KR20190052993A - 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치 및 그 방법 - Google Patents

온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치는 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서로 레이저 빔을 출력하여 각 온도 센서가 특정 온도가 되도록 가열하고, 각 온도 센서의 온도를 측정한 후, 측정된 온도 값과 기준값의 편차에 따라 교정 값을 산출한다. 온도 측정 웨이퍼 센서를 검사하기 위한 가열 수단으로 레이저 빔을 사용하므로 간단하고 정확한 검사가 가능해진다. 또한, 실제 반도체 제조 공정에서 잘못된 웨이퍼 온도 검사에 따른 생산 수율 감소 등 여러 문제점을 막을 수 있어 공정의 신뢰도를 높게 유지할 수 있다.

Description

온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Calibrating Temperature Measuring Wafer Senser}
본 발명은 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 공정 장비의 쳄버 내 온도를 측정하기 위해 사용되는 웨이퍼 센서를 교정하여 신뢰성을 향상시키기 위한 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치와 그 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 웨이퍼는 서셉터 상에 놓인 상태에서 서셉터로부터 열을 전달받아 가열된다.
이때 서셉터에서 웨이퍼로 열이 전도되는 과정에서 열 손실이 발생되므로 서셉터와 웨이퍼 사이에 온도 차이가 나게 된다. 예컨대, 서셉터의 온도를 1000℃로 설정하더라도 웨이퍼의 실제 온도는 이보다 못할 수 있다. 따라서 웨이퍼의 실제 온도를 정확히 파악할 필요가 있다.
뿐만 아니라 웨이퍼 내에서의 온도 균일성이 떨어지면 부분별로 공정조건이 달라지는 결과가 되어 공정 신뢰도 및 생산 수율이 떨어지게 된다. 따라서 웨이퍼의 전 면적에 대한 온도 균일성을 파악하는 것도 매우 중요하다.
한편, 반도체 제조 공정에서 웨이퍼의 온도를 알아보기 위하여 테스트 웨이퍼(온도 측정 웨이퍼 센서)가 사용될 수 있다. 그런데, 온도 측정 웨이퍼 센서는 계속하여 사용됨에 따라 각 온도 센서에 오차가 발생할 수 있다.
온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 온도 센서에 오차가 발생하면 반도체 공정상의 웨이퍼 온도를 정확히 알 수 없고, 온도 측정 웨이퍼 센서를 통한 검사 결과에 의존하여 진행하는 반도체 제조 공정에서 생산 수율이 떨어지는 등 공정의 신뢰도가 떨어진다.
그러므로, 온도 측정 웨이퍼 센서의 상태에 따라, 온도 측정이 정상적으로 이루어질 수 있도록 처리해야 할 필요성이 크다 할 것이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저 빔을 이용하여 편리하고 간단하게 온도 측정 웨이퍼 센서의 상태를 정확히 판단할 수 있는 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서의 온도 측정 편차를 교정할 수 있도록 하여, 반도체 제조 공정의 웨이퍼 온도를 검사하는 과정의 신뢰성을 향상시키는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치는, 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서를 향해 레이저 빔을 출력하기 위한 레이저 출력부; 상기 레이저 출력부가 레이저를 출력하도록 제어하는 레이저 제어부; 및 상기 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서의 온도를 측정하는 검수부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 레이저 제어부는 상기 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서를 특정 온도로 맞추기 위해 설정된 파워로 상기 레이저 출력부를 제어할 수 있다.
상기 레이저 출력부는 상기 온도 측정 웨이퍼 센서의 각 온도 센서와 일대일 대응하여 구비될 수 있다.
상기 검수부는 상기 각 온도 센서의 온도 편차에 따라 상기 각 온도 센서에 대한 교정 값을 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 방법은, 챔버 내에 배치된 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서로 레이저 빔을 출력하는 단계; 상기 각 온도 센서의 온도를 측정하는 단계; 및 상기 각 온도 센서로부터 측정된 온도 값과 기준값의 편차에 따라 교정 값을 산출하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 온도 측정 웨이퍼 센서를 검사하기 위한 가열 수단으로 레이저 빔을 사용하므로 온도 측정 웨이퍼 센서에 배치되어 있는 각 온도 센서를 타겟으로 삼아 정확히 가열할 수 있다.
이에 따라, 간단하고 정확한 검사가 가능해지고, 온도 측정 웨이퍼 센서의 각 온도 센서의 상태에 따른 측정값 교정도 정확히 이루어질 수 있게 된다.
그러므로, 실제 반도체 제조 공정에서 잘못된 웨이퍼 온도 검사에 따른 생산 수율 감소 등을 막을 수 있어 공정의 신뢰도를 높게 유지할 수 있다.
도 1은 온도 측정 웨이퍼 센서에 관한 일 실시예,
도 2는 본 발명에 따른 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치에 관한 일 실시예,
도 3은 검수부에 관한 일 실시예,
도 4는 본 발명에 따른 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 방법에 관한 일 실시예이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 일 실시예로서, 온도 측정 웨이퍼 센서(100)를 위에서 바라본 예를 보인 것이다.
온도 측정 웨이퍼 센서(100)는 적어도 하나의 온도 센서(110), 및 각 온도 센서(110)와 전기적으로 연결된 패드부(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 1에는 일정한 간격을 갖고 9개의 온도 센서(110)가 매트릭스 형태로 배열된 예가 도시되어 있다.
각 온도 센서(110)는 자신이 위치한 곳에서의 웨이퍼 온도를 측정하기 위하여 배치된 것으로서, 반도체 공정 장비에 들어 있는 웨이퍼의 온도가 각 지점에서 실제 몇 도가 되는지를 검사해 보기 위한 것이다.
각 온도 센서(110)는 그 지점에서의 온도를 측정할 수 있는 다양한 기술을 이용하여 구현될 수 있는 것이며, 온도 측정 웨이퍼 센서(100)도 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치(200)에 관한 일 실시예를 보인 것으로서, 레이저 출력부(211), 레이저 제어부(215), 및 검수부(230)를 포함하여 이루어질 수 있다.
온도 측정 웨이퍼 센서(100)는 챔버(50) 내의 플레이트(51) 위에 놓여 고정되며, 온도 측정 웨이퍼 센서(100)는 다양한 방법으로 검수부(230)와 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들자면, 도 1에 도시된 예와 같이 온도 측정 웨이퍼 센서(100)에 하나 이상의 온도 센서(110)가 구비되어 있고, 각 온도 센서(110)와 전기적으로 연결된 패드부(120)가 구비될 수 있다. 그리고 챔버(50) 내의 플레이트(51)에는 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 패드부(120)와 전기적으로 연결될 수 있는 커넥터(도시되지 않음)가 구비될 수 있다.
또한, 검수부(230)는 플레이트(51)에 구비된 커넥터와 전기적으로 연결되도록 구성할 수 있다.
그러면, 검수부(230)는 플레이트(51)에 구비된 커넥터와 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 패드부(120)를 거쳐 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 각 온도 센서(110)와 연결될 수 있다.
레이저 출력부(211)는 온도 측정 웨이퍼 센서(100)에 형성되어 있는 각 온도 센서(110)를 향해 레이저 빔을 출력하는 역할을 수행하며, 지지판(213)에 의해 지지되도록 구성될 수 있다.
레이저 제어부(215)는 레이저 출력부(211)를 제어하여 레이저 빔을 출력하도록 처리한다.
온도 측정 웨이퍼 센서(100)에는 복수 개의 온도 센서(110)가 구비될 수 있는데, 이 경우 레이저 빔을 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 각 온도 센서(110)에 대응시키는 방법은 다양하게 구성될 수 있다.
하나의 예로서, 레이저 출력부(211)가 각 온도 센서(110)에 레이저 빔을 순차적으로 출력하도록 제어하거나, 일정한 순서(레이저 빔 출력 패턴)에 따라 각 온도 센서(110)에 레이저 빔을 출력하도록 구성될 수 있다. 또한, 사용자에 의해 지정된 위치의 온도 센서, 중앙에 위치한 온도 센서, 각 모서리에 위치한 온도 센서 등 선택적으로 레이저 빔을 출력하도록 제어할 수도 있다.
또 다른 예로서, 각 레이저 출력부(211)가 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 각 온도 센서(110)와 일대일 대응하여 구비되도록 구성하여 동시에 모든 온도 센서(110)에 레이저 빔을 출력하도록 구성될 수도 있다. 이 경우 도 1에 도시된 예의 온도 측정 웨이퍼 센서(100)에 대해서는 9개의 레이저 출력부(211)가 각 온도 센서(110)에 대응하여 구비될 것이다.
또한, 레이저 제어부(215)는 온도 측정 웨이퍼 센서(100)에서 각 온도 센서(110)가 위치한 부위를 특정 온도까지 가열하기 위하여 각 레이저 빔의 파워를 조절할 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 정상적인 온도 센서(110)에 특정 파워를 갖는 레이저를 출력하였을 때 몇 도가 되는지를 알고 있다면, 이 온도를 기준값으로 사용하기 위하여 레이저 빔의 파워를 조절할 수 있다.
검수부(230)는 온도 측정 웨이퍼 센서(100)에 형성되어 있는 각 온도 센서(110)의 온도를 측정한다.
위에서 설명한 바와 같이, 검수부(230)는 다양한 방법으로 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 각 온도 센서(110)와 전기적으로 연결되어 각 온도 센서(110)의 온도를 측정할 수 있으므로, 레이저 제어부(215)가 각 온도 센서(110)에 레이저 빔을 출력한 후, 각 온도 센서(110)에 의해 측정된 온도를 확인한다.
검수부(230)에 의해 확인된 각 온도 센서(110)의 측정값은 기준값과 비교됨으로써, 각 온도 센서(110)의 측정 오차를 판단할 수 있게 된다.
도 3은 검수부(230)에 관한 일 실시예를 보인 것으로서, 검수부(230)는 측정부(231), 교정부(232), 및 저장부(233)를 포함하여 이루어질 수 있다.
측정부(231)는 온도 측정 웨이퍼 센서(100)에 형성되어 있는 각 온도 센서(110)의 온도를 측정한다.
그리고, 교정부(232)는 측정부(231)를 통해 측정된 각 온도 센서(110)의 측정값 편차에 따라 각 온도 센서(110)에 대한 교정값을 산출한다.
이때, 교정부(232)는 각 온도 센서의 온도 편차에 따라 복수 개의 온도 센서에 대한 교정 값을 일괄적으로 산출할 수 있다. 즉, 복수 개의 온도 센서 각각에 대한 교정값을 산출함으로써, 한 번에 여러 지점의 온도를 평가할 수 있도록 구성될 수 있다.
교정부(232)를 통해 산출된 교정값은 이후 온도 측정 웨이퍼 센서(100)를 실제 반도체 공정의 웨이퍼 온도를 검사하기 위해 사용할 때, 해당 편차를 상쇄시키기 위해 다양한 방법으로 처리될 수 있다.
그 하나의 예로서 교정부(232)는 산출된 교정값을 디지털 데이터를 저장하고 유지할 수 있는 저장부(233)에 저장할 수 있다.
구체적인 예로서, 레이저 출력부(211)를 통해 레이저 빔을 출력하여 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 각 온도 센서(110)를 x도(기준온도)로 만들고자 시도한 후, 각 온도 센서(110)의 측정값을 확인한 결과 어느 온도 센서의 온도가 'x-1'도 이었다고 가정한다. 그러면, 해당 온도 센서의 오차는 '-1'도 이므로, 이 온도 센서에 대한 교정값은 '+1'로 기록될 수 있다.
이후 이 온도 측정 웨이퍼 센서(100)를 이용하여 테스트를 진행할 때는 해당 온도 센서의 측정값에 '+1'을 실행하여 오차를 상쇄시켜 줌으로써, 이 온도 측정 웨이퍼 센서(100)를 이용한 테스트 과정의 신뢰도를 유지할 수 있게 된다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 방법에 관한 일 실시예를 설명하기로 한다.
신뢰도 검사가 시작되면(411), 먼저 챔버(50) 내에 배치된 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 각 온도 센서(110)로 레이저 빔을 출력한다(412).
이때 온도 측정 웨이퍼 센서(100)에 형성되어 있는 각 온도 센서(110)를 특정 온도로 맞추기 위해 기 설정된 파워로 레이저 빔을 출력할 수 있다.
즉, 정상적인 온도 센서에 특정 파워를 갖는 레이저 빔을 출력하였을 때 해당 온도 센서가 몇 도가 되는지를 알고 있다면, 이 온도를 기준값으로 사용하기 위하여 레이저 빔의 파워를 조절할 수 있다.
이제 온도 측정 웨이퍼 센서(100)에 형성되어 있는 각 온도 센서(110)의 온도를 측정한다(413).
그리고, 각 온도 센서(110)로부터 측정된 온도 값과 기준값의 편차에 따라 교정 값을 산출하고(414), 신뢰도 검사를 종료한다(415).
즉, 단계 413에서 확인된 각 온도 센서(110)의 측정값은 기준값과 비교됨으로써, 각 온도 센서(110)의 측정 오차를 판단할 수 있게 된다.
단계 414에서 산출된 교정 값은 이후 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 사용을 위해 다양한 방법으로 처리될 수 있다. 예를 들자면, 디지털 데이터를 저장하고 유지할 수 있는 매체에 저장해 놓도록 구성될 수 있다.
구체적인 예로서, 레이저 출력부(211)에 의해 레이저 빔을 출력하여 온도 측정 웨이퍼 센서(100)의 각 온도 센서(110)를 기준 온도인 x도로 만들고자 시도한 후, 각 온도 센서(110)의 측정값을 확인한 결과 어느 온도 센서의 온도가 'x-1'도 이었다고 가정한다.
그러면, 이후 이 온도 측정 웨이퍼 센서(100)를 이용하여 테스트를 진행할 때는 해당 온도 센서의 측정값에 '+1'을 실행하여 오차를 상쇄시켜 줌으로써, 이 온도 측정 웨이퍼 센서(100)를 이용한 테스트 과정의 신뢰도를 높게 유지할 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.
50: 챔버 51: 플레이트
100: 온도 측정 웨이퍼 센서 110: 온도 센서
120: 패드부
200: 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치
211: 레이저 출력부 215: 레이저 제어부
230: 검수부 231: 측정부
232: 교정부 233: 저장부

Claims (7)

  1. 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서를 향해 레이저 빔을 출력하기 위한 레이저 출력부;
    상기 레이저 출력부가 레이저를 출력하도록 제어하는 레이저 제어부; 및
    상기 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서의 온도를 측정하는 검수부를 포함하는 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 제어부는 상기 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서를 특정 온도로 맞추기 위해 설정된 파워로 상기 레이저 출력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 출력부는 상기 온도 측정 웨이퍼 센서의 각 온도 센서와 일대일 대응하여 구비되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 검수부는 상기 각 온도 센서의 온도 편차에 따라 상기 각 온도 센서에 대한 교정 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 검수부는 상기 각 온도 센서의 온도 편차에 따라 복수 개의 온도 센서에 대한 교정 값을 일괄적으로 산출하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 장치.
  6. 챔버 내에 배치된 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서로 레이저 빔을 출력하는 단계;
    상기 각 온도 센서의 온도를 측정하는 단계; 및
    상기 각 온도 센서로부터 측정된 온도 값과 기준값의 편차에 따라 교정 값을 산출하는 단계를 포함하는 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 레이저 빔은 상기 온도 측정 웨이퍼 센서에 형성되어 있는 각 온도 센서를 특정 온도로 맞추기 위해 설정된 파워로 출력하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 웨이퍼 센서의 교정 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022129527A1 (de) * 2020-12-18 2022-06-23 Att Advanced Temperature Test Systems Gmbh Modulares wafer-chuck-system

Cited By (1)

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WO2022129527A1 (de) * 2020-12-18 2022-06-23 Att Advanced Temperature Test Systems Gmbh Modulares wafer-chuck-system

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