KR100750193B1 - 방향성 결함 분류 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents

방향성 결함 분류 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 Download PDF

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이병암
박제권
고재균
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Abstract

방향성 결함 분류 방법에 따르면, 피검체에 형성된 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해 직선들을 긋는다. 그런 다음, 상기 각 직선들로부터 기 설정된 허용 각도 내에 위치한 적어도 3개의 결함들을 방향성 결함들로 분류한다. 따라서, CMP 공정 후의 반도체 기판 상에 발생된 결함들 중에서 방향성 결함들만을 정확하게 분류할 수가 있게 되므로, CMP 공정을 효과적으로 관리할 수가 있게 된다.

Description

방향성 결함 분류 방법 및 이를 수행하기 위한 장치{METHOD OF CLASSIFYING DIRECTIONAL DEFECTS ON AN OBJECT AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방향성 결함 분류 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 도 1의 장치를 이용해서 방향성 결함들을 분류하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 3은 직선들을 긋는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 평면도이다.
도 4는 제 1 예비 방향성 결함을 분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 확대 평면도이다.
도 5는 제 2 예비 방향성 결함을 분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 확대 평면도이다.
도 6은 제 3 예비 방향성 결함을 분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 확대 평면도이다.
도 7은 최종 방향성 결함을 분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 평면도이다.
도 8은 최종 방향성 결함을 세분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 도 1의 장치를 이용해서 방향성 결함들을 분류하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 방법에 의한 스크래치 분류 정합도를 나타낸 그래프들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 작도부 120 : 거리 측정부
130 : 결함 분류부
본 발명은 방향성 결함 분류 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 반도체 기판에 발생된 결함들 중에서 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing:이하, CMP) 공정에 의한 스크래치와 같은 일정한 방향성을 갖는 결함을 분류하는 방법, 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 증착 공정, 패터닝 공정, CMP 공정, 세정 공정 등 여러 공정들을 통해서 제조된다. 상기와 같은 공정 중에, 반도체 기판 상에는 여러 가지 결함들이 발생된다.
한편, CMP 공정은 반도체 기판 상에 형성된 막을 평탄화시키기 위해서 주로 사용된다. 이러한 CMP 공정을 수행하기 위한 CMP 장치는 스테이션 상에 배치된 플레이튼(platen)을 포함한다. 플레이튼 표면에는 반도체 기판을 연마하기 위한 연마 패드가 부착되어 있다. 스테이션에 설치된 슬러리 라인은 연마 패드 표면으로 슬러리를 공급한다. 또한, 스테이션에는 패드 컨디셔너(pad conditioner)가 구비되어 있다. 패드 컨디셔너는 연마 패드에 묻은 이물질을 제거한다.
연마 헤드가 플레이튼 상부에 배치된다. 연마 헤드는 플레이튼의 회전 방향과 반대 방향으로 회전을 하게 된다. 연마 헤드는 기판을 진공으로 흡착하여 연마 패드 상부에 위치시킨다. 또한, 연마 헤드는 기판을 공기압으로 압착하여 연마 패드에 밀착시킨다. 따라서, 연마 헤드에는 연마 헤드에 진공과 공기압을 각각 제공하기 위한 진공 라인과 공기압 라인이 연결되어 있다.
여기서, 연마 패드와 연마 헤드는 서로 반대 방향을 향해서 회전하게 되므로, 파티클들에 의해서 반도체 기판 상에는 연마 패드와 연마 헤드의 회전 방향에 따른 미세 스크래치와 같은 방향성 결함들이 발생될 소지가 있다. 미세 스크래치들은 반도체 기판 상에 형성된 패턴의 불량을 야기한다.
그런데, CMP 공정 후의 반도체 기판 상에는 CMP 공정 중에 발생된 미세 스크래치들 뿐만 아니라 CMP 공정 전에 발생된 다른 결함들도 존재하게 된다. 따라서, CMP 공정의 효과적인 관리를 위해서, 반도체 기판 상의 전체 결함들 중에서 CMP 공정에 의한 미세 스크래치들을 분류할 것이 요구된다.
CMP 공정에 의한 미세 스크래치들을 분류하는 종래의 방법으로는 결함원 분석(Defect Source Analysis) 기법을 이용한 모니터링 방법, 클러스터 링(Clustering)을 이용한 모니터링 방법, 비패턴(Non-Pattern)을 이용한 모니터링 방법, 패턴 재조사(review)를 통한 모니터링 방법 등이 있다.
그러나, 상기된 종래 방법들을 이용해서 CMP 공정에 의한 미세 스크래치들을 분류할 경우에, 반도체 기판 상의 전체 결함들 중에서 CMP 공정에 의한 미세 스크래치들을 정확하게 분류할 수가 없었다. 또한, 분류 시간 및 비용이 너무 크게 소요되어, 반도체 장치의 수율 저하의 원인이 되고 있다.
본 발명은 반도체 기판 상의 전체 결함들 중에서 CMP 공정에 의한 방향성 결함들을 정확하게 분류할 수 있는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 방법을 수행하기에 적합한 장치를 제공한다.
본 발명의 일견지에 따른 방향성 결함 분류 방법에 따르면, 피검체에 형성된 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해 직선들을 긋는다. 그런 다음, 상기 각 직선들로부터 기 설정된 허용 각도 내에 위치한 적어도 3개의 결함들을 방향성 결함들로 분류한다.
본 방법의 일 실시예에 따르면, 상기 피검체의 지름선 상에 위치한 결함들을 상기 방향성 결함들에서 배제시키기 위해서, 상기 직선들을 상기 피검체의 지름선에 대해서 경사지게 긋는다.
본 방법의 다른 실시예에 따르면, 상기 방향성 결함들 간의 거리들을 측정한다. 이어서, 상기 거리가 기 설정된 허용 거리를 초과하는 경우, 해당 결함을 상기 방향성 결함들에서 배제시킨다.
본 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 피검체의 중심을 기준으로 하는 곡률선들 상에 위치하지 않은 결함들을 상기 방향성 결함들에서 배제시킨다.
본 방법의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 방향성 결함들을 상기 직선들의 기울기별로 분류한다.
본 발명의 다른 견지에 따른 방향성 결함 분류 방법에 따르면, 반도체 기판에 형성된 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해서 직선들을 긋는다. 상기 각 직선들로부터 기 설정된 허용 각도 내에 위치한 적어도 3개의 결함들을 제 1 예비 방향성 결함들로 분류한다. 상기 제 1 예비 방향성 결함들 간의 거리들을 측정한다. 상기 거리가 기 설정된 허용 거리를 초과하는 경우, 해당 결함을 상기 제 1 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 제 2 예비 방향성 결함들을 수득한다. 상기 제 2 예비 방향성 결함들 중에서 상기 반도체 기판의 지름선들 상에 위치한 결함들을 상기 제 2 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 제 3 예비 방향성 결함들을 수득한다. 상기 제 3 예비 방향성 결함들 중에서 상기 피검체의 중심을 기준으로 하는 곡률선들 상에 위치하지 않은 결함들을 상기 제 3 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 최종 방향성 결함들을 수득한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 방향성 결함 분류 방법에 따르면, 반도체 기판에 형성된 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해서 상기 반도체 기판의 중심을 통과하지 않는 직선들을 긋는다. 상기 각 직선들로부터 기 설정된 허용 각도 내에 위치한 적어도 3개의 결함들을 제 1 예비 방향성 결함들 로 분류한다. 상기 제 1 예비 방향성 결함들 간의 거리들을 측정한다. 상기 거리가 기 설정된 허용 거리를 초과하는 경우, 해당 결함을 상기 제 1 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 제 2 예비 방향성 결함들을 수득한다. 상기 제 2 예비 방향성 결함들 중에서 상기 반도체 기판의 중심을 기준으로 하는 곡률선들 상에 위치하지 않은 결함들을 상기 제 2 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 최종 방향성 결함들을 수득한다.
본 발명의 또 다른 견지에 따른 방향성 결함 분류 장치는 피검체에 형성된 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해 직선들을 긋는 작도부, 및 상기 작도부가 그린 상기 각 직선들로부터 기 설정된 허용 각도 내에 위치한 적어도 3개의 결함들을 방향성 결함들로 분류하는 결함 분류부를 포함한다.
본 장치의 일 실시예에 따르면, 거리 측정부가 상기 방향성 결함들 간의 거리들을 측정한다. 상기 거리가 기 설정된 허용 거리를 초과하는 경우, 상기 결함 분류부가 해당 결함을 상기 방향성 결함들에서 배제시킨다.
상기된 본 발명에 따르면, CMP 공정 후의 반도체 기판 상에 발생된 결함들 중에서 방향성 결함들만을 정확하게 분류할 수가 있게 되므로, CMP 공정을 효과적으로 관리할 수가 있게 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어 야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
실시예 1
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방향성 결함 분류 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 방향성 결함 분류 장치(100)는 작도부(110), 거리 측정부(120) 및 결함 분류부(130)를 포함한다. 방향성 결함 분류 장치(100)는 피검체 상에 형성된 전체 결함들 중에서 방향성 결함들, 본 실시예에서는 CMP 공정 중 슬러리나 파티클에 의해 반도체 기판 상에 형성된 미세 스크래치들을 분류한다. 즉, CMP 공정은 연마 패드와 반도체 기판이 상대 회전 운동을 하는 것에 의해서 수행되므로, CMP 공정에 의한 미세 스크래치들을 방향성을 갖게 된다.
작도부(110)는 반도체 기판 상에 형성된 전체 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해서 가상의 직선들을 그린다. 거리 측정부(120)는 직선들 상에 위치한 결함들 간의 거리들을 측정한다.
결함 분류부(130)는 직선 상에 위치한 적어도 3개의 결함들을 제 1 예비 방향성 결함들, 즉 CMP 공정에 의한 미세 스크래치들로 분류한다. 직선 상에 위치한 2개의 결함들은 방향성을 갖는다고 볼 수 없으므로, 직선 상에 위치한 3개 이상의 결함들만을 제 1 예비 방향성 결함들로 분류한다.
여기서, 방향성 결함이라 할지라도 직선 상에 정확하게 위치하지 않는 경우 가 많으므로, 결함 분류부(130)는 직선에 대해서 기 설정된 허용 각도 이내에 위치한 적어도 3개의 결함들을 제 1 예비 방향성 결함들로 분류한다. 허용 각도가 1.5° 이상이면, 해당 결함들이 방향성을 갖는다고 볼 수가 없으므로, 본 실시예에서 허용 각도는 직선에 대해서 ±1.5°이다.
거리 측정부(120)는 제 1 예비 방향성 결함들 간의 거리들을 측정한다. 즉, 제 1 예비 방향성 결함들 중에서 첫 번째 결함과 두 번째 결함 간의 거리, 두 번째 결함과 세 번째 결함 간의 거리, 세 번째 결함과 네 번째 결함 간의 거리 등을 순차적으로 측정한다.
예를 들어서, 첫 번째 결함과 두 번째 결함 간의 거리, 및 두 번째 결함과 세 번째 결함 간의 거리가 기 설정된 허용 거리 이내이고, 반면에 세 번째 결함과 네 번째 결함 간의 거리가 기 설정된 허용 거리를 초과하면, 결함 분류부(130)는 네 번째 결함을 제 1 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서, 허용 거리를 초과하는 결함이 배제된 제 2 예비 방향성 결함들을 수득한다.
여기서, 허용 거리가 40μm를 초과하면, 해당 결함은 제 1 예비 방향성 결함들과는 다른 요인에 의해 발생된 것이라 볼 수 있다. 구체적으로, CMP 공정 중에, 어느 한 파티클에 의해 반도체 기판 상에 형성되는 미세 스크래치들은 방향성을 가지면서 일정 거리 간격을 두고 반복적으로 배열된다. 따라서, 일정 거리 이내로 배열된 미세 스크래치와 일정 거리 이상만큼 이격된 미세 스크래치는 상기 파티클과는 다른 파티클에 의해 발생된 것이라 볼 수 있다. 이러한 이유로 인해서 상기 일정 거리를 허용 거리로서 제한하여, 허용 거리를 초과하는 결함을 제 1 방향성 결 함들에서 배제시키는 것이다. 본 실시예에서, 40μm의 허용 거리는 CMP 공정이 수행된 복수개의 반도체 기판들 상에 형성된 미세 스크래치들 간의 간격들을 측정하여 설정되었다.
또한, 작도부(110)는 제 2 예비 방향성 결함들을 향해서 반도체 기판의 중심을 지나는 복수개의 지름선들을 그린다. 전술된 바와 같이, CMP 공정은 연마 패드와 반도체 기판이 상대 회전 운동을 하는 것에 의해 수행되므로, CMP 공정에 의한 방향성 결함들은 반도체 기판의 중심에 대한 곡률선을 따르는 방향성을 갖게 된다. 즉, 반도체 기판의 지름선 상에 위치한 결함들은 CMP 공정에 의한 방향성 결함들로 볼 수가 없다.
따라서, 결함 분류부(130)는 반도체 기판의 지름선 상에 위치한 결함들을 제 2 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서, 지름선 상에 위치한 결함들이 배제된 제 3 예비 방향성 결함들을 수득한다.
다른 방안으로서, 작도부(110)가 미리 직선들을 반도체 기판의 지름선들과 경사지게 그을 수도 있다. 즉, 작도부(110)가 직선들을 반도체 기판의 중심을 통과하지 않도록 그릴 수도 있다. 이러한 직선들에는 반도체 기판의 중심을 통과하는 지름선들이 모두 배제되었으므로, 결함 분류부(130)가 지름선 상에 위치한 결함들을 별도로 배제하는 동작을 수행하지 않아도 된다.
또한, 전술된 바와 같이, CMP 공정에 의한 방향성 결함들은 반도체 기판의 중심에 대한 곡률선 상에 위치하게 되므로, 작도부(110)는 제 3 예비 방향성 결함들을 잇는 복수개의 곡률선들을 그린다.
결함 분류부(130)는 곡률선 상에 위치하지 않는 결함들을 제 3 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서, 곡률선 상에 위치하지 않는 결함들이 배제된 최종 방향성 결함들을 수득한다.
부가적으로, 결함 분류부(130)는 최종 방향성 결함들을 직선들의 기울기별로 세분류한다. 직선들의 기울기별로 세분류된 최종 방향성 결함들은 서로 다른 파티클에 의해 발생된 것이므로, 세분류된 최종 방향성 결함들의 수로부터 CMP 공정 중에 발생된 미세 스크래치의 수를 알 수 있다. 이와 같이, CMP 공정 중에만 발생된 결함의 수를 정확하게 알 수가 있게 되므로, CMP 공정에 대한 효과적인 관리가 가능하게 된다.
실시예 2
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 도 1의 장치를 이용해서 방향성 결함들을 분류하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 3은 직선들을 긋는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 평면도이며, 도 4는 제 1 예비 방향성 결함을 분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 확대 평면도이고, 도 5는 제 2 예비 방향성 결함을 분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 확대 평면도이며, 도 6은 제 3 예비 방향성 결함을 분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 확대 평면도이고, 도 7은 최종 방향성 결함을 분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 평면도이며, 도 8은 최종 방향성 결함을 세분류하는 단계를 설명하기 위한 반도체 기판의 평면도이다.
먼저, CMP 공정이 완료된 반도체 기판(S) 상에 발생된 모든 결함(D)들을 탐지한다. 그런 다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 모든 결함(D)들의 위치를 반도체 기판(S) 상에 표시한다.
이어서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 단계 S210에서, 작도부(110)가 결함(D)들을 잇는 직선(L)들을 반도체 기판 상에 그린다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 단계 S220에서, 결함 분류부(130)가 어느 한 직선(L) 상에 위치한 적어도 3개의 결함, 즉 제 1 내지 제 4 결함(D1, D2, D3, D4)들을 제 1 예비 방향성 결함들로 분류한다. 특히, 작도부(110)가 직선(L)과 허용 각도(θ)인 ±1.5°를 이루며 제 2 결함(D2)의 중심을 지나는 보조 직선(L1)을 그린다. 직선(L)과 보조 직선(L1) 사이의 영역 내에 위치한 제 1 내지 제 4 결함(D1, D3, D3, D4)들을 제 1 예비 방향성 결함들로 분류한다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 단계 S230에서, 거리 측정부(120)가 제 1 예비 방향성 결함들 간의 거리를 측정한다. 구체적으로, 거리 측정부(120)가 제 1 결함(D1)과 제 2 결함(D2) 간의 거리를 측정한다.
단계 S240에서, 측정 거리가 허용 거리, 즉 40μm 이내이면, 결함 분류부(130)가 제 1 및 제 2 결함(D1, D2)들을 제 2 예비 방향성 결함들로 분류한다. 계속해서, 거리 측정부(120)가 제 2 결함(D2)과 제 3 결함(D3) 간의 거리를 측정한다. 측정 거리가 허용 거리 이내이면, 결함 분류부(130)가 제 3 결함(D3)을 제 2 예비 방향성 결함들로 분류한다. 또한, 거리 측정부(120)가 제 3 결함(D3)과 제 4 결함(D4) 간의 거리를 측정한다. 측정 거리가 허용 거리를 초과하면, 결함 분류 부(130)가 제 4 결함(D4)들을 제 1 방향성 예비 결함에서 배제시킨다.
따라서, 제 1 내지 제 4 결함(D1, D2, D3, D4)들이 직선(L) 상에서 허용 각도 이내 영역에 위치할지라도, 제 4 결함(D4)이 제 3 결함(D3)으로부터 허용 거리를 벗어난 위치에 존재하면, 결함 분류부(130)는 제 4 결함(D4)을 제 1 예비 방향성 결함들에서 배제시킨다. 그러므로, 제 2 예비 방향성 결함들은 제 4 결함(D4)이 배제된 제 1 내지 제 3 결함(D1, D2, D3)들만을 포함하게 된다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 단계 S250에서, 결함 분류부(130)가 제 2 예비 방향성 결함들을 잇는 직선(L2)이 반도체 기판(S)의 중심(C)을 지나는지 여부를 파악한다. 직선(L2)이 반도체 기판(S)의 지름선이라면, 직선(L2) 상에 위치한 제 2 예비 방향성 결함(P)들은 CMP 공정에 의한 결함이 아닐 것이다. 따라서, 결함 분류부(130)는 직선(L2) 상에 위치한 제 2 예비 방향성 결함(P)들을 배제시켜서, 제 3 예비 방향성 결함들을 수득한다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 단계 S260에서, 작도부(110)가 제 3 예비 방향성 결함들을 이으면서 반도체 기판(S)의 중심(C)을 기준으로 하는 복수개의 곡률선(CL)들을 그린다. 각 곡률선(CL) 상에 위치하지 않은 결함들을 CMP 공정에 의한 방향성 결함이 아니므로, 결함 분류부(130)가 곡률선(CL)에서 벗어난 결함들을 제 3 예비 방향성 결함에서 배제시켜서, 최종 방향성 결함들을 수득한다.
이와 같은 최종 방향성 결함들은 직선에 의한 제 1 분류 단계, 거리에 의한 제 2 분류 단계, 지름선에 의한 제 3 분류 단계 및 곡률선에 의한 제 4 분류 단계를 포함하는 4차례 단계들을 통해서 수득되었으므로, 최종 방향성 결함들의 거의 대부분이 CMP 공정에 의해 발생된 방향성 결함이라고 볼 수 있다.
부가적으로, 도 2 및 도 8을 참조하면, 단계 S270에서, 결함 분류부(130)가 최종 방향성 결함들을 잇는 직선들의 기울기별로 최종 방향성 결함들을 세분류한다. 세분류된 최종 방향성 결함들 각각은 CMP 공정 중에 서로 다른 불량 요인들에 의해 발생된 것이라고 볼 수 있다. 따라서, CMP 공정 중에 발생된 방향성 결함, 즉 미세 스크래치의 수를 정확하게 파악할 수가 있게 된다.
실시예 3
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 도 1의 장치를 이용해서 방향성 결함들을 분류하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 단계 S310에서, 작도부(110)가 결함들을 잇는 직선들을 반도체 기판 상에 그린다. 여기서, 작도부(110)는 직선들을 반도체 기판의 중심을 지나지 않도록 그린다. 즉, 작도부(110)는 반도체 기판의 중심을 지나는 지름선들을 그리지 않는다. 따라서, 실시예 1의 단계 S250에 해당하는 지름선들 상에 위치한 결함들을 방향성 결함에서 배제시키는 단계를 본 실시예의 방법에서는 배제시킬 수가 있다.
단계 S320에서, 결함 분류부(130)가 어느 한 직선(L) 상에 허용 각도 범위 이내에 위치한 적어도 3개의 결함들을 제 1 예비 방향성 결함들로 분류한다.
단계 S330에서, 거리 측정부(120)가 제 1 예비 방향성 결함들 간의 거리를 측정한다.
단계 S340에서, 측정 거리가 허용 거리를 초과하면, 결함 분류부(130)가 해당 결함을 제 1 방향성 예비 결함에서 배제시켜서 제 2 예비 방향성 결함들을 수득한다.
단계 S350에서, 작도부(110)가 제 2 예비 방향성 결함들을 이으면서 반도체 기판의 중심을 기준으로 하는 복수개의 곡률선들을 그린다. 각 곡률선 상에 위치하지 않은 결함들을 결함 분류부(130)가 제 2 예비 방향성 결함에서 배제시켜서, 최종 방향성 결함들을 수득한다.
단계 S360에서, 결함 분류부(130)가 최종 방향성 결함들을 잇는 직선들의 기울기별로 최종 방향성 결함들을 세분류한다.
본 발명의 방향성 결함 분류 방법에 대한 정합도 평가 1
복수개의 반도체 기판들 상에 형성된 절연막들에 대해서 CMP 공정을 각각 수행한 후, 본 발명의 방법을 이용해서 각 반도체 기판 상의 전체 결함들 중에서 CMP 공정 중에 발생된 스크래치들을 분류하여, 그 결과를 도 10에 나타내었다.
도 10에서, 수평축은 반도체 기판을 나타내고, 좌측 수직축은 스크래치의 수를 나타내며, 우측 수직축은 정합도(%)를 나타낸다.
또한, 막대 그래프 a는 전체 결함의 수에 대한 본 발명의 방법을 이용해서 CMP 공정에 의한 것으로 분류한 스크래치의 수의 비율을 의미하는 예상 분류도(Accuracy)를 나타내고, 막대 그래프 b는 본 발명의 방법을 이용해서 분류된 스크래치의 수에 대한 CMP 공정에 의한 실제 스크래치의 수의 비율을 의미하는 실제 분류도(Purity)를 나타낸다. 따라서, 실제 분류도가 높을수록 우수한 분류 능력을 갖는다는 것을 의미한다. 도 10에 나타난 바와 같이, 실제 분류도는 전반적으로 높으면서 예상 분류도에 상당히 근접하고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법을 이용해서 반도체 기판 상에 발생된 전체 결함들 중에서 CMP 공정에 의한 스크래치들을 우수하게 분류할 수 있다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 방향성 결함 분류 방법에 대한 정합도 평가 2
복수개의 반도체 기판들 상에 형성된 폴리실리콘막들에 대해서 CMP 공정을 각각 수행한 후, 본 발명의 방법을 이용해서 각 반도체 기판 상의 전체 결함들 중에서 CMP 공정 중에 발생된 스크래치들을 분류하여, 그 결과를 도 11에 나타내었다.
도 11에서, 수평축은 반도체 기판을 나타내고, 좌우측 수직축들은 스크래치의 수를 나타낸다. 또한, 점 ■들은 본 발명의 방법을 통해서 분류된 스크래치의 수로서, 좌측 수직축을 통해서 읽혀진다. 점 ◆들은 CMP 공정에 의한 실제 스크래치의 수로서, 우측 수직축을 통해서 읽혀진다.
도 11에 나타난 바와 같이, 점 ■들이 점 ◆에 상당히 근접하게 위치하고 있다는 것을 알 수 있다. 그러므로, 본 발명의 방법은 CMP 공정에 의한 우수한 스크래치 분류 기능을 갖는다는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, CMP 공정 후의 반도체 기판 상에 발생 된 모든 결함들 중에서 CMP 공정에 의한 방향성 결함만을 정확하게 분류할 수가 있게 된다. 또한, 분류된 방향성 결함들의 수도 파악할 수가 있게 되므로, CMP 공정에 대한 효과적인 관리가 가능하게 된다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 피검체에 형성된 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해 직선들을 긋는 단계; 및
    상기 각 직선들 상에 실질적으로 위치하는 적어도 3개의 결함들을 방향성 결함들로 분류하는 단계를 포함하는 방향성 결함 분류 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 피검체의 지름선 상에 위치한 결함들을 상기 방향성 결함들에서 배제시키기 위해서, 상기 직선들을 상기 피검체의 지름선에 대해서 경사지게 긋는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 직선들로부터 허용 각도 이내에 위치한 결함들도 상기 방향성 결함들로 분류하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 허용 각도는 ±1.5°인 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 방향성 결함들 간의 거리들을 측정하는 단계; 및
    상기 거리가 기 설정된 허용 거리를 초과하는 경우, 해당 결함을 상기 방향 성 결함들에서 배제시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 허용 거리는 40μm인 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 피검체의 중심을 지나는 지름선들을 긋는 단계; 및
    상기 지름선들 상에 위치한 결함들을 상기 방향성 결함들에서 배제시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 피검체의 중심을 기준으로 하는 곡률선들 상에 위치하지 않은 결함들을 상기 방향성 결함들에서 배제시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 방향성 결함들을 상기 직선들의 기울기별로 분류하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 피검체는 반도체 기판을 포함하고, 상기 방향성 결함들은 화학적 기계적 연마 공정 중에 상기 반도체 기판 상에 발생된 스크래치들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  11. 반도체 기판에 형성된 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해서 직선들을 긋는 단계;
    상기 각 직선들 상에 실질적으로 위치하는 적어도 3개의 결함들을 제 1 예비 방향성 결함들로 분류하는 단계;
    상기 제 1 예비 방향성 결함들 간의 거리들을 측정하는 단계;
    상기 거리가 기 설정된 허용 거리를 초과하는 경우, 해당 결함을 상기 제 1 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 제 2 예비 방향성 결함들을 수득하는 단계;
    상기 제 2 예비 방향성 결함들 중에서 상기 반도체 기판의 지름선들 상에 위치한 결함들을 상기 제 2 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 제 3 예비 방향성 결함들을 수득하는 단계; 및
    상기 제 3 예비 방향성 결함들 중에서 상기 반도체 기판의 중심을 기준으로 하는 곡률선들 상에 위치하지 않은 결함들을 상기 제 3 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 최종 방향성 결함들을 수득하는 단계를 포함하는 방향성 결함 분류 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 직선들로부터 허용 각도 이내에 위치한 결함들도 상기 제 1 예비 방향성 결함들로 분류하고, 상기 허용 각도는 ±1.5°인 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 허용 거리는 40μm인 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 최종 방향성 결함들을 상기 직선들의 기울기별로 세분류하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  15. 반도체 기판에 형성된 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해서 상기 반도체 기판의 중심을 통과하지 않는 직선들을 긋는 단계;
    상기 각 직선들 상에 실질적으로 위치하는 적어도 3개의 결함들을 제 1 예비 방향성 결함들로 분류하는 단계;
    상기 제 1 예비 방향성 결함들 간의 거리들을 측정하는 단계;
    상기 거리가 기 설정된 허용 거리를 초과하는 경우, 해당 결함을 상기 제 1 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 제 2 예비 방향성 결함들을 수득하는 단계; 및
    상기 제 2 예비 방향성 결함들 중에서 상기 반도체 기판의 중심을 기준으로 하는 곡률선들 상에 위치하지 않은 결함들을 상기 제 2 예비 방향성 결함들에서 배제시켜서 최종 방향성 결함들을 수득하는 단계를 포함하는 방향성 결함 분류 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 직선들로부터 허용 각도 이내에 위치한 결함들도 상기 제 1 예비 방향성 결함들로 분류하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 최종 방향성 결함들을 상기 직선들의 기울기별로 세분류하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 방법.
  18. 피검체에 형성된 결함들 중 어느 하나의 결함으로부터 이웃하는 다른 결함들을 향해 직선들을 긋는 작도부;
    상기 작도부가 그린 상기 각 직선들로부터 기 설정된 허용 각도 내에 위치한 적어도 3개의 결함들을 방향성 결함들로 분류하는 결함 분류부; 및
    상기 방향성 결함들 간의 거리들을 측정하는 거리 측정부를 포함하고,
    상기 거리가 기 설정된 허용 거리를 초과하는 경우, 상기 결함 분류부가 상기 허용 거리를 초과하는 해당 결함을 상기 방향성 결함들에서 배제시키는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 장치.
  19. 삭제
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 작도부는 상기 피검체의 중심을 기준으로 하는 곡률선들을 그리고, 상기 결함 분류부는 상기 피검체의 중심선들 상에 위치한 결함들을 상기 방향성 결함들에서 배제시키며, 상기 결함 분류부는 상기 곡률선 상에 위치하지 않은 결함들을 상기 방향성 결함들에서 배제시키고, 상기 결함 분류부는 상 기 방향성 결함들을 상기 직선들의 기울기별로 세분류하는 것을 특징으로 하는 방향성 결함 분류 장치.
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