KR100676026B1 - 웨이퍼의 온도 모니터링 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 웨이퍼의 온도 모니터링(monitoring) 방법은, 베어 웨이퍼(bare wafer)를 RTP 장치의 챔버 내에 준비하는 단계; 상기 웨이퍼의 Pre-TW(Thermal Wave)를 측정하는 단계; 레시피에 설정된 공정을 진행하는 단계; 상기 웨이퍼의 Post-TW(Thermal Wave)를 측정하는 단계; 상기 Pre-TW와 Post-TW 값의 차이를 이용하여 웨이퍼의 온도 변화를 모니터링(monitoring) 하는 단계; Post-TW의 균일성(uniformity) 정도를 측정하여 웨이퍼의 온도 편차를 모니터링 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 레시피에 설정된 공정은, 개방 루프 단계(Open Loop Step)와 온도 안정화 단계(Temp Stabilize Step)로 이루어지고, 웨이퍼의 Pre-TW(Thermal Wave)를 측정하기 전에, 웨이퍼에 As+ 이온을 주입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 TW(Thermal Wave)의 균일성(uniformity)과 TW(Thermal Wave) 값을 관리하여, 웨이퍼의 온도 편차를 정기적으로 모니터링(monitoring)함으로써, 웨이퍼의 온도 편차에 따른 휨이나 깨짐 등을 방지할 수 있다.
RTP, 온도편차, TW, 모니터링

Description

웨이퍼의 온도 모니터링 방법{Method for Monitoring Temperature of Wafer}
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼의 온도 모니터링 방법을 나타내는 블록도.
도 2는 온도 편차가 있는 웨이퍼의 온도 프로파일을 나타내는 그래프.
도 3은 온도 편차가 없는 일반적인 웨이퍼의 온도 프로파일을 나타내는 그래프.
본 발명은 웨이퍼의 온도 모니터링 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 RTP 장치의 챔버 내에서 웨이퍼의 온도를 정기적으로 모니터링할 수 있는 웨이퍼의 온도 모니터링 방법에 관한 것이다.
일반적으로 실리사이드를 형성하고 이온 주입 후 열처리하는 공정 등에 RTP (Rapid Thermal Process) 장치의 사용이 증가하는 추세이다. 이러한 RTP 장치의 챔버 내에서 웨이퍼의 온도는 중요한 공정 변수 중의 하나이다. 일반적으로 RTP 장치의 챔버 내에서 웨이퍼의 온도 측정은, 고온 물체로부터 방사되는 특정 파장의 휘도와 온도와의 관계를 이용하는 광 고온계(Optical Pyrometer)를 주로 사용하고 있다. 이러한 광 고온계는 상대적인 온도 값을 측정하는 것이고, 시각에 의한 오차가 생기기 쉬워서 사용 전에 온도 보정이 필요하며, 주기적으로 정확한 온도 보정이 필요하다. 그러나 아직 표준화된 온도 보정 장치 및 방법이 미비하다.
한편, 초기 낮은 온도에서 온도 안정화를 위해 RTP 공정을 진행할 때, 웨이퍼 내에서 온도 편차가 발생하게 되면, 웨이퍼의 휨 또는 깨짐 현상 등의 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 정기적으로 RTP 장치의 챔버 내에서 웨이퍼의 온도를 모니터링(monitoring) 해야 한다.
종래의 RTP 장치에서 웨이퍼의 온도를 모니터링(monitoring) 하는 방법으로는, 주로 전용 소프트웨어를 이용하여 실시간으로 온도를 모니터링(monitoring) 하거나, 공정 진행 후, 장치에서 템프 로그(Temp Log)를 분석하여 온도를 모니터링(monitoring) 하는 방법을 주로 사용하고 있다. 그러나 이러한 종래의 웨이퍼의 온도 모니터링(monitoring) 방법은, 고가의 소프트웨어를 사용해야 하므로 경제성이 떨어지고, RTP 장치에서 템프 로그(Temp Log)를 일일이 카피(copy)하여 관리해야 하기 때문에 시간이 많이 소요되며, 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼의 온도 편차를 정기적으로 모니터링 하여 온도 편차에 따른 웨이퍼의 휨 또는 깨짐 현상을 방지하는 것이다.
본 발명에 따른 웨이퍼의 온도 모니터링(monitoring) 방법은, 베어 웨이퍼(bare wafer)를 RTP 장치의 챔버 내에 준비하는 단계; 상기 웨이퍼의 Pre-TW(Thermal Wave)를 측정하는 단계; 레시피에 설정된 공정을 진행하는 단계; 상기 웨이퍼의 Post-TW(Thermal Wave)를 측정하는 단계; 상기 Pre-TW와 Post-TW 값의 차이를 이용하여 웨이퍼의 온도 변화를 모니터링(monitoring) 하는 단계; Post-TW의 균일성(uniformity) 정도를 측정하여 웨이퍼의 온도 편차를 모니터링 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 레시피에 설정된 공정은, 개방 루프 단계(Open Loop Step)와 온도 안정화 단계(Temp Stabilize Step)로 이루어진다. 여기서, 개방 루프 단계(Open Loop Step)는 10 내지 30초 동안 유지되고, 온도 안정화 단계(Temp Stabilize Step)는, 450 내지 550도로 설정되고, 10 내지 20초 동안 유지되는 것이 바람직하다.
그리고 웨이퍼의 Pre-TW(Thermal Wave)를 측정하기 전에, 웨이퍼에 As+ 이온을 주입하는 단계를 더 포함하고, As+ 이온은 웨이퍼 상에 80 내지 110keV, 3E13 내지 1E14ions/cm2로 주입되는 것이 바람직하다.
구현예
이하 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 구현예에 대해 설명한다.
본 발명은 웨이퍼의 온도 분포를 모니터링(monitoring) 하는 방법에 관한 것으로서, 특히 RTP(Rapid Thermal Process)의 초기 낮은 온도에서의 웨이퍼의 온도 편차를 모니터링(monitoring) 하는 방법에 관한 것이다. 이를 위한 각 과정이 도 1에 도시되어 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 테스트 웨이퍼(Test Wafer)를 준비하여 RTP 장치의 챔버 내에 배치한다.(S10) 여기서 테스트 웨이퍼(Test Wafer)로는 베어 웨이퍼(bare wafer)를 준비한다.
그리고 웨이퍼에 As+ 이온을 주입한다.(S20) 이때, As+ 이온은 80~110keV, 3E13~1E14ions/cm2의 주입 조건으로 웨이퍼 상에 주입되는 것이 바람직하다.
이어서, 웨이퍼의 TW(Thermal Wave)를 측정한다.(S30) 여기서 측정된 TW(Thermal Wave)와 이후의 레시피 공정을 시행한 후 측정된 TW(Thermal Wave)를 구분하기 위해, 본 발명에서는 여기서 측정된 TW(Thermal Wave)를 Pre-TW라 칭하고, 레시피 공정 이후에 측정된 TW(Thermal Wave)를 Post-TW라 칭한다.
계속해서, 레시피(recipe)에 설정된 공정을 진행한다.(S40) 한편, 본 발명은 낮은 온도에서 웨이퍼의 온도 분포를 모니터링 하기 위한 것이므로, 본 발명에서는 레시피(recipe)에 의한 공정 중 낮은 온도에서 수행되는 공정, 예를 들면 개방 루프 단계(Open Loop Step)와 온도 안정화 단계(Temp Stabilize Step)에 대해서만 웨이퍼의 온도 분포를 모니터링한다. 이때, 개방 루프 단계(Open Loop Step)는 10 내지 30초 동안 유지되고, 온도 안정화 단계(Temp Stabilize Step)는, 450 내지 550도로 설정되고, 10 내지 20초 동안 유지되는 것이 바람직하다.
그리고 레시피(recipe)에 따른 낮은 온도에서의 공정을 시행한 후, 웨이퍼의 Post-TW를 측정한다.(S50)
이후, 미리 측정한 Pre-TW 값과 Post-TW 값의 차이를 이용하여 웨이퍼의 온도 변화를 모니터링(monitoring) 하고(S60), 이와 함께 Post-TW의 균일성(uniformity) 정도를 측정하여 웨이퍼의 온도 편차를 모니터링 한다.(S70)
한편, 도 2 및 도 3에는 6개의 프로브(probe)를 이용하여 웨이퍼 상의 여러 위치에 대한 온도 분포를 조사한 후, 웨이퍼의 온도 프로파일을 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 도 2는 온도 편차가 발생된 웨이퍼에 대한 온도 프로파일을 나타내고, 도 3은 온도 편차가 없는 일반적인 웨이퍼의 온도 프로파일을 나타낸다. 그리고 도 2 및 도 3에서 점선으로 표시된 부분(A,B)은 레시피의 공정 중 개방 루프 단계(Open Loop Step)를 나타내는 것이고, 온도 안정화 단계(Temp Stabilize Step)는 도 3에 도시된 구간(C)과 같이 일정한 온도로 안정화할 수 있다.
도 2에 도시된 개방 루프 단계(Open Loop Step)를 살펴보면, 6개의 프로브(probe)가 나타내는 웨이퍼의 위치 중에서, 몇몇 위치의 경우 온도 편차로 인해 그래프가 분리되어 있고, 나머지 위치의 경우에는 온도 편차가 없어서 그래프가 일치하고 있음을 알 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 개방 루프 단계(Open Loop Step)에서는 웨이퍼 상의 모든 위치에서 온도 편차가 없음을 알 수 있다. 그리고 도 2에서 각 프로브(probe)가 나타내는 위치에 따른 온도 차이도 정량적으로 분석할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명에 따른 웨이퍼의 온도 모니터링(monitoring) 방법에 의하면, 정기적으로 웨이퍼의 온도 분포를 확인할 수 있게 되어, 웨이퍼의 온도 편차에 따른 휨이나 깨짐 현상을 방지할 수 있다.
지금까지 본 발명의 구체적인 구현예를 도면을 참조로 설명하였지만 이것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이고 발명의 기술적 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여지며, 도면을 참조로 설명한 구현예는 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 얼마든지 변형하거나 수정할 수 있다.
본 발명에 따르면, RTP 장치의 챔버 내에 배치된 웨이퍼의 TW(Thermal Wave)의 균일성(uniformity)과 TW(Thermal Wave) 값을 관리하여, 웨이퍼의 온도 편차를 정기적으로 모니터링(monitoring)함으로써, 웨이퍼의 온도 편차에 따른 휨이나 깨짐 등을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. RTP 장치의 챔버 내에서 웨이퍼의 온도 분포를 모니터링(monitoring) 하는 방법에 있어서,
    베어 웨이퍼(bare wafer)를 RTP 장치의 챔버 내에 준비하는 단계;
    상기 웨이퍼의 Pre-TW(Thermal Wave)를 측정하는 단계;
    개방 루프 단계(Open Loop Step)와 온도 안정화 단계(Temp Stabilize Step)를 포함하는 레시피(recipe)에 설정된 공정을 진행하는 단계;
    상기 웨이퍼의 Post-TW(Thermal Wave)를 측정하는 단계;
    상기 Pre-TW와 Post-TW 값의 차이를 이용하여 웨이퍼의 온도 변화를 모니터링(monitoring) 하는 단계;
    Post-TW의 균일성(uniformity) 정도를 측정하여 웨이퍼의 온도 편차를 모니터링 하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 온도 모니터링(monitoring) 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에서,
    상기 개방 루프 단계(Open Loop Step)는 10 내지 30초 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 온도 모니터링(monitoring) 방법.
  4. 제 1 항에서,
    상기 온도 안정화 단계(Temp Stabilize Step)는, 450 내지 550도로 설정되고, 10 내지 20초 동안 유지되는 것을 특징으로 웨이퍼의 온도 모니터링(monitoring) 방법.
  5. 제 1 항에서,
    상기 웨이퍼의 Pre-TW(Thermal Wave)를 측정하기 전에, 80 내지 110keV, 3E13 내지 1E14이온/cm2로 As+ 이온을 웨이퍼에 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 온도 모니터링(monitoring) 방법.
  6. 삭제
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