KR20060002177A - Measuring apparatus of particle in semiconductor manufacturing equipment and measuring method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조를 위한 공정챔버내의 파티클 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 반도체 제조 설비에 레이저 주사부 및 상기 레이저 주사부로부터 주사되는 레이저가 입사되는 레이저 수광부를 장착하여, 챔버내 파티클의 발생을 실시간 모니터링하여 파티클의 밀도 및 크기가 일정 수준 이상으로 증가하면 자동적으로 설비를 홀드시킬 수 있도록 한다. 그 결과, 챔버내 발생되는 파티클로 인한 불량발생을 최소화하여 공정안정화를 이루고 전체적인 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
The present invention relates to an apparatus and method for measuring particles in a process chamber for semiconductor manufacturing. According to the present invention, a laser scanning unit and a laser receiving unit to which a laser beam scanned from the laser scanning unit is incident are mounted on a semiconductor manufacturing facility, and the generation of particles in a chamber is monitored in real time to automatically increase when the density and size of the particles increase above a certain level. To hold the installation. As a result, defects caused by particles generated in the chamber can be minimized, thereby achieving process stability and improving overall productivity.
반도체, 챔버, 파티클, 레이저 라이트 스케터링(LLS)Semiconductor, Chamber, Particle, Laser Light Scattering (LLS)
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 파티클 측정장치를 나타내는 단면구조도이다.1 is a cross-sectional structural view showing a particle measuring apparatus of a semiconductor manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 상기 도 1에 도시되어 있는 파티클 측정장치에 의한 파티클 측정방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.FIG. 2 is a flowchart for explaining a particle measuring method using the particle measuring apparatus shown in FIG. 1.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100: 레이저 주사부 102: 레이저 수광부100: laser scanning unit 102: laser light receiving unit
104: 전극 106: 파티클104: electrode 106: particle
108: 입사광 110: 반사광
108: incident light 110: reflected light
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 라이 트 스케터링(LLS)을 이용하여 공정 챔버내의 파티클을 실시간 모니터링하여 불량발생을 최소화할 수 있도록 하는 반도체 제조 설비의 파티클 측정장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a particle measuring apparatus of a semiconductor manufacturing apparatus and a device for measuring defects by minimizing defects in real time by monitoring particles in a process chamber using laser light scattering (LLS). It relates to a measuring method.
정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 대중화에 따라 반도체 디바이스도 비약적으로 발전하고 있다. 따라서, 그 기능적인 면에 있어서 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력 또한 요구되고 있는 바, 이러한 반도체 디바이스의 제조 기술은 집적도, 신뢰도 및 응답 속도등을 극대화하는 방향으로 연구 개발되고 있다.BACKGROUND With the rapid development of the information communication field and the rapid popularization of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. Therefore, in terms of its functionality, it is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. Therefore, the manufacturing technology of the semiconductor device has been researched and developed in order to maximize integration, reliability and response speed.
이러한 반도체 디바이스의 제조 기술은 크게 반도체 기판 상에 가공막을 형성하는 증착(deposition)공정, 상기 증착공정으로 형성된 가공막 상에 감광막을 도포한 뒤, 마스크를 이용하여 이를 노광한 후 노광되어 패터닝된 상기 감광막을 식각마스크로서 이용하여 상기 반도체 기판상의 가공막을 패터닝 하는 포토리소그래피(photolithography) 공정, 웨이퍼 표면을 일괄적으로 연마하여 단차를 없애는 평탄화(CMP: Chemical Mechanical Polishing)공정등과 같은 여러 단위 공정들로 이루어져 있다.The manufacturing technology of such a semiconductor device is largely a deposition process of forming a processing film on a semiconductor substrate, a photosensitive film is coated on the processing film formed by the deposition process, and then exposed using a mask and then exposed and patterned. Photolithography process for patterning the processed film on the semiconductor substrate using the photoresist as an etch mask, and chemical process polishing (CMP) process to remove the step by polishing the wafer surface collectively. consist of.
상기와 같은 여러 단위 공정들은 통상적으로 파티클(particle)의 개수가 극도로 제한되는 고진공 상태의 챔버내에서 진행되는데, 이러한 미세한 크기의 파티클은 반도체 회로 형성을 방해하거나 회로의 합선, 단선을 유발하는등 반도체 디바이스의 품질 및 수율등에 큰 악영향을 미치고 있다. 특히, 디자인룰이 0.18 미크론 대의 1기가 디램과 같은 초고집적화된 반도체 소자에 있어서는 미세한 크기의 파티 클 또는 화학물 오염의 영향은 기존에 생각할 수 없었던 부문에서도 발생하며, 이를 억제하기 위한 세심한 검토와 주의가 요구되고 있다. 이러한 관점에서 보았을 때, 기존의 초집적화된 반도체 소자를 제조하기 위해 사용되는 반도체 제조설비에 대한 재평가가 이루어져야 하며, 특히 미세한 크기의 파티클 또는 화학물 오염과 같은 환경 요인에 의하여 공정변수를 가질 수 있는 공정 및 반도체설비에 대한 세밀한 검토가 필요하다.Many of these unit processes typically occur in high vacuum chambers in which the number of particles is extremely limited. Such fine particles can interfere with the formation of semiconductor circuits or cause short circuits or short circuits. It greatly affects the quality and yield of semiconductor devices. In particular, in the case of ultra-high density semiconductor devices such as 1 gigabyte DRAM with 0.18 micron design rule, the effects of fine particles or chemical contamination occur in previously unthinkable sectors. Is required. From this point of view, the reassessment of the semiconductor fabrication equipment used to fabricate existing super-integrated semiconductor devices must be re-evaluated, and may have process variables due to environmental factors such as microscopic particles or chemical contamination. A careful review of the process and semiconductor equipment is needed.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 설비에는, 반도체 설비의 내부로 유입될 수 있는 파티클을 차단하기 위하여 여러 종류의 필터가 사용되고 있다. 예컨대, 파티클로 인한 불량발생을 방지하기 위하여 베어(bare) 웨이퍼와 웨이퍼 표면 스캔장비를 이용하여 파티클을 측정하거나, 실제 생산되고 있는 웨이퍼를 샘플링하여 검사하는 방법이 사용되고 있다. 그리고, 국내출원번호 제2000-5111호에 “반도체설비의 오염제거 시스템”이라는 명칭으로 오염원의 효과적인 제거 및 모니터링 방법이 개시되어 있는등 본 분야에서는 이미 이러한 반도체 제조 설비의 파티클 제거를 위한 여러 가지 방법들이 제안되어 실시되고는 있다.In general, various kinds of filters are used in semiconductor equipment for manufacturing semiconductor devices to block particles that may flow into the semiconductor equipment. For example, in order to prevent defects caused by particles, a method of measuring particles using a bare wafer and a wafer surface scanning apparatus or sampling and inspecting a wafer actually produced is used. In addition, in Korean Patent Application No. 2000-5111, "Method of Decontamination System for Semiconductor Equipment" has been disclosed for effective removal and monitoring of pollutant sources. Are proposed and implemented.
일반적으로, 파티클은 특정한 시점에 특정한 원인(폴리머의 이탈, 무빙부위의 마찰등)으로 밀도가 급격히 증가하여 이후 지속적으로 유지되는 경향이 강하므로, 종래의 방법에 의해서는 마지막 파티클 검사이후 불량(파티클의 기준치 초과)이 발견되는 검사 시점사이에 제조된 웨이퍼의 불량발생은 방지할 수 없는 문제점이 있다. 특히, 검사주기가 8시간 내지 24시간 수준으로 길기 때문에 불량발생시 큰 피해를 발생시키게 되며, 이러한 파티클은 결국 반도체 디바이스의 생산성을 급 격히 저하시키는 주된 요인으로서 작용하게 된다.In general, since particles tend to increase rapidly due to a sudden increase in density due to a specific cause (polymer dropout, moving part friction, etc.) at a specific point of time, the particles have a tendency to be maintained after the last particle inspection by the conventional method. Defects of the manufactured wafers between the inspection points where the reference value is exceeded) cannot be prevented. In particular, since the inspection cycle is long, ranging from 8 hours to 24 hours, a large amount of damage is generated when defects occur, and these particles eventually act as a major factor that drastically lowers the productivity of the semiconductor device.
따라서, 본 분야에서는 파티클 발생으로 인한 피해를 단지 최소화할 수 있는 소극적인 의미의 파티클 검출 시스템을 벗어나, 챔버내 발생되는 파티클에 대해 보다 적극적으로 대응하여 반도체 디바이스의 불량을 원천적으로 방지할 수 있도록 하는 진보된 파티클 검출 시스템이 절실히 요구되고 있다.
Therefore, in the field of the present invention, an improvement is made to avoid the defect of the semiconductor device by proactively responding to particles generated in the chamber, out of a passive particle detection system that can only minimize damage caused by particle generation. Particle detection systems are urgently needed.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 반도체 제조 설비의 챔버내 파티클을 보다 효과적으로 모니터링할 수 있는 반도체 제조 설비의 파티클 측정장치 및 그 측정방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a particle measuring apparatus and a measuring method of a semiconductor manufacturing facility that can more effectively monitor the particles in the chamber of the semiconductor manufacturing facility.
본 발명의 다른 목적은, 챔버내 파티클 발생시 즉시 반도체 설비를 홀드시켜 반도체 디바이스의 불량발생을 최소화할 수 있도록 하는 반도체 제조 설비의 파티클 측정장치 및 그 측정방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a particle measuring apparatus and a measuring method of a semiconductor manufacturing facility which can minimize the occurrence of defects in the semiconductor device by holding the semiconductor facility immediately when the particle in the chamber occurs.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 파티클 측정장치는, 반도체 디바이스 제조를 위한 공정이 진행되는 챔버의 일측에 형성되어 있으며, 상기 챔버내로 레이저를 주사하는 레이저 주사부와; 상기 레이저 주사부를 통해 주사된 레이저가 챔버내 부유하는 파티클에 충돌하여 산란/반사된 경우, 상기 레이저의 투과율과 산란/반사되는 비율 및 그 산란/반사 각도를 분석하여 파티클의 밀도 및 크기를 측정하는 레이저 수광부와; 상기 레이저 수광부를 통해 측정된 챔버내 파티클의 밀도/크기를 미리 설정된 기준데이터와 비교 분석하여 반도 체 제조 설비의 가동을 제어하는 설비 홀드 시그날을 송출할 것인가 아니면 그대로 공정을 진행하도록 할 것인가를 제어하는 설비 홀드 시그날 송출부를 포함함을 특징으로 한다.Particle measuring apparatus of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention for achieving the above object is formed on one side of the chamber in which a process for manufacturing a semiconductor device is carried out, the laser scanning unit for scanning a laser into the chamber; When the laser beam scanned through the laser scanner is scattered / reflected by colliding particles floating in the chamber, the density and size of the particles are measured by analyzing the transmittance, the scattered / reflected ratio and the scattering / reflected angle of the laser. A laser receiver; By comparing the density / size of the particles in the chamber measured by the laser receiving unit with a predetermined reference data to control whether to send out the equipment hold signal that controls the operation of the semiconductor manufacturing equipment or to proceed with the process as it is Characterized in that it comprises a facility hold signal transmission unit.
또한, 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 설비의 파티클 측정방법은, 레이저 라이트 스케터링(LLS) 장비를 통해 가공이 완료된 웨이퍼가 로딩되어 있는 챔버내의 파티클의 밀도 및 크기를 측정하는 단계와; 상기 측정된 파티클의 밀도 및 크기를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 상기 기준데이터보다 보다 낮은지 높은지를 판단하는 단계와; 상기 측정된 파티클의 밀도 및 크기가 기준데이터보다 낮은 경우에는 다음 웨이퍼 가공 공정으로 진행하고, 기준데이터보다 높은 경우에는 반도체 제조 설비의 가동을 일시 중단시키는 설비 홀드 시그날을 송출하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
In addition, the particle measuring method of the semiconductor manufacturing equipment according to the present invention for achieving the above object, by measuring the density and size of the particles in the chamber is loaded wafer processed through a laser light scattering (LLS) equipment. Steps; Comparing the measured density and size of the particle with preset reference data to determine whether it is lower or higher than the reference data; And if the measured particle density and size are lower than the reference data, proceed to the next wafer processing process, and if higher than the reference data, send the equipment hold signal to suspend the operation of the semiconductor manufacturing equipment. It is done.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various other forms without departing from the scope of the present invention, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete and common knowledge It is provided to fully inform the person of the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 제조 설비의 파티클 측정장치를 나타내는 단면구조도이다. 1 is a cross-sectional structural view showing a particle measuring apparatus of a semiconductor manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 반도체 디바이스 제조를 위한 식각공정이 진행되는 챔버(10)가 도시되어 있다. 상기 챔버(10)의 일측에는 레이저 주사부(100)가 형성되어 있으며, 상기 레이저 주사부(100)가 형성되어 있는 영역 이외의 챔버 영역에 상기 레이저 주사부(100)로부터 주사된 레이저가 입사되는 레이저 수광부(102)가 형성되어 있다. 상기 레이저 수광부(102)는 도면을 통해서는 상기 레이저 주사부(100)가 형성되어 있는 일측 및 그 반대편 타측에 각각 형성되어 있는 듯이 보이나, 챔버내 모든 방향으로 산란/반사되는 레이저를 인식하기 위해서는 레이저가 주사되는 레이저 주사부(100)를 제외한 챔버 전체 영역에 레이저 수광부(102)가 형성됨이 바람직할 것이다. 한편, 상기 레이저 주사부(100)로부터 레이저가 주사되는 방향과 평행한 방향으로 전극(104)이 형성되어 있다. 그리고, 참조부호 (106)은 상기 챔버(100)내에 발생된 파티클을 나타낸다.Referring to FIG. 1, a
상기와 같은 챔버 구조를 통해 본 발명에 따른 파티클 측정 시스템을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 레이저 주사부(100)를 이용하여 전극(104)에 평행한 방향으로 레이저를 주사하면, 상기 파티클(106)로 주사된 레이저(108)는 파티클(106)과 충돌하여 최초의 주사각과 일정각도( θ )로 방향이 변경된 채 산란/반사(110)된다. 한편, 파티클과 충돌하지 않은 레이저(112)는 산란/반사각을 가지지 않고 최초 주사된 레이저가 그대로 레이저 수광부(102)로 입사되어진다.Referring to the particle measuring system according to the present invention through the chamber structure as described above are as follows. First, when the laser is scanned in a direction parallel to the
이와 같이, 전극(104)에 평행한 방향으로 레이저를 주사하여 파티클(106)과 충돌하여 산란/반사된 레이저를 레이저 수광부(102)에서 감지하여 파티클의 밀도 및 크기를 측정하는 방법을 통상적으로 LLS(Laser Light Scattering)이라고 한다. 이러한 LLS 방법에 의할 경우, 챔버내 파티클이 적으면 산란/반사되지 않고 레이저 수광부(102b)로 투과되는 비율이 높을 것이고, 파티클이 많으면 산란/반사되는 비율이 높아 투과되는 비율이 낮을 것이므로, 이러한 레이저의 투과율과 산란/반사되는 비율과 그 각도로서 파티클의 밀도와 크기등을 측정하는 것이다.As such, a method of measuring the density and size of particles by scanning the laser in a direction parallel to the
본 발명에서는 이러한 LLS를 이용한 실시간 파티클 밀도 측정장비를 장착하고 이를 통해 챔버(10)내에 파티클 밀도 및 크기가 일정 수준 이상으로 증가하면 자동적으로 설비를 홀드(hold)시킬 수 있도록 하는 기능을 부여하여, 파티클로 인한 이상발생 즉시 반도체 제조 설비를 홀드할 수 있도록 하여 불량발생을 방지하게 된다. 따라서, 도시되지는 않았지만, 상기 레이저 주사부(100) 및 레이저 수광부(102)를 통해 측정된 챔버내 파티클의 밀도/크기를 미리 설정된 기준데이터와 비교 분석하여 반도체 제조 설비의 가동을 제어하는 설비 홀드 시그날을 송출할 것인가 아니면 그대로 공정을 진행하도록 할 것인가를 제어하는 설비 홀드 시그날 송출부 또한 본 발명에 따른 파티클 측정장치에 포함된다.In the present invention is equipped with a real-time particle density measuring equipment using the LLS and through this gives the function to automatically hold the equipment (particle) when the particle density and size in the
도 2에는 상기 도 1에 도시되어 있는 파티클 측정장치에 의한 파티클 측정방법을 설명하기 위한 플로우챠트가 도시되어 있다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a particle measuring method using the particle measuring apparatus shown in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 제200단계에서 웨이퍼 가공을 완료한 후, 제202단계로 진행하여 챔버내 파티클과 충돌하여 산란/반사된 레이저를 레이저 수광부에서 감지하여 파티클의 밀도 및 크기를 측정하는 상기한 LLS장비를 이용하여 챔버내 파티클을 측정한다. 즉, 챔버내로 주사되는 레이저의 투과율과 챔버내 파티클에 충돌하여 산란/반사되는 레이저의 비율과 각도로서 파티클의 밀도 및 크기를 측정하게 되는 것 이다.Referring to FIG. 2, after the wafer processing is completed in
계속해서 제204단계에서는 상기 측정된 파티클의 밀도 및 크기가 미리 설정되어 있는 기준데이터보다 낮은지 높은지를 비교 판단하여, 기준치보다 파티클의 밀도 및 크기가 낮을 경우에는 제206단계로 진행하여 다음 웨이퍼 가공 공정을 진행한다.Subsequently, in
그러나, 상기 제204단계에서 측정된 파티클의 밀도 및 크기가 기준치보다 높을 경우에는 제208단계로 진행하는데, 상기 제208단계에서는 상기 레이저 주사부 및 레이저 수광부를 통해 측정된 챔버내 파티클의 밀도/크기를 미리 설정된 기준데이터와 비교 분석하여 반도체 제조 설비의 가동을 제어하는 설비 홀드 시그날을 설비 홀드 시그날 송출부를 통해 송출한다. 이처럼, 상기 제208단계를 통해 설비 홀드 시그날이 송출되면, 식각공정이 진행되던 반도체 제조 설비의 가동이 중단되고, 챔버내 파티클을 제거한 후에 식각공정이 재개되도록 한다.However, when the density and size of the particles measured in
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 LLS장비를 이용하여 챔버(10)내 파티클을 실시간 모니터링하여 파티클 밀도 및 크기가 일정 수준 이상으로 증가하면 자동적으로 설비를 홀드(hold)시킬 수 있도록 함으로써, 파티클로 인한 불량발생을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.As described above, in the present invention by using the LLS equipment to monitor the particles in the
상기한 바와 같이, 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 즉, 상기한 실시예에서는 식각공정이 실시되는 챔버를 예를 들어 본 발명에 따른 파티클 측정장치 및 그에 의한 측정방법을 제시하였으나, 이러한 식각장비 이외에 스퍼터링 장비나 박막증착 장비에도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다.
As described above, the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Of course, variations are possible. That is, in the above-described embodiment, for example, a particle measuring apparatus and a measuring method according to the present invention are proposed using a chamber in which an etching process is performed, but the present invention can be applied to sputtering equipment or thin film deposition equipment in addition to such etching equipment. Of course.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 공정이 진행되는 챔버내 파티클의 발생을 실시간 모니터링하여 파티클의 밀도 및 크기가 일정 수준 이상으로 증가하면 자동적으로 설비를 홀드시킬 수 있도록 함으로써, 파티클로 인한 불량발생을 방지하여 공정을 안정화시키고, 전체적인 생산성 또한 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.As described above, in the present invention, by real-time monitoring of the generation of particles in the chamber during the process to be able to hold the equipment automatically when the density and size of the particles increases above a certain level, to prevent the occurrence of defects due to particles In order to stabilize the process, the overall productivity can be improved.
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2004
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