루어진 통상적인 제품 생산 라인의 블럭도를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위해 반도체 제품의 박막형성공정에 있어서의 온도변화를 그래프로 도시한 것이다.

도 3는 결함요인을 가진 소자를 샘플링하는 방법을 나타내는 플로우 차트이다.

도 4은 반도체 소자에 재료성이나 환경성 결함이 있을때 이를 샘플링하는 방법을 도시한 웨이퍼 맵이다.

도 5는 반도체 생산 공정 가운데 포토공정에서 샷(shot) 단위의 결함요인을 샘플링하는 방법을 설명하기 위한 웨이퍼 맵이다.

본 발명은 일련의 단위 공정으로 이루어져 있는 제품 생산 라인에서 생산자가 원하지 않는 공정 조건에서 제조된 제품에 대한 정보를 수집하고 이를 처리하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법을 통해 제품 생산에 있어서 수율저하요인을 효과적으로 분석할 수 있도록 하는 정보 처리 방법에 관한 것이다.

오늘날 급격한 산업발달은 제조업의 발달에 의해 이루어 졌다. 제조업의 지속적인 성장은 대부분 일관공정을 통한 생산방법의 혁신을 통해 이루어 졌는데 지금도 이러한 혁신은 지속되고 있다. 이러한 혁신을 가능하게 하는 요인 가운데 하나는 제품을 생산하는 생산현장에서의 불량 저감에 대한 노력이다. 제품을 생산하는 생산자의 입장에서는 경쟁 제품에 대한 비교 우위를 확보하기 위해 생산 라인에 있어서 제품의 불량요인을 찾아내고 이를 제품 생산에 반영하여 생산성을 높이고자 하는데 많은 노력을 기울이고 있다.

생산성의 증가와 제품의 원가 경쟁력을 높이기 위해서는, 자동차, 선박, 전자기기 및 반도체 등 모든 종류의 산업에 가릴것 없이, 상품을 생산하는 제조 공정 라인의 정확한 운용이 필수적이다. 제조 공정 라인의 정확한 운용은 제품의 질(質)을 높일 뿐 아니라 극심한 경쟁사회에서의 회사의 생존을 보장한다.

따라서, 대부분의 제품 생산 라인에 있어서 각각의 공정 설비들이 생산자가 원하는 대로 정확히 운용되고 있는지 감시하고 이를 기록하는 것은 당연한 일이다. 뿐만 아니라 생산자는 각각의 단위 공정이 끝난 후에는 제품 가운데 일부를 추출하여 생산자가 원하는 대로 공정이 이루어 졌는지 평가하기도 한다.

그러나, 이러한 평가 작업은 대부분 각각의 단위 공정이 끝난 제품 가운데 일부를 임의로 추출하거나, 미리 정해놓은 규칙대로 추출하여 행하는 것이 보통이다. 예를 들면, 매 100개의 제품마다 한개 씩 샘플을 추출한다거나, 몇시간마다 한 번씩 샘플을 추출한다거나 하는 방법이 있을 수 있다.

그러나 이와 같은 방법으로는 첨단 생산 라인에서 대량으로 생산되는 제품의 불량요인을 파악하는 것이 점점 어렵게 되었다.

이하, 첨단 반도체 소자를 제조하는 과정과, 반도체 생산 라인을 예로 들어 이와 같은 불량요인의 파악이 점점 난해해 짐을 설명한다.

반도체 소자를 제조하는 생산 라인은 수백 내지 수천 단계의 복잡하고도 초정밀한 미세 가공 공정을 거친 다음에야 비로소 일반 사용자가 사용할 수 있는 형태로 만들어 진다. 반도체 소자를 제조하는 공정 단계를 크게 나누어 보면 전공정(前工程)과 후공정(後工程)으로 나눌 수 있다. 전공정은 반도체 제조 라인에 웨이퍼를 투입하여 전기적으로 동작가능한 칩(chip)이 웨이퍼 상태로 유지되기까지의 공정을 의미한다. 후공정은 웨이퍼 상태의 칩을 최종 사용자가 사용가능하게끔 자른(slicing) 후 제품이 포장(packaging)되기 까지의 공정을 말한다.

전공정의 대부분은 팹(fab)이라 불리는 극도로 청정한 클린룸(clean room)내에 구비된 수십 내지 수백 가지의 서로 다른 제조 장비에 의해 순차적이고도 반복적으로 이루어 진다. 전공정을 대표하는 공정은 포토(photo)공정, 에치(etch)공정, 이온주입(ion-implant)공정, 박막(薄膜)형성 공정 등이다. 이들 전공정은 주로 전용으로 제작된 장비들을 이용하여 고온, 고압 분위기에서 이루어 지며 이들 공정을 위해 여러 종류의 화학약품도 쓰이고 있다. 전공정에서는 포토공정, 에치공정, 이온주입공정, 박막형성공정 등의 반복과정을 통해 웨이퍼 상에서 전기적 동작을 위한 소자들의 패턴을 점차적으로 갖추어 가는 공정이다. 전공정이 끝나면(fab-out) 웨이퍼 상에는 똑같은 여러 개의 반도체 칩(chip)이 반복적으로 형성되어 있게 되고 이들은 동작여부를 전기적으로 확인할 수 있는 상태에 다다른 것들이다.

후공정은 웨이퍼 상의 반도체 칩들을 각각 시험하여 양품과 불량품을 구별한 후(Electrical Die Sorting, 이하 EDS), 각각의 칩을 자르고(slicing). 잘려진 칩들 가운데 양품만을 골라 다이(die)에 붙인 다음(die-bond), 칩 내부에 형성된 패드(pad)들을 패키지(package)의 핀(pin)들과 골드 와이어(gold wire)등을 이용하여 접속하고(wire bond), 접속이 완료되면 플라스틱이나 세라믹 재질로 포장을 완성하여(packaging) 패키지 몸체와 핀들을 갖추고, 최종시험을 거쳐 최종적으로 양품으로 판정된 것들만 출시하는 단계로 되어있다.

복잡한 제조과정을 거쳐서 완성되는 반도체 제품은 제조공정 가운데서 어떤 공정, 어느 공정장비, 어떤 조건에서 제조된 소자가 결함이 생겨 불량품이 될지는 알 수 없는 경우가 많다. 따라서 반도체 생산자는 반도체 수율에 영향을 미치는 수많은 요인들을 관리하여 결함저감(defect reduction)을 이루고자 많은 노력을 기울이고 있다.

결함의 요인을 대별하여 보면 반도체 원재료의 결함(defect), 공정의 불안정성에 의해 생기는 공정성 결함, 제조 장비의 특성에 기인하는 장비성 결함, 제조공정에 발생하는 환경성 결함 등이 있다. 이러한 대부분의 결함요인들은 반도체 미세기술의 발달과 반도체 개발기술 경험의 축적 등으로 줄여나가고 있으나 결함을 인위적으로 대폭 저감(reduction)할 수 없다.

극히 미세한 파티클(particle)이나 디스로케이션(dislocation), 스택킹 폴트(stacking fault) 같은 재료성의 미세한 결함과, 미세 입자(particle)에 의한 환경성 결함을 찾아내기 위해서 전자빔이나 뛰어난 해상도의 광원(光源)을 가진 검사설비를 이용한다.

박막(薄膜)형성 공정에 있어서는 막질(膜質)을 평가하는 측정장비로 희망하는 박막이 제대로 형성되었는지 평가한다.

포토공정에 있어서는 미세선(微細線)의 전기적, 기하학적 특성을 측정하여 포토공정에 의한 결함요인을 분석한다.

또한, 반도체 생산자는 각각의 제조공정에 투입되는 기체상태, 액체상태의 화학약품의 순도, 공정환경의 압력 및 온도 등도 모니터하여 분석하고 있다.

반도체 생산자들은 이밖에도 수많은 고가의 분석, 측정장비와 기법을 동원하여 반도체의 수율에 미치는 결함요인을 찾아내고 이를 저감하여 수율을 향상시키고자 하는 노력을 기울이고 있으나 반도체 소자의 크기가 점점 미세화될수록 이와 같은 장비도 점점 더 높은 성능을 요구하게 되었다.

그러나 종래에 있어서 반도체 전공정에 있어서 결함을 저감하고자 하는 노력은 각 공정단계가 끝날때마다 소자들을 임의(random) 혹은 정기적으로 샘플링하여 여러가지 값을 측정해 봄으로써 생산자가 원하는 대로 공정이 되었는지 확인하는 경우가 대부분이었다.

절연막을 생성시키는 공정을 예로 들면, 절연막 형성공정이 끝난 다음 소자들을 샘플링하거나, 혹은 절연막 형성공정에 같이 투입된 모니터용 소자를 이용하여 절연막의 두께나 전기적, 기계적인 막질(膜質)을 측정하여 생산자가 희망하는 규정에 부합하는가의 여부를 판단하였다.

그러나 이같은 종래의 방법으로는 점점 미세화되고 복잡화되는 반도체 제조과정에서 결함을 발생시키는 수많은 요인들을 찾아내고 그 발생 메카니즘(mechanism)을 밝혀내는데는 한계가 있다. 이같은 한계는 반도체 소자뿐 아니라 모든 종류의 공산품 생산에 마찬가지이다. 따라서 한 단계에서의 공정에서 생긴 결함 요인들을 분석하고 이를 다음단계의 공정에도 피드-포워드(feed-forawrd)하여 각 공정 단계의 결함들을 서로 연관시켜 분석하는 기법이 필요하게 되었다.

뿐만 아니라 각각의 공정 단계의 제품 생산 정보들을 취합하여 분석함으로써 각각의 공정 단계에서 생긴 결함 요인들이 전체의 제품 수율에 어떠한 영향을 미치는지도 분석하고 이를 관리하는 새로운 정보 관리 시스템이 필요하게 되었다.

본 발명의 목적은 제품의 제조과정에서 발생하는 각종 결함요인들을 효과적으로 분석 가능하게 하는 결함 정보 관리방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 여러 단계의 제조 공정 가운데 어느 한 공정단계에서 발생한 결함이 다른 공정이나 최종제품에도 어떤 영향을 미치는지 효과적으로 연계하여 결함 분석을 하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 새로운 결함 정보 분석을 통하여 제품의 질을 높이고 생산성을 증가시킬 수 있는 방법을 제공하여 생산자로 하여금 보다 경제성이 뛰어난 제품을 생산 가능하게 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 각 공정단계에서 제품 생산에 필요한 공정조건들이 각각의 제조 장비들에 연결된 모니터링 장치에 기록되는 단계; 상기 제품 가운데서 상기 모니터링 장치에 기록된 공정조건이 미리 정해진 공정조건에 부합되지 않은 상태에서 공정이 진행된 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비결함샘플로 판정되는 단계; 상기 미리 정해진 공정조건에 부합된 상태에서 공정이 진행된 제품 중에서 상기 예비결함샘플의 공정조건과 시간적으로 또는 지리적으로 가장 근접한 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비정상샘플로 판정되는 단계; 상기 예비결함샘플로 판정된 샘플 및 상기 예비정상샘플로 판정된 샘플의 특성이 상기 모니터링 장치와 연결된 소정의 측정수단에 의해 측정되는 단계; 및 상기 측정결과가 상기 측정수단과 연결된 소정의 저장 장치에 저장되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제품 생산 라인에서 각 공정단계마다 제품 생산에 필요한 공정조건이 기록되는 단계는 각 제조 공정을 담당하는 제조 장비에 공급되는 공정 조건들이 각각의 제조 장비들과 연결된 모니터링 장치에 모두 실 시간으로 기록되는 것이 바람직하다. 각각의 제조 장비들은 제조 공정이 원활히 이루어 지고 있는지 모니터하기 위해 여러가지 모니터링 장치들을 갖추고 있으므로 이들을 활용하여 실 시간으로 공정을 위해 주어진 조건들을 기록한다.

제품 가운데서 기록된 공정조건에서 벗어난 상태에서 공정이 진행된 제품을 예비결함샘플로 판정하는 단계는 각각의 제조 장비가 갖추고 있는 모니터링 장치에서 모니터링되어 생산자가 셋팅(setting)해 놓은(미리 정해진) 공정 조건으로부터 벗어난 상태에서 공정이 진행된 제품이 있는지 확인한다. 이상적으로는 모든 제품이 주어진 공정 조건 내에서만 생산되어야 하나, 현실적으로는 생산자가 셋팅해 놓은 공정 조건으로 부터 얼마간의 변동이 있게 된다. 이러한 변동의 폭이 크면 마침내 생산자가 원하는 공정 조건으로 부터 벗어나게 되고, 이때 공정이 진행된 제품은 예비적으로 결함을 지닌 샘플로 판정하여 차후 생산자가 주의깊게 관찰하는 것이 바람직하다.

예비결함샘플이 판정된 다음에는 예비결함샘플의 공정조건과 시간적으로 또는 지리적으로 가장 근접한 공정조건에서 공정이 진행된 제품을 예비정상샘플로 판정하는 단계가 있다. 이는 예비결함샘플의 공정조건과 시간적으로 또는 지리적으로 가장 근접한 공정조건에서 공정이 진행된 제품은 예비결함샘플과 대비하여 비교해 볼 수 있는 좋은 방법 가운데 하나이다. 예비정상샘플은 예비결함샘플과 거의 모든 조건에서 동일하지만 단지 여러 개의 공정 조건 가운데 제한적인 숫자의 공정조건만이 서로 다르므로 예비결함샘플과 예비정상샘플을 대응시켜 비교 및 분석해 봄이 바람직하다. 이러한 대응에 의해 벗어난 공정 조건이 제품의 특성과 생산 수율에 얼마나 영향을 미치는지 생산자는 손쉽게 알 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적을 위하여, 본 발명의 다른 실시 예는 각 공정단계에서 제품 생산에 필요한 공정조건들이 각각의 제조 장비들에 연결된 모니터링 장치에 기록되는 단계; 상기 제품 가운데서 상기 모니터링 장치에 기록된 공정조건이 미리 정해진 공정조건에 부합되지 않은 상태에서 공정이 진행된 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비결함샘플로 판정되는 단계; 상기 미리 정해진 공정조건에 부합된 상태에서 공정이 진행된 제품 중에서 상기 예비결함샘플의 공정조건과 시간적으로 또는 지리적으로 가장 근접한 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비정상샘플로 판정되는 단계; 상기 예비결함샘플로 판정된 샘플 및 상기 예비정상샘플로 판정된 샘플의 특성이 상기 모니터링 장치와 연결된 소정의 측정수단에 의해 측정되는 단계; 상기 예비결함샘플로 판정된 샘플과 상기 예비정상샘플로 판정된 샘플들이 다음 단계의 공정에서도 상기 모니터링 장치에서 자동적으로 특성이 측정되도록 하는 단계; 및 상기 모든 측정결과가 상기 측정수단과 연결된 소정의 저장 장치에 저장되는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

예비결함샘플과 예비정상샘플의 특성을 측정하는 단계는 이들을 대응시켜 비교해 보거나 다른 샘플과의 특성을 비교, 분석하여 생산자가 필요한 정보를 얻기 위한 단계이다. 이러한 정보는 다음 단계의 공정에서도 요긴하게 쓸 수 있다. 예컨대, 이전 단계에서 예비결함샘플과 예비정상샘플로 판정받은 샘플들은 다음 단계의 공정에서도 모니터 할 수 있다.

샘플의 특성 측정 항목은 샘플의 성질과 종류에 따라 다를 수 있고, 생산자가 원하는 항목을 미리 정할 수도 있다.

이하, 반도체 소자의 경우를 예로 들어 제품의 특성을 측정하는 예를 설명한다.

반도체 소자 특성의 측정은 해당 소자의 아이디(ID)뿐만 아니라 공정이 끝난 후 소자의 전기적, 물리적, 기계적 특성를 측정하고 그 결과값을 추출 및 저장하는 것을 포함한다.

반도체 소자의 아이디는 여러가지 의미를 가질 수 있다. 반도체 제조 공정을 예로 들면, 포토(photo)공정에서의 아이디는 하나의 포토샷(shot) 단위를 의미한다. 반도체 칩의 크기에 따라서는 여러 개의 칩이 하나의 샷에 포함될 수 있으므로 샷 단위로 이루어지는 포토 공정에서는 하나의 샷이 단위 샘플이 된다.

화학기상증착법(chemical vapor deposition, 일명 CVD법)에서는 웨이퍼 단위로 박막형성공정을 진행할 것이므로 이때는 하나의 웨이퍼가 단위 샘플이 된다.

수십개의 웨이퍼를 하나의 롯트(lot)로 하여 롯트 단위로 진행되는 공정에서는 한 롯트가 단위 샘플이 된다.

샘플의 단위는 화학제품, 전자제품, 기계류 등 각 제품의 종류나 그 특성에 따라 가변적인 것임에 유의하여야 한다.

예비결함샘플은 정해진 공정조건에서 벗어난 환경에서 공정이 진행된 샘플을 의미하며 최종적으로도 불량품으로 판단될 가능성이 높은 소자이다.

예비정상샘플은 정해진 공정조건에서 벗어나지 않은 환경에서 공정이 진행된 샘플을 의미하며 최종적으로도 정제품으로 판단될 가능성이 높은 소자이다.

따라서 예비결함샘플가 최종적으로 불량으로 판단될 때 결함발생요인을 분석하기 위해서는 예비결함샘플의 공정조건과 시간적으로 또는 지리적으로 가장 근접한 공정조건에서 공정을 거친 예비정상샘플을 같이 샘플링하여 상호의 결과를 비교하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 결함데이터 관리 방법은 희망하는 공정 조건에 벗어나서 공정이 진행된 예비결함샘플을 각 단위 공정마다 샘플링하는 단계; 샘플링시에 상기 예비결함샘플의 공정조건과 시간적으로 또는 지리적으로 가장 근접한 공정조건에서 공정이 이루어지되, 희망하는 공정조건을 벗어나지 않은 범위내에서 공정이 진행된 예비정상샘플을 동시, 혹은 시차를 두고 샘플링하는 단계; 두 샘플링 결과를 저장하는 단계; 및 예비결함샘플을 차후의 다른 공정에서도 샘플링하도록 지시하고 이들 샘플링결과 역시 저장하도록 지시하는 단계를 더 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예의 결함데이터 관리 방법은 모든 소자들이 희망하는 공정조건에서 벗어나지 않는 범위에서 공정을 거쳤을 경우, 예비정상샘플 가운데 하나를 샘플링하고 이 결과를 알리거나 표시하는 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명의 결함 정보를 처리하고 관리하는 방법에 의하면, 반도체 생산자가 각각의 단위공정에서 생길 수 있는 소자의 결함 내지는 예비결함을 정상 적인 소자와 서로 비교 가능하게 함으로써 결함요인의 분석을 손쉽게 하고, 하나의 단위공정에서 샘플링된 결과를 토대로 다른 공정에서도 같은 소자를 주의깊게 모니터할 수 있게 한다. 따라서 각 공정에서 생긴 결함요인이 다른 공정에 어떤 영향을 미치는가를 상호 관련하여 분석하거나 예측할 수 있게 하는 방법을 제공할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2은 본 발명의 일 실시예를 잘 설명하기 위해 반도체에 박막을 형성하는 공정을 가정한 후, 희망하는 공정온도 범위와 실제 공정과정에서 생길 수 있는 온도의 변화 그래프를 도시한 것이다. 대개의 박막형성공정은 원하는 박막의 종류와 두께로 형성하기 위해 적절한 압력과 온도 분위기를 만든 후 박막공정 장비내로 화학약품을 투입하여 반도체 웨이퍼와의 화학반응을 유도함으로써 이루어진다. 이때, 도2에 도시된 바와 같이 박막형성 공정동안 생산자가 원하는 희망 온도범위가 800 ±1 ℃ 였다면 대부분의 소자들은 이 온도범위 내에서 공정이 이루어 질 것이지만, 여러가지 원인으로 인해 이 온도범위를 벗어날때 박막형성공정이 진행되는 경우도 생길 것이다. 도 2에 도시된 것은 소자 d2가 정해진 온도범위를 벗어나 있는 동안 공정이 진행된 경우이고, 소자 d1 및 d3는 정상적인 온도범위에서 공정이 진행된 경우이다. 이때는 소자 d2를 샘플링한다. 여기서의 샘플링은 소자d2를 나타내는 아이디(ID)와 같은 고유번호뿐 아니라 공정이 끝난 후 소자 d2의 박막의 두께, 박막의 전기적, 기계적 특성등을 측정하고 이들 값을 전기적인 방법으로 저장하는 것도 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 기술적인 사상에 따르면, 정상적인 온도범위를 벗어나 있는 동안 공정이 진행된 d2 소자는 추후 결함이 나타낼 가능성이 있으므로 예비결함샘플로 분류되고, 정상적인 온도범위 내에서 공정이 진행된 예비정상샘플인 d3 역시 예비결함샘플와의 비교를 위해 같이 샘플링(이하, 커플 샘플링)된다.

전술하여 설명한 커플 샘플링에 있어서는 단지 온도의 변화가 결함에 미치는 영향을 분석하기 위한 것이므로 예비결함샘플와 예비정상샘플는 온도 조건을 제외하고는 시간적으로 가장 근접한 차이 이내의 공정조건에서 공정이 진행된 것임이 가장 바람직하다. 도 2에 도시된 예에 있어서는 소자 d2가 겪은 공정 분위기와 가장 근접하면서도 정상적인 공정조건에서 진행된 소자는 d3일 것이므로 d3를 샘플링한다.

정상적인 온도범위를 벗어나 있는 동안 공정이 진행된 소자가 만약 복수 개 존재하되 소정의 갯수 이하이면 모두 커플 샘플링한다. 이때에도 예비정상샘플의 갯수 역시 예비결함샘플의 갯수와 동일하다.

도 2에 도시된 예에 있어서는 온도를 파라미터로 하여 설명하였지만 공정시 투입되는 화학약품의 농도, 압력, 시간 등을 파라미터로 하여 커플 샘플링을 하여야 한다. 온도뿐 아니라 다른 공정조건 파라미터들이 추후 수율에 어떤 영향을 미 치는지 분석하기 위해서는 입력되는 모든 공정조건을 파라미터로 하여 전술한 것과 같은 커플 샘플링을 진행하는 것이 가장 바람직하다.

전술한 예에 있어서는 예비정상샘플을 선택할 때 예비결함소자와 시간적으로 인접한 것을 취하였지만 커플 샘플링의 기술적인 사상은 후술될 바와 같이 시간적인 면에 국한되지는 않는다.

반도체 제조 공정가운데 포토공정에서는 한번에 광원(光源)에 노출되는 단위 즉, 샷(shot) 단위로 공정이 진행된다. 따라서 예비결함샘플는 샷단위로 분류될 수 있다. 이때는 광원의 세기, 노출시간, 광의 파장 등과 같은 조건들이 공정 파라미터가 되고 이들 공정 파라미터가 희망하는 값의 범위를 벗어나 있는 동안 공정이 진행된 소자를 예비결함샘플로 분류할 수 있다. 포토공정에서의 예비정상샘플는 전술한 것과 같은 공정 파라미터가 희망하는 값의 범위내에서 공정이 진행된 소자를 샘플링한 것일 수 있다. 또한 예비결함샘플와 지리적으로 인접한 소자를 예비정상샘플로 샘플링할 수도 있다.

본 발명의 기술적인 사상에 따르면 각각의 단위공정에서 예비결함샘플로 분류된 소자는 샘플링된 결과를 토대로 다음 단계의 공정에서도 계속적으로 주의깊게 관찰할 수 있도록 생산자가 지시할 수 있다.

하나의 단계에서 예비결함샘플로 판정받은 소자(d2, 도1)나 예비적으로 정상소자임을 판정받은 소자(d3등, 도1)는 다음 단계의 공정에서 또 다른 결함요인에 의해서도 예비결함샘플로 분류될 수도 있다. 물론 이 새로운 예비결함샘플는 이전의 공정에서 예비결함샘플로 판명된 것과는 서로 다르게 아이디를 부여받고, 전술 한 것과 같은 방법으로 커플로 샘플링되어 차후의 결함분석과정에 활용된다. 따라서 새로운 결함요인에 의해 예비결함샘플로 판정받은 소자들을 주의깊게 관찰함으로써 반도체 생산자는 전단계 공정에서의 결함요인이 다음단계에서의 공정에서 어떤 결함을 가져오는지 그 상관관계를 분석하는 것이 가능해진다. 또한 각 단위공정에서의 결함요인들을 지닌 소자들이 최종적인 제품의 불량으로 판명되는 것과 어떤 상관관계가 있는지도 분석이 가능하다.

본 발명은 단순히 생산자가 희망하는 공정조건에서 벗어나 제조된 소자들을 샘플링하여 분석, 평가하는데 그치지 않는다. 생산자가 인위적으로 공정조건을 변동시켜 입력하여 인위적으로 결함요인을 발생시킨 후, 그 결함요인이 수율에 미치는 영향을 분석해 보고 싶을 때에도 본 발명의 방법을 활용할 수도 있다.

또한, 특정한 공정이나 장비에서 생산자가 임의로 지정하는 단위나 시간간격으로 소자의 샘플링을 지시하고 이들을 관찰할 때 본 발명의 방법을 이용할 수도 있다. 인위적인 결함발생요인에 의해 제조된 예비결함샘플와 예비정상샘플를 커플로 샘플링하여 분석하면, 어느 공정의 어떤 결함요인이 수율에 영향을 미치는지 그 연관성을 파악할 수 있다.

본 발명은 도 2에서 예시하고 설명한 반도체 소자 제조의 박막형성공정에서만 적용되는 것은 아니다.

예를 들어, 포토 공정에 있어서는 광원의 세기나 빛의 파장의 허용범위, 광원에 노출되는 시간의 정도가 파라미터가 되고, 샘플링되는 소자의 단위는 하나의 샷(shot)이 될 것이다. 포토공정이 끝난 후 측정 및 분석은 이른바, 씨디(Critical Dimension, 이하 CD)로 잘 알려진 항목을 분석하여 평가하면 될 것이다.

도 3은 본 발명의 단위 공정에 있어서 커플 샘플링의 방법을 플로우차트로 도시한 것이다. 각 단계의 공정은 공정조건을 나타내는 파라미터를 공정장비에 입력한 후, 공정에 필요한 재료를 투입함으로서 시작된다(S10단계). 공정 조건은 한번 입력하면 특별한 경우가 아니면 계속 유지되어 제품 생산의 일관 공정이 유지되도록 한다. 공정이 진행되면 주어진 공정조건을 나타내는 파라미터에 부합하여 공정이 진행되는지 실시간으로 모니터링 한다(S20 단계). 주어진 공정조건에 부합되어 진행되지 않은 소자는 예비적으로 결함을 지닌 소자로 판정한다(S30 단계). 예비결함샘플로 판정된 소자는 그 아이디를 기록, 저장한다(S40 단계). 주어진 공정 조건에 부합되어 공정이 진행되면 생산자가 허용한 공정시간이 종료되었는지 확인한다(S50 단계). 공정 시간이 종료되면 이 단계의 공정에서는 모든 제품들이 정상적인 공정조건에서 공정이 진행된 것들이므로 생산자가 미리 정한 규칙대로 예비정상샘플을 택한다(S60 단계). 다음은 S60 단계의 샘플 아이디(ID)를 기록 및 저장한다(S70 단계). 이 샘플의 특성을 검사 및 측정하고(S80 단계), 이를 저장한 후(S110 단계) 단위공정을 끝낸다.

한편, 주어진 공정조건에 부합하지 않는 예비결함샘플의 아이디 기록 및 저장(S20 내지 S40단계)은 허용된 공정시간이 종료될 때 까지(S90 단계) 계속 행하고, 주어진 공정조건에 부합된 상태에서 공정이 진행되되 상기 예비결함샘플의 공정조건과 시간적으로 또는 지리적으로 가장 근접한 공정조건에서 공정이 진행된 제품을 검색하여 예비정상샘플로 판정(S43 단계)한다. 판정된 예비정상샘플의 아이디를 기록하고 저장한다(S45 단계).

전술하여 설명한 바와 같이 예비결함샘플과 예비정상샘플을 짝(couple)로 하여 샘플링하는 이른바 커플 샘플링은 지리적으로 서로 인접한 두 샘플에 대한 것일 수도 있고, 시간적으로 서로 인접하여 공정이 진행된 두 샘플에 대한 것일 수도 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 있어서의 커플 샘플링이란 특정한 공정 조건이 유발하는 결함요인이 예비결함샘플과 예비정상샘플에서 어떤 특성의 변화를 가져오는지를 서로 비교, 분석하기 위한 것일 뿐만 아니라 일관적으로 구성된 제조 공정 라인에서 생산되는 제품을 전체적인 관점에서 관리하기 위한 것이다.

하나의 단위공정에서는 주어진 공정조건 파라미터가 복수개인 경우가 대부분이다. 예를 들어 도 2에 도시된 박막형성공정의 경우 공정조건 파라미터는 온도, 시간, 압력등이 될수 있다. 따라서 공정 조건에 부합하는지 감시하는 실시간 모니터링 단계(S20 단계)에서는 주어진 공정 조건 파라미터의 갯수만큼의 모니터링 장치가 필요하다. 이들 모니터링 장치는 도 1에 예시하여 나타내었듯이 공정이 진행되는 장비나 그 주변에 부착된 것이므로 이들을 활용한다. 전술하여 설명한 실시간 모니터링 단계(S20 단계)는 이들 모니터링 장치를 이용하여 각각의 공정조건 파라미터마다 독립적이고 동시적으로 행해질 뿐 아니라 각 공정 단계마다 이루어 지는 것이 바람직하다.

주어진 공정조건 파라미터에 모두 부합되어 공정이 진행된 때에는 예비결함샘플가 없는 경우이다. 이때는 예비정상샘플 가운데 하나를 택해(S43 단계) 이 소자의 아이디를 샘플링한 후(S45 단계), 공정이 종료되면(S90 단계) 이 소자의 특성을 측정하고(S100 단계) 이 결과를 저장한다(S110 단계). 주어진 공정조건 파라미터에 모두 부합하여 공정이 진행되었으나 S80 단계에서 측정된 결과가 생산자가 희망하는 규정 값, 즉 스펙(specification)범위 내의 값일 수도 있으나 그렇지 않을 수도 있다. 설사 스펙범위 내를 벗어난 값을 나타내는 소자일 경우에도 최종적으로 불량품으로 되지 않을 수도 있지만 다음 공정단계에서 이 소자를 주의깊게 관찰하여야 할 필요가 있으므로 이는 다음 단계의 공정에서 관찰하여야 할 대상으로 분류되어 후속 단계의 공정에서도 자동적으로 단독, 혹은 커플로 샘플링되어 특성이 측정되는 것이 바람직하다.

전술하여 예를 든 바와 같이 반도체에서 생기는 결함 가운데는 원재료나 제조환경에 그 요인을 두고 있는 웨이퍼에 미세한 먼지(particle)나 재료성의 결함이 있다. 특히 100 nm 이하의 작은 미세결함들은 찾아내기 어려워 반도체 생산자들이 특히 주안점을 두고 있는 검출하고자 노력하고 있는 것들로서 광학적인 방법으로 검출한다. 이러한 요인들에 의해 생기는 결함들 역시 최종적인 제품의 불량으로 나타날 수 있다.

도 4에는 이러한 결함요인을 가진 소자를 샘플링하는 방법을 설명하기 위해 웨이퍼 맵(wafer map)을 도시하였다. 웨이퍼에 미세한 먼지(particle)나 재료성의 결함요인을 지닌 소자를 구분하기 위해 편의상 점을 찍어 표시하였으나 실제의 웨이퍼 상에서 점을 찍는 것은 아니다.

이러한 결함이 있는 소자들은 차후 이어질 제조공정에서 주의깊게 관찰하여야 할 것들이므로 이들 역시 커플로 샘플링되는 것이 바람직하다. 이들 예비결함샘 플들은 웨이퍼 상의 위치에 따라 적절히 샘플링된다. 도 4에 도시된 예를 들면, X0Y1의 위치에서 결함이 발견되는 경우 열(列)방향으로 인접한 소자를 같이 샘플링할 수도 있고 행(行)방향의 소자를 샘플링할 수도 있다. 본 발명의 사상에 따른 커플 샘플링이 가능한 소자들은 도 4에 점선으로 표시된 부분으로 나타내었다.

만약 관찰한 웨이퍼에서 결함이 발견되지 않으면 특별히 다음 단계의 공정에서 주의깊게 관찰하여야 할 대상이 없을 수도 있다.

도 4에 도시된 웨이퍼 맵은 재료성, 환경성 결함에만 적용되는 것이 아니라 결함이 생긴 공정단계에서 모두 활용 가능하다. 참고로 샷 단위로 공정을 진행하는 포토공정에서는 도 5에 도시된 것과 같이 샷 단위로 소자를 결함요인을 관리하여야 한다. 도 5에 도시된 예에 있어서는 네 개의 반도체 칩이 하나의 샷을 이루고 있는 경우이다. 포토공정을 진행하는 도중에 광원의 세기가 규정 값을 초과하는 등, 공정조건에 부합하지 않은 채로 공정이 진행되어 결함요인을 지닌 샷들이 발생하면 이들을 샘플링하여야 한다. 예컨대 도 5에 샷 가운데 점을 찍어 표시한 소자가 결함요인을 지닌 소자라면 인접소자도 커플로 샘플링한다.

전술하여 설명한 바와 같이 예비결함샘플가 비록 검출되지 않은 공정단계에서도 측정결과 규정값을 벗어난 소자가 있으면 이 소자의 아이디를 샘플링하고, 샘플링된 정보를 다음 단계의 공정에서 주의깊게 관찰하기 위해서 사용하여도 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 반도체 제품에 주안점을 두고 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하다는 점에 유의하여야 한다.

공업적인 제품을 대량생산을 하는 모든 생산자는 본 발명의 기술적인 사상이 반도체 소자의 제조에만 국한되는 것이 아니라 일반적인 공산품의 생산에 모두 적용되며 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

전술한 본 발명의 제품의 결함 정보 처리 방법은 제품 생산자로 하여금 각각의 공정단계에 나타나는 결함요인들이 다음단계의 공정에서 어떤 영향을 미치는지 그 상관관계를 분석 가능하게 할 뿐 아니라, 각각의 공정 단계에서 발생한 결함요인들이 최종적인 결함소자로 판단되는 것과도 연관지어 분석가능하게 하는 효과가 있다. 또한 이전 공정단계에서 결함요인을 지닌 소자는 다음단계의 공정에서도 자동적으로 관찰되고 샘플링되도록 함으로써 반도체 생산자로 하여금 결함요인에 따른 수율의 분석을 보다 용이하게 한다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 연속적인 여러 단계의 단위 공정으로 이루어지는 제품 생산라인에서 제품에 관한 아이디(ID) 정보와 제품의 특성에 관한 정보를 처리하는 방법에 있어서,

   각 공정단계에서 제품 생산에 필요한 공정조건들이 각각의 제조 장비들에 연결된 모니터링 장치에 기록되는 단계;

   상기 제품 가운데서 상기 모니터링 장치에 기록된 공정조건이 미리 정해진 공정조건에 부합되지 않은 상태에서 공정이 진행된 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비결함샘플로 판정되는 단계;

   상기 미리 정해진 공정조건에 부합된 상태에서 공정이 진행된 제품 중에서 상기 예비결함샘플의 공정조건과 시간적으로 가장 근접한 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비정상샘플로 판정되는 단계;

   상기 예비결함샘플로 판정된 샘플 및 상기 예비정상샘플로 판정된 샘플의 특성이 상기 모니터링 장치와 연결된 소정의 측정수단에 의해 전기적 방법으로 측정되는 단계; 및

   상기 측정결과가 전기적 방법으로 상기 측정수단과 연결된 소정의 저장 장치에 저장되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 생산 라인의 제품 정보 처리 방법.
3. 연속적인 여러 단계의 단위 공정으로 이루어지는 제품 생산라인에서 제품에 관한 아이디(ID) 정보와 제품의 특성에 관한 정보를 처리하는 방법에 있어서,

   각 공정단계에서 제품 생산에 필요한 공정조건들이 각각의 제조 장비들에 연결된 모니터링 장치에 기록되는 단계;

   상기 제품 가운데서 상기 모니터링 장치에 기록된 공정조건이 미리 정해진 공정조건에 부합되지 않은 상태에서 공정이 진행된 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비결함샘플로 판정되는 단계;

   상기 미리 정해진 공정조건에 부합된 상태에서 공정이 진행된 제품 중에서 상기 예비결함샘플의 공정조건과 지리적으로 가장 근접한 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비정상샘플로 판정되는 단계;

   상기 예비결함샘플로 판정된 샘플 및 상기 예비정상샘플로 판정된 샘플의 특성이 상기 모니터링 장치와 연결된 소정의 측정수단에 의해 전기적 방법으로 측정되는 단계; 및

   상기 측정결과가 전기적 방법으로 상기 측정수단과 연결된 소정의 저장 장치에 저장되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 생산 라인의 제품 정보 처리 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 샘플들은

   반도체 제품인 것을 특징으로 하는 제품 생산 라인의 제품 정보 처리 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 반도체 제품은

   칩, 포토 샷(photo shot), 웨이퍼, 로트(lot)단위 가운데 하나인 것을 특징으로 하는 제품 생산 라인의 제품 정보 처리 방법.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 특성 측정은

   반도체 제품의 전기적, 물리적 특성에 대해 행해지는 것을 특징으로 하는 제품 생산 라인의 제품 정보 처리 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 연속적인 여러 단계의 단위 공정으로 이루어지는 제품 생산라인에서 제품에 관한 아이디(ID) 정보와 제품의 특성에 관한 정보를 처리하는 방법에 있어서,

   각 공정단계에서 제품 생산에 필요한 공정조건들이 각각의 제조 장비들에 연결된 모니터링 장치에 기록되는 단계;

   상기 제품 가운데서 상기 모니터링 장치에 기록된 공정조건이 미리 정해진 공정조건에 부합되지 않은 상태에서 공정이 진행된 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비결함샘플로 판정되는 단계;

   상기 미리 정해진 공정조건에 부합된 상태에서 공정이 진행된 제품 중에서 상기 예비결함샘플의 공정조건과 시간적으로 또는 지리적으로 가장 근접한 제품이 상기 모니터링 장치에 의해 예비정상샘플로 판정되는 단계;

   상기 예비결함샘플로 판정된 샘플 및 상기 예비정상샘플로 판정된 샘플의 특성이 상기 모니터링 장치와 연결된 소정의 측정수단에 의해 측정되는 단계;

   상기 예비결함샘플로 판정된 샘플과 상기 예비정상샘플로 판정된 샘플들이 다음 단계의 공정에서도 상기 모니터링 장치에서 자동적으로 특성이 측정되도록 하는 단계; 및

   상기 모든 측정결과가 상기 측정수단과 연결된 소정의 저장 장치에 저장되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품 생산 라인의 제품 정보 처리 방법.
10. 제2항, 제3항 및 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 미리 정해진 공정조건에 부합하지 않은 상태는

    생산자가 의해 인위적으로 조작된 것을 특징으로 하는 제품 생산 라인의 제품 정보 처리 방법.
11. 삭제

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