KR20060068966A - 단차 측정 설비 - Google Patents

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KR20060068966A
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강경수
이병암
윤여국
이윤섭
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Abstract

반도체 기판 상의 단차를 측정하기 위한 단차 측정 설비에 있어서, 카세트 스테이지의 동작 스위치는 인터락 시스템의 동작 스위치와 통합되어 있다. 작업자가 반도체 기판의 단차 측정을 위하여 카세트를 카세트 스테이지에 로딩시킨 후, 카세트 스테이지의 동작 스위치를 동작시키면 이와 동시에 인터락 시스템이 동작되며, 단차 측정 모듈은 중앙 처리 장치로부터 다운로드된 공정 레시피에 따라 단차 측정 공정을 수행한다. 따라서, 작업자가 카세트 스테이지의 동작 스위치를 작동시킨 후, 중앙 처리 장치의 인터락 시스템을 작동시키기 위하여 이동해야하는 종래의 번거로움을 제거할 수 있다.

Description

단차 측정 설비{Equipment for inspecting a height of stepped portion}
도 1은 종래의 단차 측정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 종래의 단차 측정 장치를 이용하는 단차 측정 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단차 측정 설비를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 단차 측정 설비 202 : 카세트
210 : 카세트 스테이지 212 : 동작 스위치
220 : 단차 측정 모듈 230 : 인터락 시스템
240 : 중앙 처리 장치
본 발명은 단차 측정 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 상에 형성된 패턴의 단차를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전 기적인 회로를 형성하는 팹(fabrication; 'FAB') 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 및 패턴이 형성된 반도체 기판의 결함을 검출하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
특히, 상기 식각 공정은 식각액을 이용하는 습식 식각 공정과 플라즈마 상태의 식각 가스를 이용하는 건식 식각 공정으로 분류될 수 있다. 상기와 같은 식각 공정을 통해 반도체 기판 상에 형성된 다양한 막들이 목적하는 패턴들로 형성될 수 있으며, 상기 패턴들은 동일한 형태로 반복될 수 있으며, 서로 다른 단차들을 가질 수 있다.
한편, 상기 식각 공정을 수행한 후, 상기 패턴들의 선폭 또는 단차와 같은 구조적 특징들을 측정하는 검사 공정이 수행된다. 예를 들면, 상기 식각 공정과 같은 일련의 단위 공정을 수행한 후, 반도체 기판 상에는 상부 구조물과 하부 구조물 사이에서 단차가 발생할 수 있으며, 상기와 같은 단차에 불량이 발생될 경우 후속 공정에서 심각한 공정 사고를 유발시킬 수 있다. 또한, 최근 반도체 기판의 대형화, 반도체 장치의 고집적화 등의 이유로 반도체 기판 상에 형성되는 패턴들의 단차는 더욱 커지고 있는 경향이며, 이로 인해 반도체 기판 상의 구조물에서 단차를 측정하는 공정의 중요성이 더욱 커지고 있다.
상기 단차 공정을 수행하기 위한 장치에 대한 일 예로는, 대한민국특허공개 제2000-63088호에는 촉침 반사기를 이용하는 단차 측정기가 개시되어 있으며, 대한민국특허공개 제2002-48096호에는 반도체 기판 상으로부터 반사된 광을 이용하는 단차 측정기가 개시되어 있다.
도 1은 종래의 단차 측정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 2는 종래의 단차 측정 장치를 이용하는 단차 측정 공정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기와 같은 종래의 단차 측정기들(110)은 반도체 제조 공정이 수행되는 클린룸(clean room) 내의 특정 공간에 다수 구비될 수 있으며, 상기 단차 측정기들(110)을 통제하기 위한 중앙 처리 장치(120)가 상기 단차 측정기들(110)과 이격되어 배치된다. 통상적으로, 단차 측정기(110)를 가동하는 경우를 설명하면 다음과 같다.
먼저 작업자가 각 단차 측정기(110)에 다수의 반도체 기판이 수용된 카세트를 카세트 스테이지(130)에 로딩시킨(단계 S100) 후, 카세트 스테이지의 동작 스위치를 작동시킨다(단계 S110). 이어서, 작업자는 중앙 처리 장치(120)로 이동하여(단계 S120) 카세트 스위치가 작동된 단차 측정기(110)에 대한 인터락 시스템 (interlock system)을 작동시킨다(단계 S130). 상기 인터락 시스템의 작동 후, 상기 단차 측정기(110)는 중앙 처리 장치(120)로부터 단차 측정에 대한 레시피(recipe)를 다운 로드하고(단계 S140), 상기 레시피에 따라 각각의 반도체 기판에 대한 단차 측정 공정을 수행한다(단계 S150).
상기와 같은 단차 측정 공정을 수행하는 경우, 작업자는 카세트 스테이지(130)의 동작 스위치를 작동시킨 후, 중앙 처리 장치(120)로 이동하여 인터락 시스템을 작동시켜야 하므로, 작업자의 이동에 따른 소요 시간이 증가하게 되며, 생산성이 저하되는 문제점이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 단차 측정 공정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 단차 측정 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단차 측정 설비는, 다수의 반도체 기판을 수용하는 카세트를 지지하기 위한 카세트 스테이지와, 상기 카세트 스테이지와 연결되며, 상기 반도체 기판들 상에 형성된 단차를 각각 측정하기 위한 단차 측정 모듈과, 상기 카세트 스테이지에 장착되며 상기 단차 측정 모듈에서의 단차 측정 공정에 이상이 발생될 경우, 상기 단차 측정 공정을 인터락시키기 위한 인터락 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단차 측정 설비는 상기 단차 측정 공정에 대한 공정 레시피(recipe)를 저장하며, 상기 공정 레시피를 상기 단차 측정 모 듈에 전송하며, 상기 단차 측정 공정의 수행 결과를 상기 공정 레시피에 업데이트하기 위한 중앙 처리 장치를 더 포함할 수 있으며, 상기 단차 측정 모듈과 상기 인터락 시스템은 케이블을 통하여 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 상기 카세트 스테이지의 동작 스위치와 인터락 시스템의 동작 스위치는 통합되어 있을 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 작업자는 상기 카세트를 카세트 스테이지에 로딩한 후, 카세트 스테이지를 작동시킴으로서 상기 인터락 시스템을 동시에 동작시키게되므로, 종래의 경우와 같이 카세트 스테이지를 동작시킨 후 인터락 시스템을 동작시키기 위하여 중앙 처리 장치까지 이동해야 하는 번거로움을 피할 수 있으며, 이에 따라 단차 측정 공정에 소요되는 시간이 크게 단축될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단차 측정 설비를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 단차 측정 설비(200)는 다수의 반도체 기판을 수용하는 카세트(202)를 지지하기 위한 카세트 스테이지(210)와, 상기 카세트 스테이지(210)와 연결되며, 상기 반도체 기판들 상에 형성된 단차를 각각 측정하기 위한 단차 측정 모듈(220)과, 상기 카세트 스테이지(210)에 장착되며 상기 단차 측정 모듈(220)에서의 단차 측정 공정에 이상이 발생될 경우, 상기 단차 측정 공정을 인터락시키기 위한 인터락 시스템(230)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 단차 측정 설비(200)는 상기 단차 측정 공정에 대한 공정 레시피 (recipe)를 저장하며, 상기 공정 레시피를 상기 단차 측정 모듈(220)에 전송하며, 상기 단차 측정 공정의 수행 결과를 상기 공정 레시피에 업데이트하기 위한 중앙 처리 장치(240)를 더 포함할 수 있다.
상기 카세트 스테이지(210)에는 카세트 스테이지(210)를 동작시키기 위한 동작 스위치(212)가 구비되며, 상기 동작 스위치(212)는 상기 인터락 시스템(230)과 연동된다. 즉, 상기 카세트 스테이지(210)의 동작 스위치(212)와 상기 인터락 시스템(230)의 동작 스위치는 통합되어 있다.
한편, 상기 단차 측정 모듈(220)과 상기 인터락 시스템(230)은 케이블을 통하여 직렬로 연결될 수 있으므로, 작업자가 카세트 스테이지(210)의 동작 스위치(212)를 작동시키면, 인터락 시스템이 "온(on)" 상태로 전환됨과 동시에 단차 측정 모듈(220)의 동작도 함께 개시된다.
따라서, 종래의 단차 측정 설비에서와 같이 작업자가 카세트 스테이지(210)의 동작 스위치를 작동시킨 후, 중앙 처리 장치(240)로 이동하여 인터락 시스템(230)을 작동시켜야 하는 번거로움이 제거되고, 이에 따라 단차 측정 공정에 소요되는 공정 시간이 크게 단축될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 단차 측정 설비를 이용하여 반도체 기판들에 대한 단차 측정 공정을 수행하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 작업자는 다수의 반도체 기판들이 수납된 카세트(202)를 카세트 스테이지(210) 상으로 로딩시킨다. 이때, 상기 카세트(202)는 무인 자동 운반 시스템과 같은 자동화 설비에 의해 운반될 수도 있다.
이어서, 작업자가 카세트 스테이지(210)의 작동 스위치(212)를 작동시키면, 카세트 스테이지(210)의 동작과 함께 인터락 시스템(230)이 함께 연동하여 동작하게 되며, 단차 측정 모듈(220)의 제어부는 중앙 처리 장치(240)에 저장된 공정 레시피를 다운로드하게 된다.
상기 공정 레시피의 다운로드가 종료되면, 상기 단차 측정 모듈(220)은 각각의 반도체 기판들에 대한 단차 측정 공정을 수행하게 된다. 이때, 상기 단차 측정 모듈(220)은 각각의 반도체 기판들로 광을 조사하여 상기 반도체 기판의 표면으로부터 반사된 광을 검출하고 상기 검출된 광을 분석하여 반도체 기판 상의 단차를 측정하게 된다. 상기와 같은 단차 측정 공정에는 촉침 반사기가 사용될 수도 있다.
상기 반도체 기판들에 대한 단차 측정 공정이 종료되면, 상기 단차 측정 모듈(220)은 각각의 반도체 기판들에 대한 단차 측정 결과 데이터를 중앙 처리 장치(240)로 전송하며, 상기 중앙 처리 장치(240)는 전송된 데이터를 공정 레시피에 업데이트한다. 한편, 작업자는 측정 공정이 종료된 카세트(202)를 카세트 스테이지(210)로부터 언로딩시킨다. 이때, 로딩의 경우와 마찬가지로, 카세트(202)의 언로딩은 무인 자동화 장치를 통해 수행될 수도 있다.
상기와 같은 단차 측정 공정은 설비의 기능 및 측정 대상에 따라 다소 변화될 수도 있으며, 이러한 단차 측정 공정의 세부적인 변화가 본 발명의 범위를 한정하지는 않는다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 단차 측정 공정을 수행하기 위하여 작업자가 카세트 스테이지를 작동시킨 후, 중앙 처리 장치의 인터락 시스템을 가동하기 위하여 이동하는 번거로움이 제거되며, 이에 따라 작업자의 피로도가 감소되며 단차 측정을 위한 공정 시간이 크게 단축될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 단차 측정 설비를 사용함에 따라 반도체 제조 공정의 생산성이 크게 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 다수의 반도체 기판을 수용하는 카세트를 지지하기 위한 카세트 스테이지;
    상기 카세트 스테이지와 연결되며, 상기 반도체 기판들 상에 형성된 단차를 각각 측정하기 위한 단차 측정 모듈; 및
    상기 카세트 스테이지에 장착되며 상기 단차 측정 모듈에서의 단차 측정 공정에 이상이 발생될 경우, 상기 단차 측정 공정을 인터락시키기 위한 인터락 시스템을 포함하는 단차 측정 설비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단차 측정 공정에 대한 공정 레시피(recipe)를 저장하며, 상기 공정 레시피를 상기 단차 측정 모듈에 전송하며, 상기 단차 측정 공정의 수행 결과를 상기 공정 레시피에 업데이트하기 위한 중앙 처리 장치를 더 포함하는 단차 측정 설비.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단차 측정 모듈과 상기 인터락 시스템은 케이블을 통하여 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 단차 측정 설비.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카세트 스테이지의 동작 스위치와 상기 인터락 시스템의 동작 스위치는 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 단차 측정 설비.
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