KR20060081519A

KR20060081519A - Method for detecting process defect in semiconductor device

Info

Publication number: KR20060081519A
Application number: KR1020050001990A
Authority: KR
Inventors: 김영남
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2006-07-13

Abstract

반도체 소자들을 제조하기 위한 웨이퍼에서 칩 회로 소자의 금속라인들이 서로 브리지 되거나 커팅 되었는 지를 별도의 육안 검사 없이도 용이하게 검출할 수 있는 반도체 제조공정 불량 검출방법이 개시된다. 그러한 반도체 제조공정 불량 검출방법은, 현상이 완료된 웨이퍼가 하드 베이크 공정에 진입할 때 제조공정을 거친 웨이퍼의 표면에 빛을 조사하는 단계와, 상기 웨이퍼로부터 반사되는 빛을 받아 광량 데이터를 추출하는 단계와, 상기 추출된 광량 데이터가 기준 범위 데이터에 속하는 지를 비교하고 벗어난 경우에 경보를 생성하는 단계를 구비함에 의해, 육안 검사를 생략하고 제조공정의 진행에 지장을 줌이 없이 신속히 웨이퍼 제조공정 불량이 검출되는 효과가 있다.
Disclosed is a method for detecting defects in a semiconductor manufacturing process that can easily detect whether metal lines of chip circuit elements are bridged or cut from each other in a wafer for manufacturing semiconductor devices without a separate visual inspection. Such a semiconductor manufacturing process failure detection method includes irradiating light onto a surface of a wafer which has undergone a manufacturing process when the developed wafer enters a hard bake process, and extracting light quantity data by receiving light reflected from the wafer. And comparing the extracted light quantity data with reference range data and generating an alarm when the deviation is out of the reference range data, thereby eliminating visual inspection and quickly causing a defect in the wafer manufacturing process without affecting the progress of the manufacturing process. There is an effect detected.

반도체 웨이퍼, 제조공정 불량, 광량 데이터, 육안검사Semiconductor wafer, manufacturing process defect, light quantity data, visual inspection

Description

Method for detecting process defect in semiconductor device

도 1은 통상적인 사진공정 수행을 위한 인라인 시스템을 개략적으로 나타내는 도면1 is a schematic representation of an inline system for performing a typical photographic process.

도 2는 본 발명에 따른 제조공정 불량 검출방법을 보여주는 개략적 원리도
Figure 2 is a schematic principle showing a manufacturing process failure detection method according to the present invention

본 발명은 반도체 소자의 제조에 관한 것으로, 특히 반도체 소자들을 제조하기 위한 웨이퍼에서 칩 회로 소자의 금속라인들이 서로 브리지 되거나 커팅 되었는지를 별도의 육안 검사 없이도 용이하게 검출할 수 있는 반도체 제조공정 불량 검출방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the fabrication of semiconductor devices. In particular, a method for detecting defects in a semiconductor manufacturing process that can easily detect whether metal lines of chip circuit devices are bridged or cut from each other in a wafer for fabricating semiconductor devices without a separate visual inspection It is about.

근래에 컴퓨터와 같은 정보처리 장치의 급속한 발전에 따라 정보처리 장치의 부품으로서 채용되는 반도체 장치도 고속 동작화 및 대용량화되는 추세이다. 이에 따라 반도체 장치를 제조하기 위한 제조장비도 반도체 장치의 집적도, 동작속도, 및 신뢰도를 향상시키는 방향으로 눈부시게 진보되고 있다. In recent years, with the rapid development of information processing apparatuses such as computers, semiconductor devices employed as components of information processing apparatuses have also become high-speed operation and large capacity. Accordingly, the manufacturing equipment for manufacturing the semiconductor device has also been remarkably advanced in the direction of improving the integration, operating speed, and reliability of the semiconductor device.

널리 알려진 바로서, 반도체 소자의 제조공정에 있어서, 포토리소그래피 스텝에서 반도체 웨이퍼의 표면상에 레지스트 필름을 형성하기 위한 레지스트 코팅 처리(treatment)가 수행된 후, 노광이 레지스트가 코팅된 웨이퍼에 대하여 수행되고, 현상 및 식각처리가 수행되어진다. 여기서, 레지스트 코팅처리는 포토레지스트 등과 같은 코팅액을 스피터 장비를 통해 상기 웨이퍼의 표면에 스핀 코팅법으로 코팅함으로써 주로 달성되고, 식각이나 이온주입을 위해 웨이퍼에 선택적으로 형성되는 특정 패턴(Pattern)은 상기 노광 처리 단계에서 마스크(Mask)나 레티클(Reticle)에 형성되어 있는 패턴이 웨이퍼에 전사됨에 의해 구현된다. As is well known, in the manufacturing process of a semiconductor device, after a resist coating treatment for forming a resist film on the surface of a semiconductor wafer is performed in a photolithography step, exposure is performed on a resist coated wafer. And development and etching are performed. Here, the resist coating process is mainly achieved by spin coating a coating liquid such as a photoresist on the surface of the wafer through sputtering equipment, and a specific pattern selectively formed on the wafer for etching or ion implantation is The pattern formed in the mask or reticle is transferred to the wafer in the exposure process step.

포토리소그래피 공정 즉, 사진공정을 수행하기 위한 일련의 순서는 먼저, 웨이퍼에 포토레지스트를 떨어 뜨린 후 고속으로 회전시켜서 웨이퍼에 원하는 두께가 도포되도록 하고, 도포된 웨이퍼의 특정 부분에만 빛을 쪼여서 마스크나 레티클에 형성되어 있는 패턴을 형성시키는 것에서부터 시작된다. 상기 패턴을 형성시키는 장치로는 스테퍼(Stepper)가 주로 사용된다. 그리고, 패턴이 노광된 웨이퍼에 원하는 실제의 패턴을 얻기 위하여 현상액에 담가서 반응시키고 불필요한 포토레지스트를 제거한다. 이 공정이 현상공정이다. 또한 필요에 따라 공정간에 가열공정 또는 냉각공정이 추가로 이루어질 수 있다. 현상공정이 완료되면 포토레지스트가 제거된 부분과 제거되지 아니한 부분이 존재함에 의해 포토레지스 패턴이 얻어지고, 노출된 패턴의 식각 정밀도를 높이기 위해 패턴에 존재하는 포토레지스트 막에 대한 베이크 공정이 또한 행해진다. The sequence of steps for performing the photolithography process, or photography process, is to first drop the photoresist onto the wafer and then rotate it at high speed so that the desired thickness is applied to the wafer, and then the mask is exposed to light only on specific portions of the applied wafer. I begin by forming a pattern on the reticle. Stepper is mainly used as a device for forming the pattern. Then, in order to obtain a desired actual pattern on the exposed wafer, the pattern is immersed in a developing solution and reacted to remove unnecessary photoresist. This process is a developing process. In addition, a heating step or a cooling step may be additionally performed between processes as necessary. When the developing process is completed, the photoresist pattern is obtained by the presence of the portion where the photoresist has been removed and the portion that has not been removed, and a baking process for the photoresist film present in the pattern is also performed to increase the etching precision of the exposed pattern. All.

현상공정이 완료된 웨이퍼가 하드 베이크 공정으로 진입될 때, 반도체 제조공정의 검사자는 웨이퍼에 대하여 육안 검사를 실시한다. 육안 검사는 매 롯트 마다 매 웨이퍼마다 전수 검사를 해야함이 원칙이며, 육안 검사에서 숙련된 검사자는 웨이퍼에서 반사되는 빛의 강도를 육안으로 감지하여 금속 라인들 간의 브리지(또는 쇼트)나 커팅(또는 오픈) 유무를 감각적으로 알아낸다. 그러나, 그러한 육안검사에는 상당한 검사 시간이 걸릴 뿐만 아니라 검사의 정확도가 각 검사자 마다 각 롯트 마다 다르게 되어 검사의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
When the wafer having completed the development process enters the hard bake process, the inspector of the semiconductor manufacturing process performs a visual inspection on the wafer. In principle, the visual inspection should be performed on every wafer and every wafer. In the visual inspection, an experienced inspector visually detects the intensity of light reflected from the wafer, so that a bridge (or short) or cut (or open) between the metal lines can be observed. ) Find out if there is a sense. However, such visual inspection does not only take considerable inspection time, but also has a problem in that the accuracy of the inspection is different for each lot for each inspector, thereby deteriorating the reliability of the inspection.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점들을 해결할 수 있는 반도체 웨이퍼의 공정불량 검출 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for detecting a process defect of a semiconductor wafer, which can solve the aforementioned problems.

본 발명의 다른 목적은 특히 반도체 소자들을 제조하기 위한 웨이퍼에서 칩 회로 소자의 금속라인들이 서로 브리지 되거나 커팅 되었는지를 별도의 육안 검사 없이도 용이하게 검출할 수 있는 반도체 제조공정 불량 검출방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method for detecting defects in a semiconductor manufacturing process that can easily detect whether metal lines of chip circuit elements are bridged or cut from each other, especially in a wafer for manufacturing semiconductor devices.

본 발명의 또 다른 목적은 검사 신뢰도를 개선할 수 있는 반도체 제조공정 불량 검출방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a method for detecting defects in a semiconductor manufacturing process which can improve inspection reliability.

상기한 목적들의 일부를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조공정 불량 검출방법은, 현상이 완료된 웨이퍼가 하드 베이크 공정에 진입할 때 제조공정을 거친 웨이퍼의 표면에 빛을 조사하는 단계와, 상기 웨이퍼로부터 반사되는 빛을 받아 광량 데이터를 추출하는 단계와, 상기 추출된 광량 데이터가 기준 범위 데이터 에 속하는 지를 비교하고 벗어난 경우에 경보를 생성하는 단계를 구비함을 특징으로 한다. The semiconductor manufacturing process failure detection method according to the present invention for achieving some of the above object is, the step of irradiating light to the surface of the wafer subjected to the manufacturing process when the development of the wafer enters the hard bake process, and the wafer And receiving light reflected from the light quantity data, comparing the extracted light quantity data with reference range data, and generating an alarm when the light quantity data falls outside the reference range data.

상기한 반도체 제조공정 불량 검출방법에 따르면, 육안 검사가 생략되고, 제조공정의 진행에 지장을 줌이 없이 신속히 웨이퍼 제조공정 불량이 검출되어지는 효과가 있다.
According to the semiconductor manufacturing process defect detection method described above, the visual inspection is omitted, and the wafer manufacturing process defect can be detected quickly without interrupting the progress of the manufacturing process.

상기한 본 발명의 목적들 및 타의 목적들, 특징, 그리고 이점들은, 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 기술되는 본 발명의 상세하고 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 도면들 내에서 서로 동일 내지 유사한 부분들은 설명 및 이해의 편의상 동일 내지 유사한 참조부호들로 기재됨을 주목하여야 한다. The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the drawings, the same or similar parts to each other are described with the same or similar reference numerals for convenience of description and understanding.

도 1은 통상적인 사진공정 수행을 위한 인라인 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에서는 사진 공정을 수행하기 위한 두 개의 인라인 시스템이 설명의 편의를 위해 도시된다. 1 is a view schematically showing an inline system for performing a conventional photographic process. In FIG. 1 two inline systems for performing a photographic process are shown for ease of explanation.

도면을 참조하면, 두 대의 스테퍼들(10a, 10b) 각각에는 인터페이스부(12a, 12b)가 각각 구비되어 있다. 이 인터페이스부(12a, 12b)는 웨이퍼를 스테퍼(10a)로 투입하고, 배출하는 기능을 담당하고 있다.Referring to the drawings, each of the two steppers 10a and 10b is provided with interface units 12a and 12b, respectively. These interface parts 12a and 12b are in charge of the function of injecting and discharging the wafer into the stepper 10a.

스테퍼(10a)에는 인덱스(24a)를 통해 공급되는 웨이퍼가 이송로봇(22a)에 의해 두 대의 코터(14a, 14b)에 선택적으로 투입되고, 순차적으로 스테퍼(10a)와 어느 한 대의 현상기(16a, 16b, 16c)로 이송되며, 필요에 따라 가열공정부(18a) 및 냉각공정부(20a)로 투입되어 사진공정이 수행된다.In the stepper 10a, a wafer supplied through the index 24a is selectively introduced into the two coaters 14a and 14b by the transfer robot 22a, and the stepper 10a and one developing unit 16a, 16b and 16c are transferred to the heating process unit 18a and the cooling process unit 20a as necessary to perform a photo process.

또한, 스테퍼(10b)에서도 전술한 바와 같은 흐름으로 웨이퍼가 처리된다. 다만, 스테퍼(10b)에 구성되는 코터(14c) 및 현상기(16d, 16e)의 수는 스테퍼(10a)에 구성되는 것보다 하나씩 작은 수로 구성된다.The wafer is also processed in the stepper 10b in the same flow as described above. However, the number of the coater 14c and the developing devices 16d and 16e which are comprised in the stepper 10b is comprised by the number smaller than one comprised by the stepper 10a.

전술한 바와 같이 사진공정을 수행하기 위한 인라인 시스템을 구성하는 전체 주요 장비는 세 대의 코터(14a ~ 14c), 다섯 대의 현상기(16a ~ 16e) 및 두 대의 스테퍼(10a, 10b)로 구성되어 있음을 알 수 있다. As described above, the main equipment of the inline system for performing the photographic process is composed of three coaters 14a to 14c, five developing devices 16a to 16e, and two steppers 10a and 10b. Able to know.

상기한 도 1의 제조장비에 의해 웨이퍼가 취급되어, 현상공정이 끝나게 될 경우에 하드 베이크 공정이 수행된다. 본 발명의 실시 예에서는 현상공정이 완료된 웨이퍼가 하드 베이크 공정으로 진입될 때, 도 2와 같은 원리에 의해 육안 검사가 생략된다. When the wafer is handled by the manufacturing equipment of FIG. 1 described above, a hard bake process is performed. In the embodiment of the present invention, when the developing process wafer is entered into the hard bake process, the visual inspection is omitted based on the principle as shown in FIG. 2.

도 2는 본 발명에 따른 제조공정 불량 검출방법을 보여주는 개략적 원리도로서, 개별 칩(30)내에 형성된 패턴들(40,41)이 형성된 웨이퍼(20)에 빛을 쬐여서 반사되는 광량을 포토 센서를 내부에 구비한 검출부(10)에 제공함에 의해 금속 라인이 브리지되었거나 커팅되었는 지를 검사하는 스킴이 보여진다. 도면에서 라인들(L1-L4)은 빛이 입사되는 것을 가상적으로 보인 선이고, 라인들(L5-L7)은 입사된 빛이 반사되는 경로를 가상적으로 보인 선들이다. 여기서, 패턴들(40,41)중에서 패턴(40)내에 금속 배선 라인들이 서로 브리지 된 경우에 빛의 반사량은 브리지 되지 아니한 다른 패턴에 비해 차이가 난다. 이러한 원리에 따라 검출부(10)에서 추출되는 광량 데이터는 원래의 정상적인 기준 범위 데이터와는 편차가 있게 된다. 통상 적으로 콘택 스텝 경우에 오픈 에리어가 적어서 빛의 반사도가 차이가 나지 않지만 금속 계열의 오픈 에리어가 넓은 경우에 손쉽게 육안 검사 가능할 정도의 반사도 차이가 난다. FIG. 2 is a schematic principle diagram illustrating a manufacturing process failure detection method according to the present invention, wherein a light sensor reflects light amount reflected on a wafer 20 on which patterns 40 and 41 formed in individual chips 30 are formed. The scheme of inspecting whether the metal line is bridged or cut by providing the detection unit 10 provided therein is shown. In the drawing, lines L1 to L4 are lines that virtually show that light is incident, and lines L5 to L7 are lines that virtually show a path where the incident light is reflected. Here, when the metal wiring lines in the patterns 40 and 41 are bridged with each other, the amount of reflection of light is different from that of other non-bridged patterns. According to this principle, the light amount data extracted from the detector 10 is different from the original normal reference range data. In general, there is little difference in reflectance of light due to the small open area in the case of contact step, but there is a difference in reflectance that can be easily visually inspected when the open area of metal series is large.

결국, 반도체 소자들을 제조하는 웨이퍼 내에서 회로소자의 라인들에 대한 불량을 검출하기 위한 반도체 제조공정 불량 검출방법은 다음과 같이 진행된다. 즉, 현상이 완료된 웨이퍼가 하드 베이크 공정에 진입할 때 제조공정을 거친 웨이퍼의 표면에 빛을 조사하고, 상기 웨이퍼로부터 반사되는 빛을 받아 광량 데이터를 추출하고, 상기 추출된 광량 데이터가 기준 범위 데이터에 속하는 지를 비교하고 벗어난 경우에 경보를 생성한다. As a result, a semiconductor manufacturing process failure detection method for detecting defects on lines of circuit elements in a wafer for manufacturing semiconductor elements proceeds as follows. That is, when the developed wafer enters the hard bake process, light is irradiated onto the surface of the wafer which has undergone the manufacturing process, and light quantity data is extracted by receiving light reflected from the wafer, and the extracted light quantity data is a reference range data. Compares to and generates an alarm if out of bounds.

여기서, 상기 광량 데이터는 포토 센서에 의해 추출된 것이며, 상기 회로 소자의 라인들은 알루미늄 등과 같은 금속 배선 라인들일 수 있다. The light quantity data may be extracted by a photo sensor, and the lines of the circuit element may be metal wiring lines such as aluminum.

상기한 바와 같이 사진 공정에 인라인으로 연결되어 빛의 반사도의 차이를 이용하는 불량을 검사하는 방법에 의해, 매 롯트 마다 매 웨이퍼마다 전수 검사를 육안으로 해야하는 번거로움과 검사 시간이 한꺼번에 생략된다. 또한, 검사의 정확도가 실시간으로 일정하게 되어 검사의 신뢰성이 개선되는 장점이 있다. As described above, by the method of inspecting a defect that is connected inline to the photographic process and uses the difference in the reflectance of light, the trouble and inspection time that requires a visual inspection of every wafer for every lot is eliminated at once. In addition, the accuracy of the test is made constant in real time has the advantage that the reliability of the test is improved.

본 명세서에 제시한 개념은 특정한 적용 예에 다른 여러 방식으로 적용될 수 있음을 당해 기술의 지식을 가진 사람이라면 누구나 이해할 수 있을 것이다. 제시된 도면들은 본 발명에 따른 실시 예의 일부를 나타내며, 보다 효율적이고 장치 설계자에게 이용 가능한 다른 많은 방법이 있을 수 있다. 따라서, 이에 대한 상세한 구현은 본 발명에 포함되는 것이며 청구항의 범위에서 벗어나지 않는 것으로 한 다.It will be understood by those skilled in the art that the concepts presented herein may be applied in a variety of different ways to a particular application. The drawings presented represent part of an embodiment in accordance with the invention, and there may be many other methods that are more efficient and available to device designers. Accordingly, specific implementations thereof are intended to be included within the invention and do not depart from the scope of the claims.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예들에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어, 실시 예에서 변경을 가하여 광량의 검출을 포토 센서 이외의 타의 센서로 구현될 수 있다.
On the other hand, in the detailed description of the present invention has been described with respect to specific embodiments, various modifications are possible without departing from the scope of the invention. For example, in the exemplary embodiment, detection of the amount of light may be implemented by another sensor other than the photo sensor by applying a change.

상술한 바와 같이 본 발명의 공정불량 검출 방법에 따르면, 육안 검사를 생략하고 제조공정의 진행에 지장을 줌이 없이 신속히 웨이퍼 제조공정 불량을 검출하는 효과가 있다. As described above, according to the process defect detection method of the present invention, there is an effect of quickly detecting a wafer manufacturing process defect without omitting visual inspection and without impeding the progress of the manufacturing process.

Claims

A method for detecting defects in a semiconductor manufacturing process for detecting defects in lines of a circuit element in a wafer for manufacturing the semiconductor elements:

Irradiating light onto the surface of the wafer which has undergone the manufacturing process when the developed wafer enters the hard bake process;

Receiving light reflected from the wafer to extract light quantity data;

And comparing the extracted light quantity data with reference range data and generating an alarm when the extracted light quantity data falls outside of the reference range data.

The method of claim 1, wherein the light quantity data is extracted by a photo sensor.

The method of claim 1, wherein the lines of the circuit device are metal wiring lines.