KR100657154B1 - 보호층의 경화율 측정 방법 - Google Patents

보호층의 경화율 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100657154B1
KR100657154B1 KR1020050095258A KR20050095258A KR100657154B1 KR 100657154 B1 KR100657154 B1 KR 100657154B1 KR 1020050095258 A KR1020050095258 A KR 1020050095258A KR 20050095258 A KR20050095258 A KR 20050095258A KR 100657154 B1 KR100657154 B1 KR 100657154B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
protective layer
refractive index
measuring
curing rate
passivation layer
Prior art date
Application number
KR1020050095258A
Other languages
English (en)
Inventor
이기민
Original Assignee
동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동부일렉트로닉스 주식회사 filed Critical 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority to KR1020050095258A priority Critical patent/KR100657154B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100657154B1 publication Critical patent/KR100657154B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/24—Optical enhancement of defects or not directly visible states, e.g. selective electrolytic deposition, bubbles in liquids, light emission, colour change

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 경화율 측정 방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 반도체 소자 제조시에 외부로부터 소자를 보호하기 위하여 사용되는 보호층(passivation layer)의 경화율(curing)을 종래의 두께 측정 장치를 이용한 굴절률로부터 판단할 수 있도록 하는 보호층의 경화율 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 보호층의 경화율 측정 방법은 반도체 소자 제조시에 보호층의 경화율을 측정하는 방법에 있어서, 보호층의 열처리가 수행되는 단계; 두께 측정 장비를 이용하여 열처리된 보호층의 굴절률이 측정되는 단계; 및 측정된 굴절률로부터 상기 보호층의 경화여부가 판단되는 단계;가 포함된다.
제안되는 바와 같은 보호층의 경화율 측정방법에 의해서, 종래의 두께 측정 장비를 이용하여 보호층의 경화율을 측정할 수 있어, 경화율을 측정하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 보호층의 경화율 측정을 종래의 두께 측정 장비에 의하여 수행되도록 함으로써, 반도체 소자의 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
경화율, 보호층, 두께 측정 장비

Description

보호층의 경화율 측정 방법{Method measuring curing of passivation layer}
도 1은 본 발명의 사상에 따른 보호층의 경화율을 측정하는 방법을 설명하는 흐름도.
도 2는 일반적인 FT-IR분광기에 의하여 측정된 보호층의 경화율을 설명하는 도면.
도 3은 일반적인 두께 측정 장비를 이용하여 측정된 굴절률의 변화를 나타내는 도면.
본 발명은 경화율 측정 방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 반도체 소자 제조시에 외부로부터 소자를 보호하기 위하여 사용되는 보호층(passivation layer)의 경화율(curing)을 종래의 두께 측정 장치를 이용한 굴절률로부터 판단할 수 있도록 하는 보호층의 경화율 측정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는, 다층의 구조물들이 적층되어야 하며 이러한 구조물들로 인해 웨이퍼의 표면은 굴곡이 형성된다. 그러나 상기 굴곡이 형성되어 있는 상태에서 계속하여 막을 적층하고 패턴을 형성하면, 정상적으로 막이 적층 되지 않는다. 따라서, 하나의 막을 형성한 이후에는 상기 막의 표면을 평탄화시키는 단계가 수반되어야 한다.
일반적으로, 금속 배선층의 하부에는 하부 패턴들을 절연시키는 절연막이 형성된다. 이 때, 상기 금속 배선층을 정상적으로 형성하기 위해서는 상기 절연막의 표면이 평탄하여야 하며, 이를 위해 상기 절연막은 평탄화 특성이 좋은 물질을 사용하여 형성한다. 일예로, 상기 절연막은 열적 리플로우(reflow)에 의해 평탄화가 가능한 BSPG(Boron Phophorous Silicate Glass)막을 사용하여 형성된다.
그리고, 일반적인 CCD 소자를 형성하기 위하여 SiN막상에 그 상부 표면이 평탄하도록 폴리이미드(polyimide) 계열의 물질을 사용하여 평탄화막을 형성하기도 한다.
또한, 종래에 있어서의 BSPG막 또는 폴리이미드의 경화율을 측정하는 방법은 열처리후 웨이퍼에 도포된 보호층을 습식 식각(wet etch)등을 통해 분리한 후 푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR : Fourier Transform Infrared Spectroscopy, 이하"FT-IR분광기"라 함.)를 이용하여 특정 파장(wavelength)의 상대비를 이용하여 경화율을 측정하였다.
상기 FR-IR분광기는 통상적으로 특정시료의 분자구조를 파악하느데 사용되는 장치로, 그 작동을 살펴보면 다음과 같다.
내부의 적외광 광로상에 시료를 장착한 후 작동시키면, IR광원에서 적외광이 방출되어 렌즈를 거쳐 마이켈슨 간섭계로 대표되는 간섭계에서 간섭된후, 시료를 투과하게 된다. 그리고, 투과된 적외광이 검출기에 검출된후, 퍼스널컴퓨터와 같은 데이터 프로세서(data processor)에서 검출기의 출력신호에 따라 연산처리를 행하고 그 분석결과를 도표등으로 표시함으로써, 사용자로 하여금 분석결과를 용이하게 파악하도록 한다.
이러한 FT-IR분광기의 기본원리를 살펴보면, 분자내의 원자는 항상 기본진동을 하고 있고, 원자의 기본진동수는 적외선 영역에 걸쳐 있으므로, 분자에 그 기본 진동수와 같은 진동수(즉, 주파수)를 가진 적외광을 조사하면, 이 분자는 적외광 에너지를 흡수하여 기본진동의 진폭이 증가하게 되므로, 시료를 통과한 적외광 투과율의 변화로부터 시료의 분자구조를 파악가능하게 한다.
한편, 종래에 있어서는 상기 보호층의 경화율을 측정하기 위해서는 고가의 FT-IR분광기가 구비되어야 하는 문제점이 있다.
또한, FT-IR 분광기에 의해서 경화율을 측정하는데 있어서는 그 측정시간이 상당시간 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기되는 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 종래의 두께 측정 장비를 이용하여 보호층의 경화율을 측정할 수 있는 보호층의 경화율 측정 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 보호층의 경화율 측정을 종래의 두께 측정 장비에 의하여 수행되도록 함으로써, 반도체 소자의 제조원가를 절감할 수 있도록 하는 보호층의 경화율 측정 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기되는 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보호층의 경화율 측정 방법은 반도체 소자 제조시에 보호층의 경화율을 측정하는 방법에 있어서, 보호층의 열처리가 수행되는 단계; 두께 측정 장비를 이용하여 열처리된 보호층의 굴절률이 측정되는 단계; 및 측정된 굴절률로부터 상기 보호층의 경화여부가 판단되는 단계;가 포함된다.
제안되는 바와 같은 보호층의 경화율 측정방법에 의해서, 종래의 두께 측정 장비를 이용하여 보호층의 경화율을 측정할 수 있어, 경화율을 측정하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 보호층의 경화율 측정을 종래의 두께 측정 장비에 의하여 수행되도록 함으로써, 반도체 소자의 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의한 보호층의 경화율 측정 방법은 종래의 일반적인 두께 측정 장비에 의하여 달성될 수 있다.
일실시예로, 막의 두께를 측정하기 위해 패턴이 형성되어 있지 않는 모니터링 웨이퍼를 사용한다. 즉, 반도체 장치로 제조되기 위한 패턴 웨이퍼들에 공정을 수행할 때 모니터링 웨이퍼에도 동시에 상기 반도체 공정들을 진행한다. 이어서, 상기 공정이 완료된 상기 모니터링 웨이퍼에 형성된 막들 및 식각후 남아있는 막들의 두께를 측정하여 공정 불량 유무를 판단한다.
그리고, 상기 모니터링 웨이퍼에는 이전의 공정에서 증착되거나 식각된 후 남은 막만이 형성되어 있으며, 하부막은 전혀 형성되어 있지 않다. 따라서, 하나의 막에 대한 두께만을 측정하면 된다.
또한, 상기 패턴 웨이퍼가 손상되지 않도록 하는 비파괴 방식으로 두께를 측정하는 것이 가능하다. 상기 비파괴 두께 측정 방식은 예컨대 듀얼 빔 스펙트로메트리(Dual Beam Spectrometry) 방식 및 스펙트로스코픽 일립소메트리(Spectroscopic Ellipsometry)방식 등을 들 수 있다.
상기 듀얼 빔 스펙트로메트리 방식은 수직에 가까운 각도로 웨이퍼 상에 광을 입사시키고, 반사되는 광은 샘플 채널과 레퍼런스 채널로 나누어진 후 이를 분광한다. 그리고, 실제 광원에서 인텐시티를 측정하고, 실리콘 레퍼런스 칩을 이용하여 레퍼런스 인텐시티를 계산한다. 이어서, 상기 계산된 레퍼런스 인텐시티와 실제 웨이퍼의 측정치에 의해 상대적인 굴절률(또는 반사율)을 구한다. 상기 굴절률을 변수로 이용하여 웨이퍼 상에 형성되어 있는 막의 두께를 구할 수 있다.
상기 스펙트로스코픽 일립소메트리 방식은 특정 각도의 경사를 가지고 웨이퍼상에 편광된 광을 입사하고, 상기 광은 편광의 방향이 입사면에 수평인 성분 및 수직인 성분으로 나누어진다. 상기 웨이퍼로부터 반사된 각 수평 및 수직 성분의 반사광으로부터 두 수평, 수직성분간의 인텐시티와 위상의 차이를 구할 수 있다. 상기 인텐시티와 위상을 변수로 이용하여 웨이퍼 상에 형성되어 있는 막의 두께를 구할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구서요소의 추가, 변경, 삭제등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 보호층의 경화율을 측정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
먼저, 절연막을 형성하기 위한 보호층의 열처리가 수행된다(S10). 이미 설명한 바와 같이, 폴리이미드 또는 PBO(Poly Benzoxasole, 이하 PBO라 함)의 절연막 형성을 위한 열처리가 소정 온도 예를 들어, 320℃~350에서 20분~40분 동안 수행된다.
그리고, 열처리후에 종래의 일반적인 두께 측정 장비를 이용하여 보호층의 굴절률을 측정한다(S12). 그리고, 측정된 굴절률로부터 상기 보호층의 경화율이 판단된다(S14).
그리고, 상기 보호층의 경화가 100%이루어지는 지점의 굴절률이 기준 굴절률이 될 수 있으며, 본 발명에서는 상기 폴리이미드가 1.68±0.02의 범위내에서 굴절률이 측정되는 경우에 보호층의 경화가 100% 이루어졌음으로 판단된다.
도 2는 일반적인 FT-IR분광기에 의하여 측정된 보호층의 경화율을 설명하는 도면이고, 도 3은 일반적인 두께 측정 장비를 이용하여 측정된 굴절률의 변화를 나타내는 도면이다.
참고로, 본 발명의 실험에서는 단일 파장인 6730Å을 사용하였으며, 실험에서 사용한 두께 측정 장비는 Opti-probe 장비(model : OP5240)로 BPR(beam profile reflectometry) 모드를 사용하여 측정하였가. 참고로, BPR 모드의 특징은 상기 장비에서 단일 파장의 다이오드 레이저로 각도에 따른 두 선형편광(s,p)의 반사도를 측정하는 것으로서 일반적인 경우 200Å 이상의 두께를 갖는 다층 절연막의 두께, n 및 k값등을 측정할 수 있다.
본 발명에서의 폴리이미드 또는 PBO의 열처리 조건은 320℃~350℃ 에서 30분간 진행한 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, FT-IR분광기의 측정에 따른 경화율의 변화와 일반적인 두께 측정 장비를 이용하여 측정된 굴절률에 있어서는, 약 320℃ 이후 균일한 결과를 보이는 것을 알 수 있다.
상세히, 상기 경화율과 굴절률의 변화 결과, 특정위치의 굴절률의 변화로부 터 보호층의 경화 척도 사용될 수 있는 것을 의미한다.
이는 온도에 따른 굴절률의 변화는 열경화가 일어나기 시작하면서, 보호층의밀도 및 막질의 변화가 진행되기 때문이다. 반면에, 두께 측정 장비로부터 측정되는 보호층의 두께는 온도에 따라 측정 편차가 심하여 경화율의 척도로 사용되기에는 부적합함을 선언하여 밝혀둔다.
보호층의 실제 경화율과 두께 측정 장비에 의하여 측정된 굴절률이 대략 동일한 측정 결과를 보이기 시작하는 부분인 320℃를 기준으로 하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 굴절률 1.68±0.02 범위의 값을 선별할 수 있다.
아래의 표 1은 열처리 도중에 이를 중지시키고, 폴리이미드를 재처리하였을 경우에 경화율을 변화를 나타낸 결과이다.
<표 1>
열처리 재처리
250℃, 30분 320℃, 1분 320℃, 30분 320℃, 30분
FT-IR 57% 98% 100% 100%
굴절률 1.61 1.64 1.67 1.68
표 1을 참조하면, 250℃에서 30분간 열처리한 경우에는 일반적인 FT-IR장비를 이용하여 측정된 경화율은 57%이고, 이때의 굴절률은 1.61이다. 그리고, 이후에 320℃에서 30분간 재처리하였을 경우에 경화율 100%가 되고, 굴절률은 1.67이 된다.
또한, 320에서 1분간 열처리한 경우에 FT-IR장비를 이용하여 측정되는 경화율은 98%이고, 이때의 굴절률은 1.64이다. 그리고, 이후에 320에서 30분간 재처리하였을 경우에 경화율은 100%가 되고, 굴절률은 1.68이 된다.
상기와 같은 결과에 근거하여, 앞서 설명한 바와 같이, 굴절률 1.68±0.02의 범위로부터 보호층의 경화율을 측정할 수 있게 되는 것이다.
제안되는 바와 같은 보호층의 경화율 측정방법에 의해서, 종래의 두께 측정 장비를 이용하여 보호층의 경화율을 측정할 수 있어, 경화율을 측정하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 보호층의 경화율 측정을 종래의 두께 측정 장비에 의하여 수행되도록 함으로써, 반도체 소자의 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 소자 제조시에 보호층의 경화율을 측정하는 방법에 있어서,
    보호층의 열처리가 수행되는 단계;
    두께 측정 장비를 이용하여 열처리된 보호층의 굴절률이 측정되는 단계; 및
    측정된 굴절률이 기 설정된 굴절률의 범위 이내에 속하는 경우에는 상기 보호층이 경화된 것으로 판단되는 단계;가 포함되는 보호층의 경화율 측정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층은 폴리이미드로 이루어지고,
    상기 폴리이미드는 320℃~350℃ 범위의 온도에서 열처리가 수행되는 것을 특징으로 하는 보호층의 경화율 측정 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층은 폴리이미드로 이루어지고,
    상기 폴리이미드는 20분 내지 40분 동안 열처리가 수행되는 것을 특징으로 하는 보호층의 경화율 측정 방법.
  4. 삭제
KR1020050095258A 2005-10-11 2005-10-11 보호층의 경화율 측정 방법 KR100657154B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050095258A KR100657154B1 (ko) 2005-10-11 2005-10-11 보호층의 경화율 측정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050095258A KR100657154B1 (ko) 2005-10-11 2005-10-11 보호층의 경화율 측정 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100657154B1 true KR100657154B1 (ko) 2006-12-13

Family

ID=37733190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050095258A KR100657154B1 (ko) 2005-10-11 2005-10-11 보호층의 경화율 측정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100657154B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11456349B2 (en) 2019-12-31 2022-09-27 Samsung Display Co., Ltd. Display device having flexible film with window portion

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010009749A (ko) * 1999-07-13 2001-02-05 마선영 광을 이용한 경화 측정장치
KR20020083763A (ko) * 2001-04-30 2002-11-04 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 측정장치 및 성막가공방법
KR20030025891A (ko) * 2001-09-21 2003-03-29 케이맥(주) 다층박막의 두께형상과 굴절률분포를 2차원형반사광도계의 원리를 이용하여 측정하는 장치와 그 측정방법
JP2005300488A (ja) 2004-04-16 2005-10-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 屈折率測定方法及びその装置並びに屈折率測定・硬化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010009749A (ko) * 1999-07-13 2001-02-05 마선영 광을 이용한 경화 측정장치
KR20020083763A (ko) * 2001-04-30 2002-11-04 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 측정장치 및 성막가공방법
KR20030025891A (ko) * 2001-09-21 2003-03-29 케이맥(주) 다층박막의 두께형상과 굴절률분포를 2차원형반사광도계의 원리를 이용하여 측정하는 장치와 그 측정방법
JP2005300488A (ja) 2004-04-16 2005-10-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 屈折率測定方法及びその装置並びに屈折率測定・硬化装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11456349B2 (en) 2019-12-31 2022-09-27 Samsung Display Co., Ltd. Display device having flexible film with window portion

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1073876B1 (en) Measuring a diffracting structure, broadband, polarized, ellipsometric, and an underlying structure
US7705974B2 (en) Metrology system with spectroscopic ellipsometer and photoacoustic measurements
US5835221A (en) Process for fabricating a device using polarized light to determine film thickness
US3824017A (en) Method of determining the thickness of contiguous thin films on a substrate
WO2004015364A1 (en) Method for in-situ monitoring of patterned substrate processing using reflectometry
KR100556529B1 (ko) 다층 박막의 두께 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 장치
JP3773355B2 (ja) 半導体装置の製造装置
US6594025B2 (en) Method of monitoring thin-film processes and metrology tool thereof
JP3878027B2 (ja) 偏光解析方法及び光学的膜厚測定装置
KR100657154B1 (ko) 보호층의 경화율 측정 방법
KR20010070274A (ko) 표면 상태 측정 장치 및 방법
US6233046B1 (en) Method of measuring the thickness of a layer of silicon damaged by plasma etching
US6994750B2 (en) Film evaluating method, temperature measuring method, and semiconductor device manufacturing method
US20060094136A1 (en) Evaluation of openings in a dielectric layer
US7092096B2 (en) Optical scatterometry method of sidewall spacer analysis
Postava et al. Optical functions of low-k materials for interlayer dielectrics
CN111076668A (zh) 用于纳米厚度SiO2厚度的差分反射光谱测量方法
US6501555B1 (en) Optical technique to detect etch process termination
US6731386B2 (en) Measurement technique for ultra-thin oxides
McGahan et al. Combined spectroscopic ellipsometry and reflectometry for advanced semiconductor fabrication metrology
JP2001228026A (ja) 放射温度測定方法
US6605482B2 (en) Process for monitoring the thickness of layers in a microelectronic device
JPH06341952A (ja) シリコン酸化膜の評価方法及び装置、並びに半導体装置の製造方法及び装置
JP2001244311A (ja) 半導体薄膜の表面形状測定方法
Leng et al. Spectrophotometry and beam profile reflectometry measurement of six layers in an SOI film stack

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20091125

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee