KR20060115274A - 반도체 공정을 위한 챔버의 시즈닝 방법 - Google Patents

반도체 공정을 위한 챔버의 시즈닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 공정을 위한 챔버의 시즈닝 방법에 관한 것이다. 본 발명은 반도체 공정이 수행되는 웨이퍼들에는 롯트 아이디들이 할당되며, 상기 웨이퍼들에 반도체 공정을 진행하기 위해 챔버를 시즈닝하는 방법에 있어서, (a) 상기 롯트 아이디별로 시즈닝 조건을 설정하는 단계, (b) 상기 설정된 시즈닝 조건에 따라 상기 챔버를 시즈닝하는 단계, (c) 상기 시즈닝 진행 상태를 모니터링하는 단계, 및 (d) 상기 모니터링한 결과로부터 상기 시즈닝 조건의 최적점을 선택하는 단계를 포함함으로써, 챔버에서 반도체 공정이 진행되는 웨이퍼들의 공정 손실이 감소된다.

Description

반도체 공정을 위한 챔버의 시즈닝 방법{Method for seasoning Chamber used in semiconductor process}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1A는 제1 롯트 아이디(Lot Identification)에 속한 더미(dummy) 웨이퍼들에 제1 시즈닝(seasoning) 조건을 적용하여 식각 공정을 수행하고 난 후 상기 더미 웨이퍼들에 형성된 트랜치들의 깊이를 측정한 결과를 보여준다.
도 1B는 제2 롯트 아이디에 속한 더미 웨이퍼들에 제1 시즈닝 조건 및 제2 시즈닝 조건을 같이 적용하여 식각 공정을 수행하고 난 후 상기 더미 웨이퍼들에 형성된 트랜치들의 깊이를 측정한 결과를 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 시즈닝 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 챔버의 시즈닝 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 시즈닝 진행 횟수에 따른 플라즈마 특성을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
본 발명은 웨이퍼에 반도체 장치들을 제조하는 공정에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼에 반도체 장치들을 최적 조건으로 제조하기 위하여 챔버를 시즈닝하는 방법에 관한 것이다.
반도체 메모리 장치의 나노 스케일(nano scale) 시대의 도래로, 공정 마진이 감소하고 있다. 때문에, 동일 공정이라도 반도체 메모리 장치의 종류에 따라 각기 다른 공정 조건을 적용하고 있으며, 각각의 공정 조건에 대한 최적의 시즈닝(seasoning) 조건 또한 존재한다. 특히, 세정(wet cleaning)과 같이 챔버 조건을 초기화하는 경우의 시즈닝 조건은, 이후 바로 진행될 롯트 아이디(lot identification)의 공정결과에 중요한 영향을 미친다. 따라서, 이후 진행될 롯트 아이디의 순서를 고려하여, 공정 결과에 미칠 영향이 최소화되도록 선별적으로 시즈닝 조건을 적용함으로써, 공정 결과의 변화 및 그에 따른 롯트 손실을 최소화할 필요가 있다.
도 1A는 제1 롯트 아이디에 속한 더미 웨이퍼들에 제1 시즈닝 조건을 적용하여 식각 공정을 수행하고 난 후 상기 더미 웨이퍼들에 형성된 트랜치들의 깊이를 측정한 결과를 보여준다. 도 1A를 참조하면, 더미 웨이퍼들에 형성된 트랜치들의 깊이를 측정한 값들이 모두 스펙(specification)의 하이 리미트(high limit)와 로우 리미트(low limit) 사이에 포함되어 있음을 알 수 있다.
도 1B는 제2 롯트 아이디에 소속된 더미 웨이퍼들에 제1 시즈닝 조건 및 제2 시즈닝 조건을 같이 적용하여 식각 공정을 수행하고 난 후 상기 더미 웨이퍼들에 형성된 트랜치들의 깊이를 측정한 결과를 보여준다. 도 1B를 참조하면, 제1 시즈 닝 조건을 적용한 경우 더미 웨이퍼들에 형성된 트랜치들의 깊이를 측정한 값들 중 일부가 스펙을 벗어나고 있으며(도 1B의 111), 제2 시즈닝 조건을 적용한 경우에는 트랜치들의 깊이를 측정한 값들이 모두 스펙의 하이 리미트와 로우 리미트 사이에 포함되어 있음을 알 수 있다.
도 1A 및 도 1B를 통해 알 수 있듯이, 동일한 롯트 아이디일지라도 시즈닝 조건에 따라 반도체 공정 결과가 다르게 나타날 수가 있다. 이것은 챔버 내의 공정 조건이 롯트 아이디별로 서로 상이하게 최적화되어 있기 때문이다.
이와 같이, 모든 롯트 아이디들에 대해 동일한 시즈닝 조건을 적용할 경우, 롯트 아이디에 따라 공정 손실이 발생할 수가 있다. 이러한 문제는 반도체 메모리 장치의 공정 마진(margin)이 줄어들 수록 점점 더 심각해질 수밖에 없다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 공정 손실을 감소시키기 위한 챔버의 시즈닝 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은
반도체 공정이 수행되는 웨이퍼들에는 롯트 아이디들이 할당되며, 상기 웨이퍼들에 반도체 공정을 진행하기 위해 챔버를 시즈닝하는 방법에 있어서, (a) 상기 롯트 아이디별로 시즈닝 조건을 설정하는 단계; (b) 상기 설정된 시즈닝 조건에 따라 상기 챔버를 시즈닝하는 단계; (c) 상기 시즈닝 진행 상태를 모니터링하는 단계; 및 (d) 상기 모니터링한 결과로부터 상기 시즈닝 조건의 최적점을 선택하는 단 계를 포함하는 챔버의 시즈닝 방법을 제공한다.
바람직하기는, 상기 (a) 단계는 웨이퍼를 제조하면서 생성되는 데이터를 관리하는 제조 관리 서버가 상기 롯트 아이디별로 설정된 레시피 정보를 반도체 공정을 제어하는 공정 관리 서버로 전송하는 단계; 및 상기 공정 관리 서버가 상기 레시피에 포함된 다수개의 공정 파라메타들 중 특정 파라메타의 값을 계산하고 상기 다수개의 파라메타들을 이용하여 상기 시즈닝 조건을 설정하여 상기 챔버의 시즈닝을 제어하는 레시피 콘트롤러로 전송하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 시즈닝 시스템의 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 시즈닝 시스템(201)은 제조 관리 서버(211), 공정 관리 서버(221), 레시피 콘트롤러(Recipe Controller)(231), 챔버(Chamber)(241) 및 챔버 모니터링 장비(251)를 구비한다.
제조 관리 서버(211)는 반도체 제조 공정이 수행되는 웨이퍼들에 할당된 롯트 아이디(Lot Identification)들 및 상기 롯트 아이디별로 다르게 적용되는 레시피(recipe)들에 대한 정보를 보유한다. 롯트 아이디별로 반도체 제조 조건이 약간씩 다르기 때문에 롯트 아이디별로 그에 가장 적합한 레시피를 적용할 필요가 있다. 동일한 반도체 제조 공정에서 동일한 반도체 제조 조건으로 생성되는 웨이퍼들에는 동일한 롯트 아이디가 부여된다.
공정 관리 서버(221)는 반도체 공정을 관리하고 제어한다. 공정 관리 서버(221)는 각 공정마다 한 대 이상 설치되며, 경우에 따라서는 하나의 공정 관리 서버(221)로 여러 공정을 제어하는 경우도 있다.
레시피 콘트롤러(231)는 챔버(241)의 시즈닝 조건을 설정하기 위해 상기 레시피에 포함된 다수개의 파라메타들의 값들을 계산하고 조정한다. 예컨대, 상기 레시피는 다수개의 파라메타들로써, 가스 플로우 속도(gas flow rate), 가스 혼합 비율(gas ratio), 온도, 압력 등을 포함한다. 레시피 콘트롤러(231)는 챔버(241) 내에서 시즈닝을 수행하기 위한 시즈닝 조건으로써 상기 다수개의 파라메타들의 값을 계산 및 설정하고, 상기 설정된 시즈닝 조건에 따라 챔버(241)에서 시즈닝이 수행되도록 제어한다. 또한, 레시피 콘트롤러(231)는 챔버 모니터링 장비(251)로부터 챔버(241) 내에서 진행되는 파라메타들의 측정값들을 받아서 상기 파라메타들의 변동폭을 계산하고, 이로부터 상기 시즈닝의 최적점을 찾아낸다.
챔버(241)에는 정상 동작시에는 반도체 공정이 수행될 웨이퍼들이 유입되지만, 시즈닝이 수행될 때는 더미 웨이퍼들이 유입된다.
챔버 모니터링 장비(251)는 챔버(241) 내에서 시즈닝이 진행되는 동안 상기 시즈닝 진행 상태를 측정하고 그 결과를 레시피 콘트롤러(231)로 전달한다. 챔버 모니터링 장비(251)는 챔버(241) 내의 플라즈마 상태를 모니터링할 수 있는 플라즈마 모니터링 장비를 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 챔버의 시즈닝 방법을 도시한 흐름도이다. 도 2를 참조하여 도 3에 도시된 챔버의 시즈닝 방법을 설명하기로 한다. 챔버의 시즈닝 방법은 제1 내지 제4 단계들(311∼341)을 포함한다.
제1 단계(311)로써, 레시피 콘트롤러(231)가 롯트 아이디별로 시즈닝 조건을 설정한다.
구체적으로, 제조 관리 서버(도 2의 211)는 롯트 아이디별로 다르게 설정된 레시피 정보를 보유하고 있으며, 시즈닝을 수행하기 위하여 롯트 아이디 및 이에 해당하는 레시피를 공정 관리 서버(도 2의 221)로 전송한다. 그러면, 공정 관리 서버(도 2의 221)는 상기 레시피에 포함된 다수개의 공정 파라메타들 중 특정 파라메타의 값을 별도로 계산하고 상기 다수개의 파라메타들을 이용하여 상기 시즈닝 조건을 설정하여 레시피 콘트롤러(도 2의 231)로 전송한다. 예컨대, 공정 관리 서버(도 2의 221)는 상기 특정 롯트 아이디를 위한 시즈닝 조건을 설정할 때 상기 시즈닝 조건 중 가스 플로우 속도는 고정시키고, 가스 혼합 비율을 상기 특정 롯트 아이디에 적합하도록 조정한다.
제2 단계(321)로써, 레시피 콘트롤러(도 2의 231)가 챔버(도 2의 241)를 시즈닝한다.
제3 단계(331)로써, 챔버 모니터링 장비(도 2의 251)가 상기 시즈닝 결과를 모니터링하여 레시피 콘트롤러(도 2의 231)로 전송한다. 즉, 챔버 모니터링 장비(도 2의 251)는 챔버(도 2의 241) 내에서 시즈닝이 진행되는 동안, 챔버(도 2의 241) 내의 특정 파라메타의 값, 예컨대 플라즈마 특성값을 측정하고, 이를 레시피 콘트롤러(도 2의 231)로 전송한다.
제4 단계(341)로써, 레시피 콘트롤러(도 2의 231)는 챔버 모니터링 장비(도 2의 251)로부터 전송되는 시즈닝 진행 상태를 받아서 시즈닝 조건의 최적점을 선택한다. 즉, 레시피 콘트롤러(도 2의 231)는 챔버 모니터링 장비(도 2의 251)로부터 전송되는 특정 파라메타의 값들을 받아서 이들의 변동폭을 계산하여 시즈닝 조건의 최적점을 찾아낸다. 예컨대, 레시피 콘트롤러(도 2의 231)는 아래 수학식 1을 이용하여 상기 특정 파라메타를 측정한 값들 중 마지막 3개를 평균한 값(An)이 스펙의 ±5% 이내에 포함될 때 이를 상기 시즈닝 조건의 최적점으로 설정한다.
Figure 112005023704702-PAT00001
Figure 112005023704702-PAT00002
〈 An〈
여기서, Ak는 특정 파라메타의 값을 나타내고, An은 n번째 특정 파라메타의 값을 나타낸다.
도 4는 시즈닝 진행 횟수에 따른 플라즈마 특성을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다. 즉, 도 4는 SEERS(Self-Excited Electron Resonance Spectroscopy) 방법을 이용하여 플라즈마 특성 변화를 시즈닝을 진행하면서 측정한 그래프이다. 상기 플라즈마 특성은 이 외에도 OES(Optical Emission Spectroscopy), Langmuir Probe, Microwave Interperometry 등에 의해서도 측정될 수 있다.
도 4를 참조하면, 시즈닝을 진행하는 횟수가 증가함에 따라 플라즈마 특성이 향상되다가 8번째(411)부터 플라즈마 특성이 안정화됨을 알 수가 있다. 따라서, 8번째가 시즈닝의 최적점임을 알 수가 있다.
본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 본 발명의 실시예를 다양 하게 변형하거나 균등한 타 실시예를 구성하는 것이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 롯트 아이디에 따라 시즈닝 조건을 선별적으로 사용함으로써 공정 드리프트(drift)가 최소화되어 챔버 내에서 반도체 공정이 진행되는 웨이퍼들의 공정 손실이 감소된다.

Claims (4)

  1. 반도체 공정이 수행되는 웨이퍼들에는 롯트 아이디들이 할당되며, 상기 웨이퍼들에 반도체 공정을 진행하기 위해 챔버를 시즈닝하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 롯트 아이디별로 시즈닝 조건을 설정하는 단계;
    (b) 상기 설정된 시즈닝 조건에 따라 상기 챔버를 시즈닝하는 단계;
    (c) 상기 시즈닝 진행 상태를 모니터링하는 단계; 및
    (d) 상기 모니터링한 결과로부터 상기 시즈닝 조건의 최적점을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버의 시즈닝 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a-1) 웨이퍼를 제조하면서 생성되는 데이터를 관리하는 제조 관리 서버가 상기 롯트 아이디별로 설정된 레시피 정보를 반도체 공정을 제어하는 공정 관리 서버로 전송하는 단계; 및
    (a-2) 상기 공정 관리 서버가 상기 레시피에 포함된 다수개의 공정 파라메타들 중 특정 파라메타의 값을 계산하고 상기 다수개의 파라메타들을 이용하여 상기 시즈닝 조건을 설정하여 상기 챔버의 시즈닝을 제어하는 레시피 콘트롤러로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버의 시즈닝 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 특정 파라메타는 가스 플로우 속도, 가스 혼합 비율, 온도, 압력을 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버의 시즈닝 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 특정 파라메타를 측정한 값들 중 마지막 3개를 평균한 값이 스펙의 ±5% 이내에 포함될 때 이를 상기 시즈닝 조건의 최적점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 챔버의 시즈닝 방법.
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