KR20000025668A - 정전기 척의 파티클 평가방법과 세정 케미컬처리 전사영향 평가방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공정 챔버 내의 정전기 척으로부터 웨이퍼로 전사되는 파티클을 후속 공정을 수행하는 데 미치는 영향의 한 요인으로 반영하지 않는다는 점을 감안하여 제안된 것으로, 이는 배어(bare) 웨이퍼나 패턴을 갖는 웨이퍼를 공정 챔버 내의 정전기 척에 반전시켜 로딩/언로딩한 후 이 웨이퍼 이면에 잔류하는 파티클의 유형이나 성분을 분석하여 세정공정과 같은 후속공정에서의 영향성을 파악할 수 있는 것이다.

Description

정전기 척의 파티클 평가방법과 세정 케미컬 처리 전사영향 평가방법
본 발명은 반도체 장치 제조설비의 공정 챔버 내에서 웨이퍼를 고정하는 정전기 척에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전기 척의 파티클이 웨이퍼나 다른 웨이퍼에 전사되어 미치게 되는 영향을 파악할 수 있도록 정전기 척에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 평가할 수 있도록 하는 정전기 척의 파티클 평가방법(particle judgement method of electrostatic chuck)과 세정 케미컬 처리 전사영향 평가방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조공정에서 여러 가지 플라즈마공정은 막질을 확산하거나 에칭하는 데 사용되고 있다. 이러한 공정에서 웨이퍼를 척킹(chucking)하기 위해서 가장 보편적으로 사용되는 것으로는 정전기 척(electrostatic chuck)을 들 수 있다.
정전기 척은 전도성 전극과 그 위에 유전 웨이퍼 지원층(dielectric wafer support layer)로 이루어져 있는 데, 전극에 높은 DC 전원을 인가하면 양전하와 음전하가 전극과 웨이퍼에 각각 생성되면서 쿨롬의 힘이 전극과 웨이퍼 사이에 발생하여 웨이퍼가 정전기 척 위에 고정되게 된다.
공정이 끝나고 나서 전극에 공급되던 RF 파워 및 DC 전원을 제거하여 웨이퍼를 언로딩(unloading)한다.
이러한 정전기 척의 적용으로 기존의 척을 사용할 때에 비해 챔버 내의 파티클 감소 및 에지 칩(edge chipping) 개선, 에지의 에칭 균일성의 개선으로 인한 수율향상의 효과를 거둘 수 있다.
그러나, 웨이퍼를 언로딩시 정전기 척에 남아있는 전하(charge)에 의해 챔버 내 부유하던 파티클이 외부로 배출되지 않고 정전기 척에 흡착되거나, 정전기 척의 표면의 유전재질 상의 문제로 인하여 발생되는 파티클 등 여러 가지 파티클이 정전기 척에 존재하게 된다.
이러한 파티클로 인하여 이면에 리크(leak)가 유발되어 웨이퍼의 온도 조절에 문제가 생기게 되며, 또한 웨이퍼 이면(backside)을 오염시켜 후속 세정공정에서 다른 웨이퍼의 앞면으로 전사되어 공정불량 및 수율 저하의 원인이 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 웨이퍼 이면의 상태를 충분히 알아야 하나, 실제로 어느 정도로 웨이퍼 이면에 파티클이 오염되는지, 파티클의 성분이 무엇인지, 이러한 파티클은 후속 세정공정에서 얼마나 제거되고 다른 웨이퍼 표면으로 얼마나 전사되는지에 대한 평가가 이루어지지 않는다.
이를 위해서 기존에는 웨이퍼 앞면에 부착되어 있는 파티클의 개수나 성분 등을 분석하게 되나, 웨이퍼 이면에 부착되는 파티클의 개수와 성분을 분석하지 않아 웨이퍼 이면에 부착된 파티클에 의한 후속공정의 영향이 평가되지 못하는 결점이 있다.
상기한 바와 같은 결점을 해결하기 위해서 제안된 본 발명의 목적은 정전기 척의 이면에 부착된 파티클의 유형 및 성분을 평가하는 한편, 정전기 척의 이면에 부착된 파티클이 후속 세정공정에서 제거되고 웨이퍼의 이면에서 다른 웨이퍼 표면으로 전사되는 과정을 평가할 수 있도록 하는 정전기 척의 파티클 평가방법과 세정 케미컬 처리 전사영향 평가방법을 제공함에 있다.
즉, 본 발명은 공정 중에 챔버에서 발생되는 파티클을 규명하고 공정이나 설비를 개선하기 위한 기초자료로 활용 가능하며 파티클의 제거방법 및 후속 공정에서의 영향성을 파악할 수 있도록 하는 것이다.
도1은 본 발명에 따른 정전기 척의 파티클 평가방법을 수행하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도2는 본 발명에 따른 세정 케미컬 처리 전사영향 평가방법을 수행하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정전기 척의 파티클 평가방법은 패턴 웨이퍼 혹은 배어 웨이퍼 등의 피측정용 웨이퍼를 공정챔버 내의 정전기 척에 반전시켜 로딩/언로딩하는 제1단계와, 파티클 측정기기로 피측정용 웨이퍼 이면의 파티클을 체크하여 정전기 척의 패턴의 존재여부를 판정하는 제2단계와, 이 정전기 척의 패턴의 존재여부에 따라 인-라인 SEM을 이용한 에너지 분산 분석으로 피측정용 웨이퍼 이면에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 분석하는 제3단계와, 이 파티클의 유형과 성분이 정전기 척과 관련이 있는지를 확인하는 제4단계와, 이 정전기 척의 관련여부에 따라 정전기 척의 파티클의 유형과 성분을 분석하거나, 파티클 발생원을 추척하는 제5단계를 수행함을 특징으로 한다.
여기서, 이 제1단계는 피측정용 웨이퍼를 캐리어에 뒤집어 넣는 단계와, 이 피측정용 웨이퍼를 공정 챔버의 정전기 척에 로딩하는 단계와, 정전기 척에 DC 전원을 공급하는 단계와, 정전기 척에 공급되는 DC 전원을 차단하는 단계와, 공정 챔버의 정전기 척의 웨이퍼를 언로딩하는 단계로 이루어진다.
이 제3단계에서 인-라인 SEM은 정전기 척의 패턴이 있으면 영역 파티클을 포함하여 파티클의 유형과 성분을 분석하고, 정전기 척의 패턴이 없으면 통계적으로 파티클의 유형과 성분을 분석하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 세정 케미컬 처리 전사영향 평가방법은 각 웨이퍼에서 50개의 이하의 파티클이 검출되기까지 측정하고자 하는 피측정용 웨이퍼를 세정하는 제1단계와, 정전기 척에 피측정용 웨이퍼를 반전시켜 로딩/언로딩한 후 파티클을 측정하는 제2단계와, 이 피측정용 웨이퍼를 다른 웨이퍼와 마주보게 케미컬 세정배스에 투입하는 제3단계와, 세정 완료후 각각의 웨이퍼에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 측정하는 제4단계와, 이 파티클의 유형과 성분에 의해 파티컬의 제거율과 전사정도를 평가하는 제5단계를 수행하도록 이루어짐을 특징으로 한다.
여기서, 이 제2단계는 피측정용 웨이퍼를 캐리어에 뒤집어 넣는 단계와, 이 피측정용 웨이퍼를 공정 챔버의 정전기 척에 로딩하는 단계와, 정전기 척에 DC 전원을 공급하는 단계와, 정전기 척에 공급되는 DC 전원을 차단하는 단계와, 공정 챔버의 정전기 척의 웨이퍼를 언로딩하는 단계와, 파티클 측정기기로 피측정용 웨이퍼 이면에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 분석하는 단계를 수행하도록 이루어진다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 예시도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 구체적인 설명에 앞서 피측정용 웨이퍼로 사용되는 웨이퍼에 대하여 살펴보면, 액티브 ACI 패턴 웨이퍼(active after cleaning inspection patterned wafer)를 피측정용 웨이퍼로 사용하는 이유로는 패턴이 없을 경우 측정기기 및 SEM의 관찰이 어렵고, 특히 성분 분석설비에서 파티클을 찾을 수 없어서 성분분석이 안되기 때문이다.
유형 및 성분분석이 진행되지 않으면 파티클 발생원을 찾기 어렵게 되므로 이 패턴 웨이퍼는 라인에서 발생하는 리젝트 웨이퍼를 사용할 수 있으며, 테스트 웨이퍼로 사용할 수 있다.
통상적으로, ESC에 반전 로딩시 5000개 이상 파티클이 발생하므로 전 측정기기의 체크가 필요없는 많다. 단, G-폴리 패턴과 같이 단차가 심한 경우에는 반전 로딩시에 패턴이 뭉그러지는 현상이 발생할 수 있으며, 표면의 막질이 어느 정도 견고해야 한다.
또한, 제작하기 편한 패턴이면 더욱 좋은 데, 이러한 면을 모두 충족시키는 패턴 웨이퍼로는 액티브 ACI 패턴 웨이퍼를 들 수 있으며, 이 패턴 웨이퍼는 제작이 용이하며 표면에 질화막이 확산되어 있어 척킹 힘에 의해 패턴이 뭉그러지는 현상이 발생되지 않는다.
도1을 참조하면, 정전기 척의 잔류 전하효과에 의한 공정 챔버 내의 정전기 척의 표면에 흡착현상의 과정과 유형을 평가하기 위하여 피측정용 웨이퍼를 캐리어에 뒤집어 넣는다. 그리고 나서, 미도시된 로봇 아암을 작동시켜 캐리어에 장착된 피측정용 웨이퍼를 공정 챔버의 정전기 척에 로딩한다.
이어서, 정전기 척에 DC전원을 공급하여 로딩된 피측정용 웨이퍼가 정전기 척에 장착되어 정전기 척의 이면에 잔류하던 파티클이 피측정용 웨이퍼의 이면에 묻도록 한 후 정전기 척에 공급되던 DC 전원을 차단하고 이 정전기 척에 장착되었던 웨이퍼를 언로딩한다(S11).
측정기기를 이용하여 정전기 척에 로딩되었다 언로딩된 피측정용 웨이퍼에 잔류하는 파티클을 측정(S12)하여 정전기 척에 패턴이 있는가를 판단하게 된다(S13).
정전기 척의 패턴의 존재여부에 따라 인-라인 SEM을 이용한 에너지 분산 분석으로 피측정용 웨이퍼 이면에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 분석하되, 정전기 척의 패턴이 있으면 영역 파티클을 포함하여 파티클의 유형과 성분을 분석하고, 정전기 척의 패턴이 없으면 통계적으로 파티클의 유형과 성분을 분석하게 된다(S14)(S15)(S16).
그리고, 이 파티클의 유형과 성분이 정전기 척과 관련이 있는지를 확인하여, 관련이 있는 경우에는 정전기 척의 파티클의 유형과 성분을 분석하여 평가(S18)하거나, 관련이 없는 경우에는 파티클 발생원을 추척하게 된다(S19).
또한, 파티클을 전사상태의 평가는 도2에서와 같이, 먼저 측정하고자 하는 피측정용 웨이퍼를 50개 이하의 파티클이 검출되기까지 세정하게 된다(S21).
세정이 완료된 후에는 그 중 하나의 웨이퍼를 정전기 척에 반전시켜 로딩/언로딩한 후 파티클을 측정한다(S22)(S23)(S24)(S25).
보다 상세하게는 피측정용 웨이퍼를 캐리어에 뒤집어 넣는다. 그리고 나서, 미도시된 로봇 아암을 작동시켜 캐리어에 장착된 피측정용 웨이퍼를 공정 챔버의 정전기 척에 로딩한다. 이어서, 정전기 척에 DC전원을 공급하여 로딩된 피측정용 웨이퍼가 정전기 척에 장착되어 정전기 척의 이면에 잔류하던 파티클이 피측정용 웨이퍼의 이면에 묻도록 한 후 정전기 척에 공급되던 DC 전원을 차단하고 이 정전기 척에 장착되었던 웨이퍼를 언로딩하고, 측정기기를 이용하여 정전기 척에 로딩되었다 언로딩된 피측정용 웨이퍼에 잔류하는 파티클을 측정하는 것이다.
그리고 나서, 피측정용 웨이퍼를 다른 웨이퍼와 마주보게 케미컬 세정배스에 투입하여 세정(S26)하고, 각각의 웨이퍼에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 측정하게 된다(S27).
이렇게 정전기 척에 로딩/언로딩되었던 피측정용 웨이퍼와 케미컬 배스 내에서 이 피측정용 배스와 맞주보게 장착되었던 웨이퍼에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 구하고, 이를 근거로 정전기 척에 로딩되었다 언로딩된 웨이퍼로부터 파티컬이 제거되는 제거율과, 이 파티클이 케미컬 배스 내에 있는 다른 웨이퍼로 전사되는 전사정도를 평가하게 된다(S28).
따라서, 본 발명에 의하면 패턴 웨이퍼나 배어 웨이퍼를 반전시켜 공정 챔버 내의 정전기 척에 로딩/언로딩한 후 웨이퍼에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 분석함으로써, 정전기 척에 잔류하는 파티클의 유형이나 성분을 파악할 수 있는 것이다.
또한, 공정 챔버 내의 정전기 척에 잔류하는 파티클이 공정을 수행하는 중에 다른 웨이퍼로 전사되는 상태를 파악함으로써, 공정이나 설비를 개선의 기초자료로 사용할 수 있거나, 후속되는 공정에서 끼치는 영향을 감안하여 후속공정을 조절할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (10)

  1. 피측정용 웨이퍼를 공정챔버 내의 정전기 척에 반전시켜 로딩/언로딩하는 제1단계;
    파티클 측정기기로 피측정용 웨이퍼 이면의 파티클을 체크하여 정전기 척의 패턴의 존재여부를 판정하는 제2단계;
    이 정전기 척의 패턴의 존재여부에 따라 인-라인 SEM을 이용한 에너지 분산 분석으로 피측정용 웨이퍼 이면에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 분석하는 제3단계;
    이 파티클의 유형과 성분이 정전기 척과 관련이 있는지를 확인하는 제4단계; 및
    이 정전기 척의 관련여부에 따라 정전기 척의 파티클의 유형과 성분을 분석하거나, 파티클 발생원을 추척하는 제5단계를 수행함을 특징으로 하는 정전기 척의 파티클 평가방법.
  2. 제1항에 있어서,
    이 제1단계는, 피측정용 웨이퍼를 캐리어에 뒤집어 넣는 단계;
    이 피측정용 웨이퍼를 공정 챔버의 정전기 척에 로딩하는 단계;
    정전기 척에 DC 전원을 공급하는 단계;
    정전기 척에 공급되는 DC 전원을 차단하는 단계; 및
    공정 챔버의 정전기 척의 웨이퍼를 언로딩하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 정전기 척의 파티클 평가방법.
  3. 제1항에 있어서,
    이 피측정용 웨이퍼로는 패턴 웨이퍼가 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 정전기 척의 파티클 평가방법.
  4. 제1항에 있어서,
    이 피측정용 웨이퍼로는 배어(bare) 웨이퍼가 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 정전기 척의 파티클 평가방법.
  5. 제1항에 있어서,
    이 제3단계에서 인-라인 SEM은 정전기 척의 패턴이 있으면 영역 파티클을 포함하여 파티클의 유형과 성분을 분석하고, 정전기 척의 패턴이 없으면 통계적으로 파티클의 유형과 성분을 분석함을 특징으로 하는 상기 정전기 척의 파티클 평가방법.
  6. 측정하고자 하는 피측정용 웨이퍼를 세정하는 제1단계;
    정전기 척에 피측정용 웨이퍼를 반전시켜 로딩/언로딩한 후 파티클을 측정하는 제2단계;
    이 피측정용 웨이퍼를 다른 웨이퍼와 마주보게 케미컬 세정배스에 투입하는 제3단계;
    세정 완료후 각각의 웨이퍼에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 측정하는 제4단계; 및
    이 파티클의 유형과 성분에 의해 파티컬의 제거율과 전사정도를 평가하는 제5단계를 수행하도록 이루어짐을 특징으로 하는 파티클 측정 및 세정 케미컬 처리 전사영향 평가방법.
  7. 제6항에 있어서,
    이 제1단계는 각 웨이퍼에서 50개의 이하의 파티클이 검출되기까지 웨이퍼를 세정함을 특징으로 하는 상기 파티클 측정 및 세정 케미컬 처리 전사영향 평가방법.
  8. 제6항에 있어서,
    이 제2단계는, 피측정용 웨이퍼를 캐리어에 뒤집어 넣는 단계;
    이 피측정용 웨이퍼를 공정 챔버의 정전기 척에 로딩하는 단계;
    정전기 척에 DC 전원을 공급하는 단계;
    정전기 척에 공급되는 DC 전원을 차단하는 단계;
    공정 챔버의 정전기 척의 웨이퍼를 언로딩하는 단계; 및
    파티클 측정기기로 피측정용 웨이퍼 이면에 잔류하는 파티클의 유형과 성분을 분석하는 단계를 수행하도록 이루어짐을 특징으로 하는 상기 파티클 측정 및 세정 케미컬 처리 전사영향 평가방법.
  9. 제6항 또는 제8항에 있어서,
    이 피측정용 웨이퍼로는 패턴 웨이퍼가 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 파티클 측정 및 세정 케미컬 처리 전사영향 평가방법.
  10. 제6항에 있어서,
    이 피측정용 웨이퍼로는 배어 웨이퍼가 사용되는 것을 특징으로 하는 상기 파티클 측정 및 세정 처리 전사영향 평가방법.
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