KR20080045038A - 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의연계성 표준화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법을 제공한다. 상기 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법은 다수개의 반도체 칩들이 형성된 웨이퍼의 상면에서의 검사면적을 결정하는 단계와, 상기 결정된 검사면적 내에 위치된 상기 반도체 칩들의 상면에 존재되는 이물질들을 종류별로 검출하는 단계와, 상기 이물질들을 상기 종류별로 그룹핑하여 그 수준들을 개별적으로 평가하는 단계를 포함한다.

Description

웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법{CONNECTION NORMALIZATION METHOD OF DEFECT DENSITY AND YIELD BY WAFER PARTICLE TESTING METHOD}

도 1은 본 발명의 웨이퍼 이물질 검사방법을 보여주는 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사면적이 결정되는 것을 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따는 이물질 종류별에 따른 수준을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼를 검사하는 경우에, 웨이퍼상에 잔존되는 이물질들을 종류별로 그룹핑하여 그 빈도를 산출하여 이를 표준화하고 이에 따라 수율에 주영향을 미치는 이물질을 용이하게 검출할 수 있는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 확산공정, 증착공정, 노광공정, 식 각공정 및 이온주입공정 등의 다수의 단위공정들이 순차적 또는 선택적으로 반복되어 이루어짐으로써 제조된다.

이러한 과정에서 실질적으로 웨이퍼 상에는 먼지등과 같은 이물질이 존재되는 경우가 빈번하게 발생된다. 이러한 이물질이 웨이퍼 상에 형성된 다수개의 반도체 소자들의 상면에 발생되면, 종국에는 반도체 소자의 불량이 발생될 수 있는 가능성이 높다.

또한, 상기와 같이 웨이퍼 상에 형성되는 이물질의 종류는 다양하다. 즉, 웨이퍼 상에 형성되는 먼지 또는 스크레치일 수도 있고 물방울과 같은 이물질 일 수도 있다.

따라서, 근래에는 상기와 같이 반도체 소자의 불량을 초래하는 이물질들을 검출하기 위한 웨이퍼 이물질 검사방법이 개발되고 있다.

예를 들자면, 반도체 칩들이 그 상면에 형성된 웨이퍼를 측정 스테이지에 안착시키고, 안착된 웨이퍼의 상면에서 이물질 검사장치를 통하여 웨이퍼 상면의 이물질을 검사한다.

이때, 종래의 심플로직에 따른 검사방법에 있어서, 웨이퍼 검사장치는 준비된 웨이퍼의 상면의 일부분을 검사면적으로 채택한다. 이어, 상기 검사면적에 해당되는 웨이퍼 상면에서 검출된 이물질의 개수를 검출한다. 예를 들어 상기 검출되는 이물질의 개수가 1000개라고 가정한다. 이때, 상기 검사장치는 상기 1000개의 이물질들 중에 100개를 리뷰로 취하여 검사한다. 만일, 상기 리뷰로 취하여진 100개의 이물질들 중에 반도체 소자의 불량이 발생된 칩상에 발생된 주요한 이물질의 수가 10개가 검출되었다고 한다면, 종국에는 100개의 주요한 이물질의 개수가 100개가 되었다고 추정한다.

그러나, 상기와 같이 검사면적을 상기 웨이퍼의 일부분만을 취하여 상기와 같이 이물질을 검사하는 경우에, 주요한 이물질이 웨이퍼 상에 어느 특정 부위에 밀집되어 있는 경우에는 이를 정확하게 검사하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 한 개의 반도체 소자 상면에 주요한 불량 요인을 제공하는 이물질이 여러개가 있을 수도 있으므로 이러한 이물질의 종류별로 파악할 수 없는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1목적은 다수개의 반도체 칩이 형성되는 웨이퍼를 대상으로 이물질 검사를 행할 경우에, 불량 반도체 칩에 형성되는 이물질들을 종류별로 그룹핑을 함에 있어 수율과의 연계성에 대한 정확도를 향상시킬 수 있는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 제 2목적은 웨이퍼 상의 검사면적을 자유롭게 설정함과 아울러 불량이 발생되는 반도체 칩에 주요한 영향을 미친 이물질을 용이하게 구분하고 이를 검출할 수 있는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 제 3목적은 불량 반도체 칩에 주요한 영향을 미친 이물질을 검출하여 랏 단위의 웨이퍼들의 수율을 파악할 수 있고, 이에 따른 불량문제를 해결할 수 있는 웨이퍼 이물질 검사방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법을 제공한다.

상기 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법은 다수개의 반도체 칩들이 형성된 웨이퍼의 상면에서의 검사면적을 결정하는 단계와; 상기 결정된 검사면적 내에 위치된 상기 반도체 칩들의 상면에 존재되는 이물질들을 종류별로 검출하는 단계; 및 상기 이물질들을 상기 종류별로 그룹핑하여 그 수준들을 개별적으로 평가하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 웨이퍼의 검사면적은 상기 웨이퍼의 상면 전체 면적보다 크거나 작은 것이 바람직하다.

그리고, 상기 웨이퍼의 검사면적이 상기 웨이퍼의 상면 전체 면적인 경우에, 상기 검사면적은 일정 매수의 랏(lot) 단위의 웨이퍼들을 대표하는 검사면적인 것이 바람직하다.

또한, 상기 수준들이 평가된 이물질 그룹들 중에 그 수준이 상대적으로 가장 높은 그룹을 선택하여, 상기 선택된 그룹을 주요한 이물질 그룹으로 규정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이물질들을 종류별로 검출하는 것은 상기 이물질들의 종류별에 해당되는 정상 반도체 칩의 비율을 상기 검사면적으로 나눈 제 1값과 비례되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 종류별로 검출되는 이물질들의 검출 개수값은 상기 제 1값을 -ln을 취하여 계산되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 정상 반도체 칩의 비율은 상기 검사면적에 해당되는 반도체 칩들의 개수에서 불량이 발생된 반도체 칩의 개수를 뺀 값을 상기 검사면적에 해당되는 상기 반도체 칩들의 개수로 나눈 값과 비례되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 따르는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법을 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 웨이퍼 이물질 검사방법을 보여주는 흐름도이다. 도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사면적이 결정되는 것을 보여주는 도면이다. 도 3은 본 발명에 따는 이물질 종류별에 따른 수준을 나타내는 그래프이다.

본 발명의 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법은 상기 웨이퍼 이물질 검사방법은 다수개의 반도체 칩들이 형성된 웨이퍼(W)의 상면에서의 검사면적을 결정하는 단계(S200)와, 상기 결정된 검사면적(A) 내에 위치된 상기 반도체 칩들의 상면에 존재되는 이물질들을 종류별로 검출하는 단계(S300, S400) 및 상기 이물질들을 상기 종류별로 그룹핑하여 그 수준들을 개별적으로 평가하는 단계(S500,S600,S700)를 포함한다.

여기서, 상기 웨이퍼(W)의 검사면적(A)은 상기 웨이퍼(W)의 상면 전체 면적보다 크거나 작은 것이 바람직하다.

그리고, 상기 웨이퍼(W)의 검사면적(A)이 상기 웨이퍼(W)의 상면 전체 면적 인 경우에, 상기 검사면적(A)은 일정 매수의 랏(lot) 단위의 웨이퍼들(W)을 대표하는 검사면적(A)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 수준들이 평가된 이물질 그룹들 중에 그 수준이 상대적으로 가장 높은 그룹을 선택하여, 상기 선택된 그룹을 주요한 이물질 그룹으로 규정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이물질들을 종류별로 검출하는 것은 상기 이물질들의 종류별에 해당되는 정상 반도체 칩의 비율을 상기 검사면적으로 나눈 제 1값과 비례되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 종류별로 검출되는 이물질들의 검출 개수값은 상기 제 1값을 -ln을 취하여 계산되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 정상 반도체 칩의 비율은 상기 검사면적(A)에 해당되는 반도체 칩들의 개수(all chip)에서 불량이 발생된 반도체 칩의 개수(bad chip)를 뺀 값을 상기 검사면적(A)에 해당되는 상기 반도체 칩들(all chip)의 개수로 나눈 값과 비례되는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명에서 다루고 자는 이물질은 웨이퍼(W) 상에 발생되어 반도체 칩의 불량을 유발시키는 디펙트(defect)라 하고, 상기 본 발명의 이물질 검사방법을 좀 더 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2를 참조로 하면, 먼저, 본 발명의 웨이퍼 이물질 검사방법은 이물질을 검사하고자 하는 검사면적(A)을 결정한다.

즉, 상기 검사면적(A)이 웨이퍼(W)의 한매를 대표하는지 또는 랏단위의 다수 매의 웨이퍼들(W)을 대표하는 면적인지를 구분한다(S100).

따라서, 상기 검사면적(A)이 웨이퍼(W) 한매를 대표하는 면적인 경우에는 상기 웨이퍼(W)의 상면 전체면적과 크거나 작을 수 있다. 여기서는 상기 검사면적(A)이 웨이퍼의 상면 전면을 채택하는 경우를 예로 들어 설명한다.

이와 같이 상기 검사면적(A)이 구분되면, 상기와 같이 웨이퍼(A) 전체면적을 선택하는 검사면적 결정단계를 거친다(S200).

이어, 상기 검사면적(A)의 영역내에 존재하는 반도체 칩들의 GCR을 계산한다(S300). 상기 GCR은 Good Chip Rate로써 제1값이라 하고, 검사면적(A)에 포함되는 칩들을 all chip으로, 이물질이 반도체 칩의 상면에 존재하는 경우에도 정상적으로 작동되는 칩과 이물질이 존재하지 않는 칩은 정상칩으로, 반도체 상면에 이물질이 존재되고 정상적으로 작동되지 않는 칩을 불량칩(bad chip)으로 정의하면, 상기 GCR은 다음과 같은 식(1)으로 구하여질 수 있다.

GCR = (all chip - bad chip)/all chip ....................(1)

이와 같이 상기 GCR이 결정되면, 세부적인 GCR, 즉 이물질 종류별에 따른 GCR을 계산한다. 즉, 예를 들어 이물질의 종류가 도 3에 도시된 바와 같이 a,b,c,d,..,j가 있다고 가정한다면, 상기 bad chip은 각각의 이물질 종류에 따른 bad chip의 개수가 검출될 수 있다.

따라서, a 종류의 이물질이 존재하는 검사면적 내의 GCR을 계산하면, 다음의 식(2)을 이용할 수 있다.

GCR<a> = (all chip - bad chip<a>)/all chip ....................(1')

여기서, GCR<a>은 a 이물질이 존재하는 GCR이고, bad chip<a>은 a 이물질이 존재하는 bad chip의 수이다.

이와 같은 방법으로 나머지의 이물질의 종류인 b 내지 j 이물질에 해당되는 GCR을 각각 계산할 수 있다(S310).

이어, 상기와 같이 이물질의 종류별에 따라서 계산된 GCR은 하기의 식에 대입되고, 이에 따라 이물질 종류별에 따른 수준이 계산되어 질 수 있다. 즉, 상기 그룹핑된 이물질들을 종류별로 수준을 평가할 수 있다.

Do = -ln(GCR)/A................................................(2)

예를 들어 a 이물질의 수준(Doa)을 계산할 경우는,

Do<a>= -ln(GCR<a>)/A...........................................(2')

로 계산할 수 있다. 여기서, Do<a>는 a 이물질의 수준이며, GCR<a>는 a 이물질의 GCR값이다.

이와 같이 계산되어진 이물질 종류별에 따른 Do는 도 3에 도시된 바와 같이, Doa, Dob,...., Doj 값으로 계산된다(S400).

즉, 이물질 종류별에 따라서 그룹핑되는 것이다.

이와 같이 그룹핑되어진 Do는 도 3에 도시된 바와 같이 이물질 종류별에 따라서 그래프화될 수 있다.

도 3을 참조로 하면, 검사면적 A인 경우에 그 검사면적(A)의 내에서 계산되어진 이물질 종류별에 따른 Do값을 볼 수 있다. 즉, 이물질 종류별로 그룹핑되는 것이다(S500).

따라서, 검사면적(A) 영역내에서 반도체 칩에 가장 많이 존재되고 불량칩 발생률에 주요한 영향을 미친 인자는 Doj라고 할 수 있다(S600). 예컨대, 상기 이물질 종류 j가 스크레치라고 한다면, 검사면적(A) 내에서 반도체 칩 불량률에 주요한 영향을 미친 요인은 스크레치인 것이다. 즉, 상기 그룹핑된 이물질들의 수준을 평가할 수 있다.

이에 따라 소정의 공정을 마친 웨이퍼(W)의 전체면적에서 그 해당 웨이퍼(W)는 스크레치에 의하여 반도체 칩의 불량이 발생될 확률이 높은 것이라고 판단할 수 있다. 즉, 주요한 이물질의 그룹을 결정할 수 있다. 여기서는 j 이물질의 그룹이 주요한 요인인 것이다(S700). 즉, 상기 이물질 그룹들 중에 주요한 이물질 그룹을 결정할 수 있다.

한편, 도 1을 참조로 하면, 검사면적(A)이 다수매의 웨이퍼(W)를 대표하는 경우에는 랏 단위의 검사면적이 결정된다(S110,S120).

예를 들어, 25매 단위로 적재된 웨이퍼들(W)을 대표하는 하나의 웨이퍼(W)를 인출하고, 인출된 웨이퍼(W)의 상면의 전체 또는 그 이하의 면적을 선택하여 검사면적(A)을 결정할 수 있다(S120).

이후에, 이물질 종류별에 따른 그룹핑 및 주요한 이물질 그룹을 결정하는 방법은 상기와 동일하기 때문에 이하에서는 생략하기로 한다. 그러나, 랏단위의 웨이퍼들(W) 중 하나의 웨이퍼(W)를 선택하는 경우에 상기 검사면적(A)은 상기 웨이퍼(W)의 전체면적이 결정되어야 하는 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다수개의 반도체 칩이 형성되는 웨이퍼를 대상으로 이물질 검사를 행할 경우에, 불량 반도체 칩에 형성되는 이물질들을 종류별로 그룹핑함을 통하여 수율과의 연계성에 대한 정확도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 웨이퍼 상의 검사면적을 자유롭게 설정함을 통하여, 웨이퍼 한매를 대표하는 이물질을 검사할 것인지 또는 랏 단위의 웨이퍼들을 대표하는 이물질을 검사할 것인지에 대한 선택을 자유롭게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 웨이퍼 한매 또는 랏 단위의 웨이퍼들의 반도체 칩의 불량에 주요한 영향을 미친 이물질을 용이하게 구분하고 이를 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기와 같은 효과를 통하여 관리모드에 주요한 불량을 일으키는 이물질 정보를 입력할 수 있게 하여 향후에 동일한 공정이 이루어지는 웨이퍼들을 검사하는 경우에 이에 대한 반도체 칩들의 불량률을 저감하는데 용이한 정보로 사용할 수 있게 하는 효과도 있다.

Claims (7)

1. 다수개의 반도체 칩들이 형성된 웨이퍼의 상면에서의 검사면적을 결정하는 단계;

   상기 결정된 검사면적 내에 위치된 상기 반도체 칩들의 상면에 존재되는 이물질들을 종류별로 검출하는 단계; 및

   상기 이물질들을 상기 종류별로 그룹핑하여 그 수준들을 개별적으로 평가하는 단계;를 포함하는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 웨이퍼의 검사면적은 상기 웨이퍼의 상면 전체 면적보다 크거나 작은 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 웨이퍼의 검사면적이 상기 웨이퍼의 상면 전체 면적인 경우에, 상기 검사면적은 일정 매수의 랏(lot) 단위의 웨이퍼들을 대표하는 검사면적인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 수준들이 평가된 이물질 그룹들 중에 그 수준이 상대적으로 가장 높은 그룹을 선택하여, 상기 선택된 그룹을 주요한 이물질 그룹으로 규정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 이물질들을 종류별로 검출하는 것은 상기 이물질들의 종류별에 해당되는 정상 반도체 칩의 비율을 상기 검사면적으로 나눈 제 1값과 비례되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 종류별로 검출되는 이물질들의 검출 개수값은 상기 제 1값을 -ln을 취하여 계산되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 정상 반도체 칩의 비율은 상기 검사면적에 해당되는 반도체 칩들의 개 수에서 불량이 발생된 반도체 칩의 개수를 뺀 값을 상기 검사면적에 해당되는 상기 반도체 칩들의 개수로 나눈 값과 비례되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 이물질 검사방법을 통한 디펙 덴시티와 수율과의 연계성 표준화 방법.

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