KR20070045851A - 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템 - Google Patents

반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템을 제공한다. 개시된 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템은 공정이 진행되는 챔버 설비와, 모니터링 웨이퍼를 이송시키는 자동 이송 장치와, 상기 모니터링 웨이퍼에 기록된 공정 파라메터를 측정하는 계측 장치, 및 상기 공정 파라메터에 대한 측정 데이터를 분석하는 컨트롤러를 구비한다. 상기 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템은 챔버 설비의 버퍼에 보관된 모니터링 웨이퍼로 하여금 스케줄러에 의해 미리 설정한 시기에 테스트가 수행되도록 하고, 상기 컨트롤러에 의해 챔버 설비를 제어함으로써 전자동에 의한 공정 모니터링을 가능하게 한다.

Description

반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템{System for monitoring semiconductor device manufacturing process}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템을 나타내기 위한 대략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템의 작용을 나타내기 위한 순서도이다.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
110 : 챔버 설비 114 : 버퍼
116 : 스케줄러 120 : 자동 이송 장치
122 : 자동 이송 레일 126 : 셔틀
130 : 계측 장치 132 : 공정 파라메터 측정 모듈
140 : 컨트롤러 150 : 알람 발생기
본 발명은 반도체 소자 제조공정 모니터링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공정 파라메터(Parameter)가 기록된 모니터링 웨이퍼(Monitoring wafer)를 작 업자가 아닌 자동 이송 장치를 통하여 계측 장치로 이송하게 하고, 측정된 공정 파라메터 데이터를 통하여 공정이 제대로 수행되었는지 여부를 컨트롤러에서 판단하여 공정을 제어하게 하는 전자동화된 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템에 관한 것이다.
공정 모니터링은 일련의 반도체 소자 제조공정에서, 단위 공정이 제대로 수행되었는지 여부를 판단하기 위해 행하여진다. 따라서 공정 진행 전에 공정 모니터링을 실시하는 것이 일반적이며, 정기적인 모니터링을 병행하여 실시하기도 한다. 또한 공정 파라메터와 관련된 장비 부품의 교체가 있거나, 공정 규격을 벗어난 장비에 대해 필요한 조치를 취한 후에도 공정 모니터링을 실시한다.
공정 모니터링은 모니터링 웨이퍼를 사용하여 소정 공정을 진행한 후, 상기 소정 공정의 공정 파라메터를 측정하는 방법으로 실시된다. 상기 공정 파라메터의 측정은 계측 장치에서 이루어진다. 상기 공정 파라메터는 단위 공정의 특성에 따라 정해져 있다. 예를 들어, 이온 주입 공정에서는 주입된 이온 농도를 알아내기 위한 웨이퍼 내부의 결정 격자 손상 또는 면저항이, 식각 공정에서는 식각률이 일반적으로 공정 파라메터가 된다. 상기 공정 파라메터가 공정 규격을 충족시키면 반도체 소자 제조를 위한 생산용 웨이퍼에 상기 소정 공정이 진행된다.
종래의 공정 모니터링은 양산 공정 전후에 작업자에 의해 모니터링 웨이퍼가 챔버 설비의 공정 챔버에 투입됨으로써 모니터링 웨이퍼에 공정 파라메터를 기록하고, 상기 모니터링 웨이퍼를 작업자가 계측 장치에 운반,장착함으로써 이루어진다. 따라서 상기 모니터링을 주기적으로 수행하기 위한 전담인력이 필요한데, 이 경우 인력에 의한 공수 및 작업 시간이 많이 소요되고, 상기 인력 유지를 위한 비용이 드는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 모니터링 웨이퍼가 체크 주기가 설정된 스케줄러에 의해 공정 챔버로 자동으로 투입되고, 자동 반송 장치에 의해 계측 장치로 이송됨으로써, 인력에 의한 공수 및 작업 시간을 줄이고자 함이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템은 공정이 수행되는 공정 챔버와, 모니터링 웨이퍼의 이송을 담당하는 이송 챔버, 및 상기 모니터링 웨이퍼가 준비되는 버퍼가 마련된 챔버 설비를 구비한다. 또한 상기 공정 챔버에서의 소정 공정의 수행을 통해 상기 모니터링 웨이퍼에 기록된 공정 파라메터를 측정하는 계측 장치와, 상기 챔버 설비로부터 상기 계측 장치로 상기 모니터링 웨이퍼를 이송시키는 자동 이송 장치, 및 상기 계측 장치에서 측정된 공정 파라메터 데이터를 분석하는 컨트롤러를 구비한다. 상기 컨트롤러는 상기 챔버 설비를 제어함으로써 공정의 속행 여부를 결정한다.
상기 챔버 설비는 상기 모니터링 웨이퍼를 버퍼에서 공정 챔버로 투입시킬 수 있도록 제어하는 스케줄러(scheduler)가 구비될 수 있다.
상기 자동 이송 장치는 자동 이송 레일, 챔버 설비측 이송 로봇, 및 계측 장치측 이송 로봇으로 이루어질 수 있다.
상기 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템은 상기 컨트롤러에 의해 알람이 발생하도록 제어되는 알람 발생기가 추가로 구비될 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 크기 및 형상 등은 본 발명 내용의 설명을 위해 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템을 나타내기 위한 대략적인 구성도이다.
도 1을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템의 구성을 설명한다. 상기 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템(100)은 챔버 설비(110), 자동 이송 장치(120), 계측 장치(130), 컨트롤러(140), 및 알람 발생기(150)를 구비한다.
상기 챔버 설비(110)는 공정 챔버(112), 이송 챔버(113), 로드락 챔버(115), 버퍼(114), 및 스케줄러(Scheduler,116)를 구비한다. 상기 공정 챔버(112)는 가공 공정이 실제로 수행되는 공간을 제공하는 것으로서, 예를 들어 식각 또는 증착 등의 가공 공정이 수행된다. 상기 공정 챔버(112)는 모니터링 웨이퍼(118)에 대해 소정 공정을 진행하게 된다. 상기 모니터링 웨이퍼(118)는 일반적으로 배어 웨이퍼(Bare wafer)의 상태로 사용되나 모니터링을 실시하고자 하는 공정에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 식각 공정 모니터링을 실시할 경우에는 식각하려는 막을 증착하여 모니터링 웨이퍼(118)로 준비한다. 상기 모니터링 웨이퍼(118)는 소정 공정에 따른 공정 파라메터(Parameter) 즉 파티클 발생률, 식각률, 웨이퍼 내부의 결정 격자 손상, 또는 면저항 등의 세부 측정값들을 상기 모니터링 웨이퍼(118) 상에 기록하게 된다.
상기 로드락 챔버(115)는 양산 공정 전후에 생산용 웨이퍼가 적재되는 웨이퍼 카세트가 위치하는 곳이고, 생산용 웨이퍼의 입출에 따라 대기압과 진공 상태가 전환되도록 되어 있다. 즉, 로드락 챔버(115) 내부는 이송 챔버(113)로부터 웨이퍼의 입출이 있을 경우에는 내부가 진공 상태가 되고, 챔버 설비(110) 외부로부터 웨이퍼의 입출이 있을 경우에는 내부가 대기압 상태가 된다.
상기 이송 챔버(113)는 이송 장치(113a)에 의해 생산용 웨이퍼를 로드락 챔버(115)와 공정 챔버(112)사이에서 이송하고, 모니터링 웨이퍼(118)를 공정 챔버(112)와 버퍼(114) 사이에서 이송한다.
상기 버퍼(114)는 챔버 설비(110)의 소정 장소에 마련되고, 회전 장치(114a)와 상기 회전 장치(114a)의 상면에 안치되는 웨이퍼 카세트(C)를 구비한다. 상기 웨이퍼 카세트(C)에 적재되는 모니터링 웨이퍼(118)는 상기 버퍼(114)로부터 공정 챔버(112)로 투입되도록 준비된다. 상기 회전 장치(114a)는 후술할 스케줄러(116)에 의해 제어되고, 공정 챔버(112)에서 공정이 진행된 모니터링 웨이퍼(118)가 적재된 웨이퍼 카세트(C) 정면을 챔버 설비측 이송 로봇(124)으로 향하게 함으 로써, 자동 이송 레일(122)를 거쳐 계측 장치측 이송 로봇(132)에 의해 계측 장치(130)로 이송될 수 있는 상태가 되게 한다.
상기 챔버 설비(110)에 마련되는 스케줄러(116)는 이송 로봇(113a) 및 버퍼(114)의 회전 장치(114a)와 미도시된 케이블에 의해 연결되고, 미도시된 입력 패널을 통해 설정된 체크 주기에 따라서 버퍼(114)에 준비된 모니터링 웨이퍼(118)를 이송 로봇(113a)에 의해 상기 공정 챔버(112)로 투입하도록 제어한다. 투입하는 주기는 예를 들어, 10로트(Lot, 1로트는 통상 25장의 웨이퍼)당 1회씩으로도 설정 가능하고, 공정의 성격 및 웨이퍼의 직경 등에 따라 다르게 설정할 수 있다.
상기 자동 이송 장치(120)는 자동 이송 레일(122), 구동 풀리(123), 챔버 설비 측 이송 로봇(124), 계측 장치측 이송 로봇(132), 및 셔틀(126)로 구성된다. 상기 자동 이송 레일(122)은 구동 풀리(123)에 의해 구동되고, 그 상면에 웨이퍼 카세트(C)가 안치되는 셔틀(126)이 마련되며, 상기 셔틀(126)을 이송하는 역할을 한다. 상기 챔버 설비측 이송 로봇(124)은 챔버 설비(110)의 버퍼(114)로부터 상기 셔틀(126)에 안치된 웨이퍼 카세트(C)로 공정 수행 결과 공정 파라메터가 기록된 모니터링 웨이퍼 (118)를 이송하는 역할을 한다. 상기 계측 장치측 이송 로봇(132)은 자동 이송 레일(122)에 의해 이송되어 온 모니터링 웨이퍼 (118)를 계측 장치(130)로 이송하는 역할을 한다.
상기 계측 장치(130)는 교체 가능한 공정 파라메터 측정 모듈(132)을 구비하고 있으며, 모니터링 웨이퍼(118)상에 기록된 공정 파라메터를 측정하여 그 측정 데이터를 컨트롤러(140)로 보내는 역할을 한다. 측정이 끝난 모니터링 웨이퍼(118) 는 상기 계측 장치(130)에 구비되 있는 웨이퍼 보관실(134)에 보관되고, 표면 상태나 오염 여부에 대한 검사를 통하여 재사용, 재생 또는 폐기 처분 여부가 결정된다.
상기 컨트롤러(140)는 챔버 설비(110), 계측 장치(130), 및 알람 발생기(150)와 미도시된 케이블에 의해 연결되어 있다. 상기 계측 장치(130)에서 측정된 모니터링 웨이퍼(118)상의 공정 파라메터 데이터가 컨트롤러(140)로 전달된 후, 상기 컨트롤러(140)는 상기 공정 파라메터 데이터의 분석을 통해 해당 공정이 제대로 수행되었는지 여부를 판단한다. 이때 해당 공정이 제대로 수행된 것으로 판단된 경우에는 해당 공정을 계속 진행하도록 상기 챔버 설비를 제어하고, 해당 공정이 제대로 수행되지 못한 것으로 판단된 경우에는 해당 공정 진행을 중단하도록 상기 챔버 설비를 제어하는 동시에 알람 발생기(150)에서 알람이 발생되도록 제어한다.
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 챔버 설비(110)의 버퍼(114)내에 마련되는 모니터링 웨이퍼(118)를 스케줄러(116)에 의해 설정된 투입 주기에 따라 공정 챔버(112) 내로 투입하고, 공정 파라메터가 기록된 상기 모니터링 웨이퍼(118)를 자동 이송 장치(120)에 의해 챔버 설비(110)로부터 계측 장치(130)로 이송하며, 상기 계측 장치(130)에서 공정 파라메터를 측정후, 측정된 공정 파라메터를 컨트롤러(140)에서 분석한 결과를 통해 상기 챔버 설비(110)의 공정 속행 여부를 결정하는 과정을 자동으로 모니터링 할 수 있도록 함으로써 인력에 의한 공수를 줄이고 공정 불량 발생을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템(100)의 작용 에 대해 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템의 작용을 나타내기 위한 순서도이다.
먼저, 챔버 설비(110)에 마련된 버퍼(114)에 모니터링 웨이퍼(118, 이하 도면에서는 ‘M/W’ 로 표시한다.)를 준비하고(S10), 스케줄러(116)에 마련된 미도시된 입력 패널(Panel)을 통해 공정 챔버(112)에 투입되는 모니터링 웨이퍼(118)의 체크 주기가 입력된다.(S20)
이후, 체크 주기가 설정된 스케줄러(116)는 버퍼(114)의 회전 장치(114a) 및이송 로봇(113a)을 제어하여 버퍼(114)로부터 공정 챔버(112)로 모니터링 웨이퍼(118)가 투입되도록 한다. 그 다음, 상기 공정 챔버(112)에서 진행되는 소정 공정의 수행을 통해 공정 파라메터가 상기 모니터링 웨이퍼(118)상에 기록되고(S30), 상기 모니터링 웨이퍼(118)는 다시 상기 이송 로봇(113a)의해 공정 챔버(112)로부터 버퍼(114)로 이송된다.
이후, 상기 모니터링 웨이퍼(118)는 버퍼(114)로부터 챔버 설비측 이송 로봇(124)에 의해 셔틀(126)상면의 웨이퍼 카세트(C)에 적재되고, 상기 셔틀(126)에 의해 자동 이송 레일(122)을 따라 이동후, 계측 장치측 이송 로봇(132)에 의해 계측 장치(130)로 투입된다.(S40) 상기 계측 장치(130)는 상기 모니터링 웨이퍼(118)에 기록된 공정 파라메터를 공정 파라메터 측정 모듈(132)을 이용하여 측정한다.(S50)
다음, 컨트롤러(140)는 상기 계측 장치(130)에서 측정된 공정 파라메터 데 이터를 전송받아 그 데이터에 대한 분석을 통해 해당 공정이 제대로 수행되었는지 여부를 판단하고(S60), 공정이 제대로 수행됐으면(S70) 공정을 계속 진행하도록 챔버 설비(110)를 제어하고(S90), 공정이 제대로 수행되지 않았으면(S80) 챔버 설비(110)의 공정 진행을 중단하도록 제어(S100)하는 동시에 알람 발생기(150)에서 알람이 발생하도록 한다.(S110)
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 모니터링 웨이퍼가 체크 주기가 설정된 스케줄러에 의해 공정 챔버로 자동으로 투입되도록 하고, 공정 수행 결과 공정 파라메터가 기록된 상기 모니터링 웨이퍼가 상기 자동 이송 장치에 의해 계측 장치로 이송되도록 함으로써, 인력에 의한 공수 및 작업 시간을 줄일 수 있다. 또한 공정이 제대로 수행되는지 여부의 판단과 상기 공정의 제어를 컨트롤러에서 하게 함으로써 공정 검증에 따른 문제 발생시 챔버 설비의 사용을 즉시 제어할 수 있으므로 공정 불량을 줄일 수 있다.

Claims (4)

  1. 소정 공정이 수행되는 공정 챔버와, 모니터링 웨이퍼의 이송을 담당하는 이송 챔버, 및 상기 모니터링 웨이퍼가 준비되는 버퍼를 구비한 챔버 설비;
    상기 공정 챔버에서의 소정 공정의 수행을 통해 상기 모니터링 웨이퍼에 기록된 공정 파라메터를 측정하는 계측 장치;
    상기 챔버 설비로부터 상기 계측 장치로 상기 모니터링 웨이퍼를 이송시키는 자동 이송 장치; 및
    상기 챔버 설비의 운용에 관한 전반적인 사항을 제어하고, 상기 공정 파라메터에 대한 측정 데이터를 분석하여 상기 챔버 설비를 통한 공정의 속행 여부를 결정하는 컨트롤러를 포함하는 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 모니터링 웨이퍼에 대한 상기 공정 챔버로의 투입 주기를 제어하는 스케줄러가 상기 챔버 설비에 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 자동 이송 장치는 자동 이송 레일, 챔버 설비측 이송 로봇, 및 계측 장치측 이송 로봇으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러의 제어를 통해 경고음을 발생시키는 알람 발생기가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조공정 모니터링 시스템.
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