KR20100077808A - Probe conditioning system in apparatus for measuring sheet resistance - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A probe conditioning system in a device for measuring sheet resistance is provided to improve measuring accuracy and equipment operation ratio by automatically performing a probe conditioning work. CONSTITUTION: A probe conditioning system in a device for measuring sheet resistance is composed as follows. A wafer stage(100) places a wafer and changes the position of the wafer. A probe(20) with multiple needles measures voltage by being in contact with the wafer. A prove driving shaft(30) powers the probe up and down. A circular-shaped conditioning plate(40) is inserted into the center surface of the wafer stage.

Description

면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템{Probe conditioning system in apparatus for measuring sheet resistance}Probe conditioning system in apparatus for measuring sheet resistance

본 발명은 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조 공정에서 웨이퍼에 형성된 박막의 면저항을 측정하는 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a probe conditioning system of a sheet resistance measuring device, and more particularly, to a probe conditioning system of a sheet resistance measuring device for measuring sheet resistance of a thin film formed on a wafer in a semiconductor manufacturing process.

일반적으로 저항 R은 다음 식과 같이 표현된다. 여기서 단면적은 s(두께t×폭w)을, 길이는 ℓ을, 박막의 비저항(specific resistance)은 ρ을 각각 나타낸다.In general, the resistance R is expressed by the following equation. Here, the cross-sectional area represents s (thickness t x width w), the length represents l, and the specific resistance of the thin film represents p.

R = ρ·ℓ/(t·w)R = ρ · l / (t · w)

이때, Rs = ρ/t라고 하면, 위 식은 다음과 같이 표현될 수 있다.In this case, if R s = ρ / t, the above equation can be expressed as follows.

R = Rs(ℓ/w)R = R s (ℓ / w)

여기서 Rs를 면저항(sheet resistance; Rs)이라 하며, 주로 면저항은 반도체 소자 등의 설계에서 박막면의 도전성을 말할 때 사용되는 용어로 저항 R을 (ℓ/w), 즉 단위 면적인 스퀘어로 나눈 값이므로 단위로는 [Ω/sq]를 사용한다.Here, R s is called sheet resistance (R s ). In general, sheet resistance is a term used to refer to the conductivity of a thin film surface in the design of a semiconductor device, and so on. Since the value is divided, [Ω / sq] is used as a unit.

통상적으로 반도체 제조공정에서 측정하고자 하는 박막이 형성된 웨이퍼는 면저항 측정장비를 이용하여 상기 박막의 면저항을 측정한다.In general, a wafer on which a thin film to be measured in a semiconductor manufacturing process is formed is measured using sheet resistance measuring equipment.

도 1은 면저항을 측정하는 원리를 도시한 개략도이고, 도 2는 종래의 면저항 측정장비의 개략적인 구성을 도시한 사시도이고, 도 3은 종래의 프로브 컨디셔닝 작업을 보여주는 사시도이다.1 is a schematic diagram showing the principle of measuring the sheet resistance, Figure 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional sheet resistance measuring equipment, Figure 3 is a perspective view showing a conventional probe conditioning operation.

종래의 면저항 측정장비는 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(50)가 안착되고 전후 좌우 및 회전 구동하는 웨이퍼 스테이지(wafer stage)(10)와, 웨이퍼 스테이지(10)의 상부에 설치되어 상하 구동하게 되어 웨이퍼(50)의 표면과 접촉하는 프로브(20)와, 상기 프로브(20)를 상하 구동시키는 프로브 구동축(30)으로 이루어진다.In the conventional sheet resistance measuring apparatus, as shown in FIG. 2, a wafer stage 10 on which the wafer 50 is seated, and is driven on the front, rear, left, and right sides of the wafer stage 10, and is installed on the wafer stage 10. The probe is driven up and down to be in contact with the surface of the wafer 50, and the probe drive shaft 30 for driving the probe 20 up and down.

이때 상기 웨이퍼 스테이지(10)의 상면에는 진공라인(도시되지 않음)이 형성되어, 상면에 안착된 웨이퍼(50)를 고정한다.At this time, a vacuum line (not shown) is formed on the upper surface of the wafer stage 10 to fix the wafer 50 seated on the upper surface.

상기 프로브(20)는 복수개의 프로브 니들(21)을 가지며 상기 웨이퍼(50)에 접촉되어 전류를 공급하고 전압을 측정가능하도록 구성된 것이다. 즉 피측정 웨이퍼(50)의 표면의 저항을 측정하기 위하여 면저항 측정장비는 도 1에 도시한 바와 같이 포 포인트 프로브(FOUR-POINT PROBE) 방식에 의하여 2개의 외측 프로브 니들(needle)은 정 전류원에 연결되고, 2개의 내측 프로브 니들은 전압계에 연결된다. The probe 20 has a plurality of probe needles 21 and is configured to be in contact with the wafer 50 to supply a current and to measure a voltage. In other words, in order to measure the resistance of the surface of the wafer 50 to be measured, the sheet resistance measuring apparatus uses two four-point probes as shown in FIG. 1 to connect two outer probe needles to a constant current source. The two inner probe needles are connected to the voltmeter.

따라서 첨부된 동작중에 일정한 전류가 외측 프로브의 사이로 흐르고, 이때 발생하는 전압차가 내측 프로브 니들에 의해 측정된다. 측정된 전압-전류 관계는 프로브 사이의 저항과 물질의 비저항에 의존한다. 측정하고자 하는 웨이퍼 내에서 한 포인트에서 측정이 완료되면 다른 포인트로 이동하여 측정한다. Therefore, a constant current flows between the outer probes during the attached operation, and the voltage difference generated at this time is measured by the inner probe needles. The measured voltage-current relationship depends on the resistance between the probes and the resistivity of the material. When the measurement is completed at one point in the wafer to be measured, the measurement moves to another point.

이러한 직접 접촉식 측정방법에 의해 프로브는 여러가지 박막에 의해 오염되고, 이러한 현상이 누적되어 프로브과 피측정 박막표면의 접촉성을 저하시켜 장비의 에러 발생 및 측정 정확도를 저하시키는 원인이 되고 있다.By the direct contact measurement method, the probe is contaminated by various thin films, and this phenomenon accumulates, causing the contact between the probe and the surface of the thin film to be measured to decrease the error of the equipment and the measurement accuracy.

상술한 문제를 해결하기 위해 첨부된 도 3에 도시한 바와 같은 세라믹 플래이트(Ceramic plate)(60)를 주기적으로 사람의 손으로 웨이퍼 스테이지(10) 위에 적재시킨 후 프로브(20)의 상하 구동과 웨이퍼 스테이지(10)의 회전을 반복실시 하는 방법으로 프로브 컨디셔닝(Probe conditioning) 작업을 수행하게 된다. In order to solve the above-mentioned problem, the ceramic plate 60 as shown in FIG. 3 attached to the wafer stage 10 is periodically loaded by a human hand, and then vertical driving of the probe 20 and the wafer are performed. Probe conditioning is performed by repeating the rotation of the stage 10.

그러나 상기 프로브 컨디셔닝 작업을 위하여 별도의 장비 조치를 위한 다운(down)이 발생하고, 가벼운 충격에도 쉽게 파손되는 세라믹 플래이트 및 프로브의 손상(damage)으로 인해 교체 비용이 증가하는 문제점이 있다.However, there is a problem in that a down cost is generated for a separate equipment measure for the probe conditioning operation, and the replacement cost is increased due to the damage of the ceramic plate and the probe, which are easily broken even in a light impact.

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 면저항 측정장비에서 보다 효율적이고 간편한 방법으로 프로브 컨디셔닝 작업이 가능하고 프로브를 보호함으로써 측정 정확도(Accuracy)와 장비 가동률을 향상시킬 수 있는 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the surface resistance measurement can be improved in the surface resistance measuring instrument by more efficient and simple way to probe and protect the probe to improve the measurement accuracy (Accuracy) and equipment operation rate Its purpose is to provide a probe conditioning system for the equipment.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템은 피측정용 웨이퍼가 안착되고 상기 웨이퍼의 위치를 변경하는 웨이퍼 스테이지; 복수개의 프로브 니들을 가지며 상기 웨이퍼에 접촉되어 전류를 공급하고 전압을 측정가능하도록 하는 프로브; 상기 프로브을 상하 구동시키는 프로브 구동축; 및 상기 웨이퍼 스테이지의 중앙 표면에 삽입되어 형성된 원판 형상의 컨디셔닝 플래이트;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Probe conditioning system of the sheet resistance measuring apparatus of the present invention for realizing the object as described above is a wafer stage for seating the wafer to be measured and to change the position of the wafer; A probe having a plurality of probe needles in contact with the wafer to supply current and to measure voltage; A probe drive shaft for driving the probe up and down; And a disk-shaped conditioning plate inserted into and formed on the central surface of the wafer stage.

또한, 상기 컨디셔닝 플래이트는 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the conditioning plate is characterized in that made of a ceramic material.

또한, 상기 컨디셔닝 플래이트는 90 ~ 100㎜의 직경과 1 ~ 3㎜의 두께로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the conditioning plate is characterized in that formed in a diameter of 90 ~ 100mm and a thickness of 1 ~ 3mm.

본 발명에 따른 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템에 의하면 웨이퍼 스테이지의 표면에 컨디셔닝 플래이트를 구비하고 자동으로 프로브 컨디셔닝 작업을 수행함으로써 측정 정확도와 장비 가동률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. According to the probe conditioning system of the sheet resistance measuring apparatus according to the present invention, there is an effect of improving measurement accuracy and equipment utilization rate by providing a conditioning plate on the surface of the wafer stage and automatically performing probe conditioning.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템을 설명하기 위한 개략도이고, 도 5는 종래의 프로브 컨디셔닝 작업을 보여주는 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템을 사용하는 프로브 컨디셔닝 작업을 보여주는 흐름도이다.4 is a schematic diagram illustrating a probe conditioning system of a sheet resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a flowchart illustrating a conventional probe conditioning operation, and FIG. 6 is a sheet resistance according to an embodiment of the present invention. This is a flow chart showing the probe conditioning operation using the probe conditioning system of the measuring instrument.

첨부된 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템은 웨이퍼 스테이지(100), 프로브(20), 프로브 구동축 (30) 및 컨디셔닝 플래이트(40)를 포함하여 이루어져 있다.As shown in FIG. 4, the probe conditioning system of the sheet resistance measuring apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention includes a wafer stage 100, a probe 20, a probe driving shaft 30, and a conditioning plate 40. consist of.

상기 웨이퍼 스테이지(100)는 피측정용 웨이퍼(50)가 상부에 안착되고 상기 웨이퍼(50)의 위치를 변경할 수 있도록 구성된 것이다. The wafer stage 100 is configured to allow the wafer 50 to be measured to be seated thereon and to change the position of the wafer 50.

상기 프로브(20)는 복수개의 프로브 니들(21)을 가지며 상기 웨이퍼(50)에 접촉되어 전류를 공급하고 전압을 측정가능하도록 구성된 것이다. The probe 20 has a plurality of probe needles 21 and is configured to be in contact with the wafer 50 to supply a current and to measure a voltage.

상기 프로브 구동축(30)은 상기 프로브(20)를 상하 구동하도록 구성된 것이다. The probe drive shaft 30 is configured to drive the probe 20 up and down.

상기 컨디셔닝 플래이트(40)는 상기 웨이퍼 스테이지(100)의 중앙 표면에 삽입되어 형성된 원판 형상으로 이루어진 것이다. The conditioning plate 40 is formed in a disc shape formed by being inserted into the center surface of the wafer stage 100.

여기서 상기 컨디셔닝 플래이트(40)는 세라믹(ceramic) 재질로 이루어진 것이 바람직하고, 또한 상기 컨디셔닝 플래이트(40)는 90 ~ 100㎜의 직경과 1 ~ 3㎜의 두께로 형성된 것이 바람직하다. Here, the conditioning plate 40 is preferably made of a ceramic material, and the conditioning plate 40 is preferably formed with a diameter of 90 to 100 mm and a thickness of 1 to 3 mm.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템에 의하면 상기 웨이퍼 스테이지의 중앙 표면에 삽입되어 형성된 컨디셔닝 플래이트를 구비하여 프로브 컨디셔닝 작업을 간소화할 수 있는 것이다.Therefore, according to the probe conditioning system of the sheet resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, the conditioning plate may be simplified by including a conditioning plate inserted into the center surface of the wafer stage.

뿐만 아니라 종래 작업자의 실수로 파손되기 쉬운 프로브를 후술되는 작업 절차에 의하여 자동으로 실시함에 따라 프로브의 파손과 측정 정확도 저해 요인을 완전히 배제할 수 있는 것이다.In addition, it is possible to completely eliminate the damage of the probe and the deterioration of the measurement accuracy by automatically performing the probe which is easily broken by a conventional operator according to the operation procedure described below.

첨부된 도 5에 도시한 바와 같이 종래의 프로브 컨디셔닝 작업은 먼저, 작업자에 의하여 보관함에 보관된 세라믹 플래이트가 면저항 측정장비의 웨이퍼 스테이지에 로딩(loading)되는 작업이 수행된다.As shown in FIG. 5, the conventional probe conditioning operation is performed by first loading a ceramic plate stored in a storage box by an operator on a wafer stage of a sheet resistance measuring apparatus.

이후 면저항 측정장비에 미리 입력된 프로브 컨디셔닝 레시피(recipe)를 수행하고나서 작업자에 의하여 다시 세라믹 플래이트가 면저항 측정장비의 웨이퍼 스테이지로부터 언로딩(unloading)되는 작업이 수행된다.Then, after performing a probe conditioning recipe previously input to the sheet resistance measuring apparatus, an operation of unloading the ceramic plate from the wafer stage of the sheet resistance measuring apparatus is performed by an operator.

그리고나서 면저항 측정장비의 정상여부를 확인하고 상기 세라믹 플래이트를 다시 보관함에 보관하는 것으로써 종래의 프로브 컨디셔닝 작업을 완료하는 것이다.Then, by checking the normality of the sheet resistance measuring equipment and storing the ceramic plate in the storage box again, the conventional probe conditioning operation is completed.

그러나 본 발명의 일실시예에 따른 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템에 의하면 첨부된 도 6에 도시한 바와 같이 단순히 면저항 측정장비에 미리 입력된 프로브 컨디셔닝 레시피를 수행하고나서 면저항 측정장비의 정상여부를 확인하는 것만으로 종래의 프로브 컨디셔닝 작업을 대체할 수 있는 것이다.However, according to the probe conditioning system of the sheet resistance measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. Simply by replacing the conventional probe conditioning operation.

따라서 종래의 프로브 컨디셔닝 작업을 위하여 세라믹 플래이트의 이동 및 작업자의 손이 불필요하고, 또한 통상적인 웨이퍼의 측정과 동일한 작업으로 레시피를 선택하여 실행시킴으로써 간단하게 프로브 컨디셔닝 작업을 완료할 수 있는 것이다. Therefore, the movement of the ceramic plate and the operator's hand are unnecessary for the conventional probe conditioning operation, and the probe conditioning operation can be completed simply by selecting and executing the recipe in the same operation as the measurement of the conventional wafer.

본 발명은 전술한 실시 예에 한정되지 아니하고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명한 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be practiced in various ways within the scope not departing from the technical gist of the present invention. It is.

도 1은 면저항을 측정하는 원리를 도시한 개략도,1 is a schematic diagram showing the principle of measuring the sheet resistance,

도 2는 종래의 면저항 측정장비의 개략적인 구성을 도시한 사시도,Figure 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional sheet resistance measuring equipment,

도 3은 종래의 프로브 컨디셔닝 작업을 보여주는 사시도,3 is a perspective view showing a conventional probe conditioning operation,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템을 설명하기 위한 개략도,Figure 4 is a schematic diagram for explaining a probe conditioning system of the sheet resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 5는 종래의 프로브 컨디셔닝 작업을 보여주는 흐름도,5 is a flowchart showing a conventional probe conditioning operation;

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템을 사용하는 프로브 컨디셔닝 작업을 보여주는 흐름도.Figure 6 is a flow chart showing a probe conditioning operation using the probe conditioning system of the sheet resistance measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10, 100 : 웨이퍼 스테이지 20 : 프로브10, 100: wafer stage 20: probe

30 : 프로브 구동축 40 : 컨디셔닝 플래이트30: probe drive shaft 40: conditioning plate

50 : 웨이퍼 60 : 세라믹 플래이트50 wafer 60 ceramic plate

21 : 프로브 니들21: probe needle

Claims (3)

피측정용 웨이퍼가 안착되고 상기 웨이퍼의 위치를 변경하는 웨이퍼 스테이지; 복수개의 프로브 니들을 가지며 상기 웨이퍼에 접촉되어 전류를 공급하고 전압을 측정가능하도록 하는 프로브; 상기 프로브을 상하 구동시키는 프로브 구동축; 및 상기 웨이퍼 스테이지의 중앙 표면에 삽입되어 형성된 원판 형상의 컨디셔닝 플래이트;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템.A wafer stage on which a wafer to be measured is placed and which changes a position of the wafer; A probe having a plurality of probe needles in contact with the wafer to supply current and to measure voltage; A probe drive shaft for driving the probe up and down; And a disk-shaped conditioning plate inserted into and formed on the center surface of the wafer stage. 제1항에 있어서, 상기 컨디셔닝 플래이트는 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템.The probe conditioning system of claim 1, wherein the conditioning plate is made of a ceramic material. 제1항에 있어서, 상기 컨디셔닝 플래이트는 90 ~ 100㎜의 직경과 1 ~ 3㎜의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 면저항 측정장비의 프로브 컨디셔닝 시스템.The probe conditioning system of claim 1, wherein the conditioning plate has a diameter of 90 to 100 mm and a thickness of 1 to 3 mm.
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