KR20060117032A - 웨이퍼 결함 검출 방법 - Google Patents
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Abstract
포토리소그래피 공정을 수행한 웨이퍼에 대하여 결함을 검출하기 위한 방법이 개시되어 있다. 우선, 웨이퍼에 대하여 결함 유무를 확인하기 위하여 기계적으로 1차 검출을 수행한다. 상기 웨이퍼에 대하여 결함이 있는 경우, 상기 결함의 종류 및 결함의 정도를 검출하기 위하여 2차 검출을 수행한다. 상기 2차 검출은 상기 결함의 종류에 따라 웨이퍼를 분리하고, 상기 분리된 웨이퍼의 결함 정도를 수치화하여 기 설정된 결함 수치와 비교한다. 상기 웨이퍼의 결함 수치가 기 설정된 결함 수치 범위를 벗어나는 경우 이후 공정을 정지시킨다. 이때, 1차 검출을 검출 기기를 이용하여 기계적으로 검출함으로써 결함 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Description
도 1은 포토리소그래피 공정을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 결함 검출 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
본 발명은 웨이퍼 결함 검출 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 포토리소그래피 공정을 수행한 웨이퍼에 대하여 결함의 유무를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(fabrication; 'FAB') 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 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 상 기 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 또는 패턴이 형성된 반도체 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기와 같은 공정들을 수행하기 위한 설비들은 공정 조건이 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 설비들에 대하여 주기적으로 예방 정비(Preventive Maintenance : PM)를 수행하거나, 설비의 개선을 위하여 상기 설비의 일부를 개조하는 경우에, 상기 공정 조건들이 변경될 수 있다.
또한, 공정 조건들은 공정을 수행하는 동안 공정 온도 또는 공정 압력을 기존의 온도 또는 압력과 다르게 설정하여 변경될 수 있다.
상기와 같은 공정 조건들의 변경은 공정의 수율 또는 공정 조건의 개선을 위함이지만, 목적한 바와 다르게, 상기와 같은 공정 조건들이 변경됨으로써 수율이 떨어지고 결함이 발생되는 경우가 종종 발생되고 있다.
예를 들어 포토리소그래피 공정을 설명하면, 포토리소그래피 공정은 웨이퍼 상에 포토레지스트 용액을 도포하고, 상기 포토레지스트 막 상에 소정의 패턴을 형성한다. 특히 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는 공정은 외부의 조건에 영향을 많이 받는다.
포토리소그래피 공정을 수행하는 설비에 대하여 예비 정비를 수행한 후, 예비 정비를 수행하기 전과 동일한 조건에서 포토리소그래피를 수행하는 경우, 상기 포토리소그래피 공정의 공정 조건이 변경된다.
상기와 같이 공정 조건이 변함으로써 상기 웨이퍼 상에 형성된 패턴들에 결함이 발생되며, 상기 결함들로는 국부적 패턴 이상(local defect), 패턴의 불균일성 또는 패턴 사이가 연결된 브릿지(bridge) 현상 등이 있다.
상기와 같은 결함들을 검출하기 위하여 종래에는 우선, 작업자들이 직접 웨이퍼들에 대하여 결함 유무를 판단하는 1차 검출을 수행하고 이어서, 상기 웨이퍼들 중 결함이 있는 것으로 판단된 웨이퍼는 상기 결함을 보다 상세하게 검출하기 위하여 검출 기기를 이용하는 2차 검출을 수행하였다.
이때, 1차 결함 검출이 작업자를 통해 검출 작업이 수행되기 때문에 검출의 신뢰성이 떨어지고, 이는 곧 수율을 감소시키는 직접적인 원인으로 작용하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 보다 신뢰성을 가지는 웨이퍼 결함 검출 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 웨이퍼 결함 검출 방법은, 소정의 공정을 수행한 다수의 웨이퍼들에 대하여 결함 유무를 기계적으로 각각 확인하는 1차 결함 검출하고, 상기 웨이퍼들 중 결함이 있는 경우, 상기 웨이퍼 결함의 원인 및 결함 정도를 검출하기 위한 2차 결함 검출한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 2차 결함 검출은 상기 결함들을 기 설정된 기준에 의해 분류하고, 상기 분류된 결함의 정도를 수치화하여, 상기 수치를 기 설정된 결함 수치와 비교한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 1차 및 2차 결함 검출을 웨이퍼에 대해 기계적으로 수행함으로써 기존의 작업자에 의해 결함을 검출하는 방법에 비해 결함 검출의 신뢰성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 검출 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 포토리소그래피 공정을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 1을 참조하면, 포토리소그래피 공정은, 웨이퍼 상에 포토레지스트 용액을 도포하고, 소정의 패턴이 형성된 레티클 및 웨이퍼를 정렬시키고, 상기 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼에 대하여 노광 및 현상 공정을 수행한다.
보다 상세하게 살펴보면, 포토레지스트 용액을 웨이퍼 상에 도포하기 이전 공정으로 상기 웨이퍼 및 포토레지스트 막의 접착력을 향상시키기 위하여 포토레지스트 막을 형성하기 전에 예를 들면 헥사메틸디실라잔(HexaMethyDiSilazane : HMDS)과 같은 물질을 상기 웨이퍼 상에 도포한다.(S10) 이어서, 상기 HMDS를 도포한 웨이퍼를 냉각시킨다.
상기 HMDS가 도포된 웨이퍼 상에 포토레지스트 막을 도포한다.(S20) 상기 포토레지스트 막은 회전하는 웨이퍼 상부 중앙에서 포토레지스트 용액을 공급하고, 상기 웨이퍼 상에 공급된 포토레지스트 용액은 회전력에 상기 웨이퍼의 주연 부위로 밀려나고, 이에 따라 포토레지스트 막이 형성된다.
포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼에 대하여 소프트 베이크(soft bake) 공정을 수행하며(S30), 이는 상기 포토레지스트막 내의 용매를 제거하여 균일하고 건조 한 포토레지스트 막을 얻기 위함이다.
이때, 상기 반도체 기판의 중심 부위 및 에지 부위에 포토레지스트 막이 형성된다. 상기 반도체 기판의 에지 부위에 형성된 포토레지스트 막은 후속 공정에서 박리될 수 있으며, 상기 에지 부위의 포토레지스트 막의 박리에 의해 발생된 파티클과 같은 오염 물질에 의해 기판의 오염 또는 제조 공정 설비의 오염이 발생될 수 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 포토레지스트 막이 형성된 반도체 기판을 회전시키면서 상기 반도체 기판의 에지 부위에 시너(thinner)를 분사하여 상기 에지 부위의 포토레지스트 막을 제거하는 EBR(edge bead removal) 공정이 수행된다. 다른 방법으로는, 상기 반도체 기판의 에지 부위를 노광시키고, 상기 노광된 부위의 포토레지스트 막을 현상 공정을 통해 제거하는 방법이 있다.(S40)
상기와 같은 방법으로 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼는 노광 공정을 수행한다.(S50) 상기 노광 공정은 레티클을 통과한 광을 축소 투영시켜 상기 웨이퍼에 반복적으로 패턴을 형성하는 공정이다.
보다 상세하게, 상기 레티클을 정렬하고, 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼를 레티클 하부에 로딩시킨다. 상기 웨이퍼를 정렬하고, 상기 웨이퍼에 대하여 노광 공정을 반복적으로 시행한다.
상기 노광 공정을 수행한 후, 상기 노광 공정 시 레이저빔과 같은 광에 의한 노광 경계 부위의 불필요한 노광 현상을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼는 노광 후 베이크(post exposure bake : PEB) 공정을 수행한다.(S60)
이이서, 상기 웨이퍼에 대하여 현상 공정을 수행하여(S70) 상기 웨이퍼 상에 패턴을 형성하고, 상기 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 패턴을 경화시키기 위하여 상기 웨이퍼에 대하여 하드 베이크 공정을 수행함으로써 포토리소그래피 공정을 마무리한다.(S80)
한편, 상기 베이크 공정(소프트 베이크, 노광 후 베이크, 하드 베이크)들을 각각 수행한 후에는 반드시 냉각 공정을 수행하여 웨이퍼를 냉각시킨다.
상기와 같은 단계들을 수행한 웨이퍼 상에는 포토레지스트 패턴이 형성된다. 상기 포토레지스트 패턴은 후속되는 공정에 큰 영향을 끼치기 때문에 상기 포토레지스트 패턴의 결함 확인이 반드시 필요하다.
이하, 포토레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼에 대하여 결함 유무를 검출하는 웨이퍼 결함 검출 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 결함 검출 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.
도 2를 참조하면, 포토리소그래피 공정을 수행한 다수의 웨이퍼들에 대하여 1차 검출을 수행하여 상기 웨이퍼의 결함 유무를 확인한다.(S100)
상기 웨이퍼의 결함은 상기 설명되어진 포토리소그래피 공정을 진행하는 동안 상기 공정 설비 또는 공정 상의 변경에 의해 발생된다.
예를 들어 설명하면, 소프트 베이크 공정을 수행하기 위한 공정 챔버 내에는 베이크 공정을 수행하는 동안 퓸이 포토레지스트 막으로부터 발생된다. 베이크 공정을 수행한 후, 상기 공정 챔버의 온도는 하강하며, 상기 공정 챔버 내에 잔존하 는 퓸은 공정 챔버 내에 고착된다. 상기 고착된 잔존물은 베이크 공정을 수행할수록 증가하게 되고 결국 파티클로 박리되어 상기 공정 챔버를 오염시킨다.
상기 파티클 형성을 방지하기 위하여 상기 공정 챔버에 대하여 일정한 간격으로 세정 및 보수를 수행한다. 이때, 상기 세정 및 보수를 수행한 공정 챔버는 이전의 잔존물이 고착된 공정 챔버와 동일한 온도 및 압력을 제공하더라도 동일한 공정이 수행되지 않을 수 있으며, 이를 설비에 의한 변경점이라 한다.
상기와 같이 변경점에 의해 공정 조건이 변경되는 경우, 이는 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 패턴의 결함을 생성시킨다. 상기 결함은 후속 공정에 영향을 주며, 심각하게는 완성된 반도체 장치가 작동하지 않는 경우도 발생될 수 있다.
따라서, 1차 결함 검출 단계를 통해 상기 웨이퍼에 결함이 있는지를 기계적으로 확인한다. 보다 구체적으로 검출 기기를 통해 상기 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 패턴의 특질(attribute), 오버레이 정렬(overlay arrange) 및 패턴간의 간격 등을 검출하여 상기 웨이퍼 결함 유무를 확인한다.
이때, 상기 1차 결함 검출을 검출 기기를 사용하여 수행하여 종래에 작업자에 의해 결함 유무를 검출하는 것에 비해 결함 검출에 대한 신뢰성이 향상된다.
1차 결함 검출 단계에서 웨이퍼에 결함이 있는 경우, 상기 웨이퍼는 웨이퍼의 결함 성격 및 결함 정도를 검출하기 위하여 2차 결함 검출을 수행한다.
2차 결함 검출은 우선, 결함들을 기 설정된 기준에 의해 분류한다.(S200) 예컨대, 포토레지스트 패턴 특질 변화에 의한 결함, 포토레지스트 패턴의 선폭 불량에 의한 결함 또는 오버레이 정렬 불량에 의한 결함 등으로 상기 결함들을 각각 분 리한다.
이어서, 분리된 웨이퍼에 대하여 결함 정도를 수치화한다.(S300) 상기 결함은 후에 완성될 반도체 장치의 영향을 주지 않을 정도로 미미할 수 있으며, 이와는 다르게, 반도체 장치로 기능할 수 없을 정도로 심각할 수 있다.
따라서, 상기 결함 정도를 수치화하여 기 설정된 결함 수치와 비교하여(S400, S500) 결함이 미미한 웨이퍼는 후속 공정을 진행한다.(S600)
한편, 상기 결함 수치가 기 설정된 결함 수치를 벗어나는 웨이퍼의 경우, 상기 웨이퍼와 같은 카세트에 담긴 즉, 동일한 공정을 수행한 웨이퍼들에 대하여 결함 검출을 수행한다.(S700) 이때, 동일한 결함과 결함 정도를 나타내는 경우, 상기 포토리소그래피 공정을 중지하고, 변경점을 확인하여 상기 결함의 원인을 검출한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 1차 결함 검출을 검출 기기를 이용하여 기계적으로 수행함으로써 종래에 작업자에 의해 결함의 유무를 검출하는 것에 비해 결함 검출의 신뢰성을 향상시킨다.
또한, 2차 결함 검출을 수행함으로써 상기 웨이퍼의 결함을 분류하고 결함 정도를 판단하여 상기 결함을 분석한다. 이로써, 상기 웨이퍼의 결함의 원인 즉, 변경점을 보다 정확하게 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역 으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (3)
- 소정의 공정을 수행한 다수의 웨이퍼들에 대하여 결함 유무를 기계적으로 각각 확인하는 1차 결함 검출 단계; 및상기 웨이퍼들 중 결함이 있는 경우, 상기 웨이퍼 결함의 종류 및 결함 정도를 검출하는 2차 결함 검출 단계를 포함하는 웨이퍼 결함 검출 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 2차 결함 검출 단계는,상기 결함들을 기 설정된 기준에 의해 분류하는 단계;상기 분류된 결함의 정도를 수치화하는 단계; 및상기 수치를 기 설정된 결함 수치와 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 결함 수치가 상기 기 설정된 결함 수치 범위를 벗어나는 경우, 상기 소정의 공정을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출 방법.
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|---|---|---|---|---|
| CN108818161A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-11-16 | 上海新昇半导体科技有限公司 | 硅片的返工系统及方法 |
| KR20210059996A (ko) | 2019-11-18 | 2021-05-26 | 그린정보통신(주) | 반도체 포토리소그래피 공정의 웨이퍼 결함 검출 시스템 |
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- 2005-05-12 KR KR1020050039737A patent/KR20060117032A/ko not_active Application Discontinuation
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