KR19990040614A

KR19990040614A - Wafer warpage measuring device

Info

Publication number: KR19990040614A
Application number: KR1019970061065A
Authority: KR
Inventors: 황찬승; 박윤
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 1999-06-05

Abstract

본 발명에 의한 웨이퍼 휨 측정장치는, 가열 수단이 구비된 오븐 및, 상기 오븐 내에 배치되며, 프레임의 양 내측벽 소정 부분에는 웨이퍼가 올려질 웨이퍼 받침대가 부착되고, 상기 웨이퍼 받침대 사이의 공간에 해당하는 위치의 상기 프레임 내부 바닥면 상에는 하나 이상의 광 센서가 고정되도록 구성된 웨이퍼 휨 감지부로 이루어져, 각 시간대별로 웨이퍼의 휨 발생 정도를 감지할 수 있게 되므로 경화 공정 진행시 어느 온도 스텝에서 웨이퍼의 휨 발생이 제일 심하게 일어나는지를 정확하게 평가할 수 있게 된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring warpage of a wafer. One or more optical sensors are configured on the bottom surface of the frame at the position where the optical sensor is fixed, so that the warpage of the wafer can be detected at each time zone, so that the warpage occurs at any temperature step during the curing process. You will be able to accurately assess what happens most severely.

Description

Wafer warpage measuring device

본 발명은 반도체 소자 제조용 웨이퍼 휨 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 휨 발생을 최소화할 수 있는 경화 온도 조건을 찾아낼 수 있도록 설계된 웨이퍼 휨 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer warpage measuring device for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a wafer warpage measuring device designed to find the curing temperature conditions that can minimize the occurrence of warpage of the wafer.

반도체 소자 제조시, 웨이퍼 상에 형성된 여러 소자들을 보호하기 위하여 최종적으로 실시하는 공정중의 하나로서, 폴리이미드(또는 폴리머) 재질의 보호막(또는 스트레스 완충막)을 웨이퍼 상에 코팅하는 공정이 있다.In the manufacture of semiconductor devices, one of the processes to be finally performed to protect the various devices formed on the wafer, there is a process of coating a protective film (or stress buffer film) made of polyimide (or polymer) on the wafer.

상기 코팅 공정후에는 보호막을 경화시켜 주기 위하여 350℃의 온도로 가열된 오븐내에 코팅 공정이 완료된 웨이퍼를 약 60분 정도 유지시켜 주는 경화 공정을 실시하게 된다.After the coating process, a curing process is performed to maintain a wafer for about 60 minutes after the coating process is completed in an oven heated to a temperature of 350 ° C. to cure the protective film.

이 과정에서 보호막의 수축(shrinkage)이 발생하게 되어, 경화 공정이 완료된 후에는 웨이퍼의 중앙부가 오목하게 구부려지도록 그 에지측이 위로 잡아당겨지는 현상이 발생하게 된다.In this process, shrinkage of the protective film occurs, and after the curing process is completed, a phenomenon in which the edge side thereof is pulled upward so that the center portion of the wafer is bent concave occurs.

이와 같이 웨이퍼에 휨(warpage)이 발생할 경우, 웨이퍼 상에 형성된 소자에 상당한 스트레스가 가해지게 될 뿐 아니라 이로 인해 소자의 손상이 야기되어져, 반도체 소자 제조시 수율이 저하되는 현상이 초래되게 된다. 이러한 현상은 8인치 이상의 큰 웨이퍼인 경우에 더욱 문제시된다.As such, when warpage occurs in the wafer, not only a significant stress is applied to the device formed on the wafer, but also damage to the device is caused, resulting in a decrease in yield in manufacturing a semiconductor device. This phenomenon is more problematic for large wafers larger than 8 inches.

이를 해결하기 위해서는 보호막을 이루는 폴리이미드의 특성을 낮은 수축형(low shrinkage type)으로 바꾸어 주던지, 아니면 경화 공정의 온도 프로파일(profile)을 최적화시켜 주어야만 한다. 이중, 폴리이미드의 특성을 바꾸어 주는 것은 상당한 시간과 타 물성의 취약화 가능성이 있으므로 적용하기 어렵고, 경화 공정의 온도 프로파일을 최적화시키는 것이 보다 현실적이라 할 수 있다.To solve this problem, the polyimide constituting the protective film must be changed to a low shrinkage type or the temperature profile of the curing process must be optimized. Of these, changing the properties of polyimide is difficult to apply because of considerable time and other physical properties may be weakened, it is more realistic to optimize the temperature profile of the curing process.

따라서, 현재는 경화가 일어나기 전과 오븐에서 웨이퍼가 나온 후의 웨이퍼의 휨 정도를 비교 평가해 주는 방식으로, 경화 공정의 온도 프로파일을 최적화해 주고 있다.Therefore, at present, the temperature profile of the curing process is optimized by comparatively evaluating the degree of warpage of the wafer before curing takes place and after the wafer is released from the oven.

그러나, 이와 같은 방식으로 경화 공정의 온도 프로파일을 최적화해 줄 경우에는 기 언급된 바와 같이 경화 공정이 일어나기 전과 경화 공정이 완료된 이후의 상태만이 평가되므로, 중간 과정의 평가가 불가능하여 결과 해석에 정확성을 기하기 어렵다는 단점이 발생하게 된다.However, when optimizing the temperature profile of the curing process in this way, as mentioned above, only the state before and after the curing process is completed is evaluated. It is difficult to produce the disadvantage.

이에 본 발명의 목적은, 웨이퍼 휨 감지부를 이용하여 일정 온도 프로파일 내에서 웨이퍼가 수축되는 것을 실시간으로 측정해 주므로써, 웨이퍼의 휨 발생을 최소화할 수 있는 온도 조건을 정확하게 찾아낼 수 있도록 한 웨이퍼 휨 측정장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to measure the wafer shrinkage within a predetermined temperature profile using a wafer warpage detector in real time, so that the wafer warpage can accurately find a temperature condition that can minimize the warpage of the wafer. To provide a measuring device.

도 1은 본 발명에 의한 웨이퍼 휨 측정장치의 구조를 도시한 개략도,1 is a schematic view showing the structure of a wafer warpage measuring apparatus according to the present invention;

도 2는 도 1의 웨이퍼 휨 측정장치 내에 구비된 휨 감지부를 이용하여 웨이퍼의 휨 발생 정도를 측정하는 방법을 도시한 개념도,FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a method of measuring a warpage occurrence degree of a wafer using a warpage detection unit provided in the wafer warpage measuring device of FIG. 1;

도 3은 도 1의 웨이퍼 휨 측정장치에서의 웨이퍼의 휨 발생 정도를 실시간으로 측정한 결과치를 나타낸 그래프.3 is a graph showing the results of real-time measurement of the degree of warpage of the wafer in the wafer warpage measuring apparatus of FIG.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 가열 수단이 구비된 오븐 및, 상기 오븐 내에 배치되며, 프레임의 양 내측벽 소정 부분에는 웨이퍼가 올려질 웨이퍼 받침대가 부착되고, 상기 웨이퍼 받침대 사이의 공간에 해당하는 위치의 프레임 내부 바닥면 상에는 하나 이상의 센서가 고정되도록 이루어진 웨이퍼 휨 감지부로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 휨 측정장치가 제공된다.In order to achieve the above object, in the present invention, an oven provided with a heating means and a wafer pedestal disposed in the oven, and a wafer pedestal on which the wafer is to be mounted are attached to predetermined portions of both inner walls of the frame, and correspond to a space between the wafer pedestals. Wafer warpage measuring device is provided, characterized in that consisting of a wafer warpage detection unit is configured to be fixed to the at least one sensor on the bottom surface of the frame.

상기 구조를 가지도록 웨이퍼 휨 측정장치를 제조한 결과, 경화 공정 진행시 광 센서에서 출력되는 데이터를 이용하여, 각 시간대별 웨이퍼의 휨 발생 정도를 정확하게 평가할 수 있게 된다.As a result of fabricating a wafer warpage measuring device having the above structure, it is possible to accurately evaluate the degree of warpage of the wafer at each time slot using data output from the optical sensor during the curing process.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에서 제시된 웨이퍼 휨 측정장치의 구조를 도시한 개략도를 나타낸 것으로, 이를 참조하여 그 구조를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Figure 1 shows a schematic diagram showing the structure of the wafer deflection measuring apparatus presented in the present invention, with reference to this structure in detail as follows.

즉, 실질적인 경화 공정이 이루어지는 오븐(100) 내의 양 측벽에는 히터 등의 가열 수단(h)이 부착되고, 그 중앙부에는 경화 공정이 이루어지는 동안 실시간으로 웨이퍼의 휨 변화를 감지할 수 있도록 한 웨이퍼 휨 감지부(110)가 설치되는 구조로 이루어져 있음을 알 수 있다.That is, a wafer warpage detection is provided on both sidewalls of the oven 100 where a substantial hardening process is performed, and heating means h such as a heater is attached to the center portion thereof, and a center portion thereof detects warpage change of the wafer in real time during the hardening process. It can be seen that the unit 110 is made of a structure that is installed.

이때, 상기 휨 감지부(110)는 프레임(102) 내의 양 측벽 소정 부분에는 웨이퍼가 올려질 웨이퍼 받침대(104)가 부착되고, 이 웨이퍼 받침대(104) 사이의 공간에 해당하는 위치의 프레임(102) 밑바닥에는 수 um까지 거리를 정밀하게 측정할 수 있는 광 센서(108)가 하나 이상 배치된 구조를 갖는다.At this time, the warp detection unit 110 is attached to the wafer pedestal 104 on which the wafer is to be mounted on both sidewall predetermined portions of the frame 102, and the frame 102 at a position corresponding to the space between the wafer pedestal 104. At the bottom, there is a structure in which one or more optical sensors 108 are disposed to accurately measure distances up to several um.

상기 광 센서(108)는 한 개의 웨이퍼(106)에 대하여 적어도 3개 이상이 배치될 수 있도록 웨이퍼 위치별(예컨대, 중앙부, 양 에지부)로 고정되며, 그 각각(108a),(108b),(108c)은 컴퓨터(112)와 온라인 연결되어져 있어, 경화 공정 진행시 이를 통해 웨이퍼의 휨 정도에 해당하는 데이터가 컴퓨터(112)에 보고되게 된다. 따라서, 상기 웨이퍼 휨 측정장치에서는 다음과 같은 방식으로 웨이퍼의 휨 발생을 최소화할 수 있는 온도 조건을 찾아내게 된다.The optical sensor 108 is fixed at each wafer position (e.g., center, both edges) so that at least three or more can be disposed with respect to one wafer 106, respectively 108a, 108b, 108c is connected to the computer 112 online, so that the data corresponding to the degree of warpage of the wafer is reported to the computer 112 during the curing process. Therefore, the wafer warpage measuring apparatus finds a temperature condition that can minimize the warpage of the wafer in the following manner.

웨이퍼 휨 감지부(110) 내의 웨이퍼 받침대(104) 상에 폴리이미드 재질의 보호막 코팅 공정이 완료된 웨이퍼(106)를 올려 놓고, 시험하고자 하는 온도 프로파일(예컨대, 상온 ~ 350℃ ~ 상온) 내에서 경화 공정을 실시한다.Place the wafer 106 on which the polyimide protective film coating process is completed on the wafer pedestal 104 in the wafer warpage detection unit 110, and cure in a temperature profile (for example, room temperature to 350 ° C to room temperature) to be tested. Carry out the process.

이때, 웨이퍼(106) 하단부에 고정된 각 광 센서(108a),(108b),(108c)에서는 경화 공정이 진행되는 동안 실시간으로 웨이퍼(106)의 휨 정도를 검출하게 되고, 이 검출된 데이터는 변환기를 거쳐 컴퓨터(112)로 보내져 데이터 시트(data sheet)가 만들어지게 되며, 이 데이터 시트를 근거로하여 각 시간대별로 웨이퍼의 휨 정도가 그래프로 그려지게 된다.At this time, each optical sensor 108a, 108b, 108c fixed to the lower end of the wafer 106 detects the degree of warpage of the wafer 106 in real time during the curing process. It is sent to the computer 112 via a converter to produce a data sheet, and based on this data sheet, the degree of warpage of the wafer for each time zone is graphed.

도 2a 및 도 2b에는 상기 데이터 시트에 근거하여 작성된 웨이퍼의 휨 발생 정도를 나타낸 그래프가 도시되어 있다. 여기서, 도 2a는 초기 상태의 웨이퍼 휨 정도를 도시한 그래프를 나타내고, 도 2b는 이로부터 t라는 시간이 경과한 후의 웨이퍼 휨 정도를 도시한 그래프를 나타낸다. 도 2a 및 도 2b에서 참조부호 l₀및 l_t0는 웨이퍼(106) 하측의 센터 점에서 광 센서(108b)까지의 거리를 나타내고, 참조부호 l₁및 l_t1은 웨이퍼(106) 하측의 일측 에지점에서 광 센서(108a)까지의 거리를 나타내며, 참조부호 l₂및 l_t2는 웨이퍼(106) 하측의 타측 에지점에서 광 센서(108c)까지의 거리를 나타낸다.2A and 2B show graphs showing the degree of warpage of wafers created on the basis of the data sheet. Here, FIG. 2A shows a graph showing the degree of warpage of the wafer in the initial state, and FIG. 2B shows a graph showing the degree of warping of the wafer after a time t from this. In FIGS. 2A and 2B, reference numerals l ₀ and l _t0 denote the distance from the center point below the wafer 106 to the optical sensor 108b, and reference numerals l ₁ and l _t1 denote one edges below the wafer 106. The distance from the point to the optical sensor 108a is shown, and reference numerals 1 ₂ and 1 _t2 represent the distances from the other edge point below the wafer 106 to the optical sensor 108c.

이와 같이, 그래프가 그려지게 되면 초기 상태의 웨이퍼 휨 발생 정도와 시간 t가 흐른 뒤의 웨이퍼 휨 발생 정도를 다음과 같은 방법으로 계산해 준다.As such, when the graph is drawn, the degree of occurrence of the warpage of the wafer in the initial state and the degree of occurrence of the warpage of the wafer after time t passes are calculated in the following manner.

즉, 초기 상태의 경우에는 웨이퍼(106)의 센터 점을 기준으로 할 때 그 좌·우측 에지점에서의 휨 발생 정도가 어느 정도인지를, l₁- l₀(좌측의 경우)와 l₂- l₀(우측의 경우)로 계산해 주면 되고, 시간 t가 흐른 뒤의 경우에는 l_t1- l_t0(좌측의 경우)와 l_t2- l_t0(우측의 경우)로 계산해 주면 된다.That is, in the initial state, the degree of warpage occurring at the left and right edge points based on the center point of the wafer 106 is determined by l ₁ -l ₀ (for left) and l _2- . Calculate l ₀ (right) and l _t1 -l _t0 (left) and l _t2 -l _t0 (right) after the time t.

그 결과, 어느 온도 스텝에서 웨이퍼의 휨 발생이 제일 심하게 일어나는지를 정확하게 평가할 수 있게 된다.As a result, it is possible to accurately evaluate at which temperature step the warpage of the wafer occurs most severely.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 광 센서에서 출력되는 데이터를 컴퓨터를 통해 수집하여 실시간으로 웨이퍼의 휨 발생 정도를 체크해줌으로써, 경화 공정 진행시 어느 온도 스텝에서 웨이퍼의 휨 발생이 제일 심하게 일어나는지를 정확하게 평가할 수 있게 되므로, 웨이퍼의 휨 발생을 최소화할 수 있는 온도 조건을 용이하게 찾아낼 수 있게 된다As described above, according to the present invention, by collecting the data output from the optical sensor through a computer to check the degree of warping of the wafer in real time, at what temperature step during the curing process occurs the wafer warping occurs most severely Accurate evaluation makes it easy to find temperature conditions that minimize wafer warpage.

Claims

An oven provided with a heating means, and a wafer pedestal disposed in the oven and attached to a predetermined portion of both inner walls of the frame, on which the wafer pedestal on which the wafer is to be placed is placed; Wafer warpage measuring apparatus comprising a wafer warpage detecting unit configured to fix the above sensor.

The wafer warpage measuring apparatus of claim 1, wherein the sensor constituting the wafer warpage detecting unit is connected to a computer online.

The wafer deflection measurement apparatus according to claim 1, wherein the sensor is an optical sensor.

The wafer deflection measurement apparatus according to claim 1, wherein at least three sensors are installed for one wafer.