KR102021961B1 - 반도체 제조설비의 관리방법 - Google Patents

반도체 제조설비의 관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조설비의 관리방법 및 그의 관리시스템을 개시한다. 그의 관리방법은 설비 컴퓨터의 반도체 제조설비의 관리방법에 있어서, 챔버 및 상기 챔버 내의 부품들의 예방정비를 지시하는 단계와, 상기 챔버 및 상기 부품들의 상기 예방정비 결과를 확인하는 단계와, 상기 예방 정비 결과가 정상적일 경우, 상기 챔버 내의 플라즈마 반응을 이용한 생산 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 예방정비 결과의 확인 단계는, 상기 챔버 및 상기 부품들로부터 검출되는 전기적 반사 계수 값들을 이용하여 상기 플라즈마 반응 없이 상기 예방정비의 결과를 확인하는 프리 스크린 방법을 포함할 수 있다.

Description

반도체 제조설비의 관리방법{method for managing a semiconductor manufacturing equipment}
본 발명은 제조설비의 관리방법에 관한 것으로, 구체적으로 반도체 제조설비의 관리방법 및 그의 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자들은 다수의 단위 공정들을 통해 제조될 수 있다. 단위 공정들은 박막 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 및 세정 공정을 포함할 수 있다. 박막 증착 공정 및 식각 공정은 주로 플라즈마 반응에 의해 수행될 수 있다. 플라즈마 반응은 소스 가스를 양전하로 대전시킬 수 있다. 대전된 소스 가스는 웨이퍼상에 제공되고, 챔버의 내벽 및 상기 챔버 내의 부품들을 오염시킬 수 있다. 챔버 및 부품들은 주기적인 예방 정비(Preventive Maintenance: 이하, PM라 칭함)를 통해 유지 관리될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 플라즈마 반응 없이 예방정비의 결과를 확인할 수 있는 반도체 제조설비의 관리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 관리방법을 개시한다. 그의 관리방법은 설비 컴퓨터의 반도체 제조설비의 관리방법에 있어서: 챔버 및 상기 챔버 내의 부품들의 예방정비를 지시하는 단계; 상기 챔버 및 상기 부품들의 상기 예방정비 결과를 확인하는 단계; 및 상기 예방 정비 결과가 정상적일 경우, 상기 챔버 내의 플라즈마 반응을 이용한 생산 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 예방정비 결과의 확인 단계는, 상기 챔버 및 상기 부품들로부터 검출되는 전기적 반사 계수 값들을 이용하여 상기 플라즈마 반응 없이 상기 예방정비의 결과를 확인하는 프리 스크린 방법을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 챔버 내에 정상적으로 결합된 상기 부품들의 전기적 반사 계수 값들을 포함하는 제 1 기준 값을 상기 플라즈마 반응 없이 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예에 따르면, 상기 예방정비 결과의 확인 단계는, 상기 예방정비 완료 후에 상기 부품들의 전기적 반사 계수 값들을 포함하는 제 1 측정 값을 획득하는 단계; 및 상기 제 1 측정 값과 상기 제 1 기준 값을 상기 프리 스크린 방법으로 비교하여 상기 챔버 및 상기 부품들의 상기 예방정비가 정상적으로 완료되었는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제 1 측정 값과 상기 제 1 기준 값이 다를 경우, 상기 설비 컴퓨터는 상기 예방정비를 재지시할 수 있다.
본 발명의 다른 예에 따르면, 본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제 1 기준 값과 상기 제 1 측정 값은 주파수에 따라 전기적 반사 계수 값의 피크를 갖는 맵들을 포함할 수 있다. 상기 프리 스크린 방법은 상기 맵들을 오버랩하여 비교하는 패턴 매칭 방법을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 생산 공정의 수행 결과를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예에 따르면, 상기 생산 공정의 수행 단계는, 상기 챔버 내에 상기 플라즈마 반응이 유도되는 런 공정 수행 단계; 및 상기 챔버 내에 상기 플라즈마 반응이 없는 아이들 공정 수행 단계를 포함할 수 있다. 상기 생산 공정의 수행 결과 확인 단계는 상기 아이들 공정 수행 단계마다 반복하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 예방정비 전에 정상적인 상기 생산 공정에서의 상기 부품들의 전기적 반사 계수 값들을 포함하는 제 2 기준 값을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예에 따르면, 상기 생산 공정의 수행 결과 확인 단계는, 상기 챔버 및 상기 부품들의 전기적 반사 계수 값들의 제 2 측정 값을 획득하는 단계; 상기 제 2 측정 값과 상기 제 2 기준 값을 비교하여 상기 생산 공정이 정상적으로 수행되는지를 판단하는 단계; 및 상기 제 2 측정 값과 상기 제 2 기준 값이 일치되면, 상기 챔버의 상기 예방정비의 주기를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제 2 측정 값과 상기 제 2 기준 값이 일치되면, 상기 제 2 기준 값을 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 기준 값은 건강도 지수를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예에 따르면, 상기 생산 공정의 수행 결과의 확인 단계는, 상기 챔버들 중의 골드 챔버로부터 상기 생산 공정에서의 상기 부품들의 전기적 반사 계수 값들을 포함하는 제 2 기준 값을 획득하는 단계; 상기 챔버들 중의 측정 챔버들로부터 상기 생산 공정에서의 상기 부품들의 전기적 반사 계수 값들을 포함하는 제 2 측정 값을 획득하는 단계; 상기 제 2 측정 값과 상기 제 2 기준 값들을 비교하여 상기 측정 챔버들의 생산 공정이 정상적으로 수행되는 지를 판단하는 단계; 및 상기 제 2 측정 값과 상기 제 2 기준 값이 일치되면, 상기 측정 챔버들의 예방정비의 주기를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 제조설비의 관리방법 및 그의 관리시스템은 프리 스크린 방법으로 챔버들 및 상기 챔버들 내의 전기 부품들의 상기 예방정비 결과를 확인할 수 있다. 프리 스크린 방법은 챔버들 내의 플라즈마 반응 없이 전기적 반사 계수 값을 검출하고, 상기 전기적 반사 계수 값을 미리 계측된 기준 값에 비교하는 방법이다. 프리 스크린 방법은 원천적으로 반도체 소자들의 제조 불량 발생을 방지할 수 있다. 프리 스크린 방법은 기존의 광학적 확인 방법에 비해 예방정비 불량 확인 시간을 단축시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들에 따른 반도체 제조설비의 관리방법 및 그의 관리시스템은 생산성 및 생산 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 생산 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 생산 관리방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 전기 부품들의 주파수에 따른 전기적 반사 계수 값들을 나타내는 그래프들이다.
도 4는 비정상적으로 예방 정비가 완료된 반도체 제조설비들의 제 1 측정 값을 나타내는 그래프이다.
도 5는 제 1 기준 값과 제 1 측정 값이 오버랩된 것을 나타내는 그래프들다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 관리시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 관리방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 8은 제 2 기준 값을 나타내는 그래프이다.
도 9는 제 2 기준 값과 제 2 측정 값이 오버랩된 것을 나타내는 그래프들이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
(제 1 실시 예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 생산 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 생산 시스템은, 반도체 제조설비들(100), 전기적 반사 계수 측정기들(200), 설비 컴퓨터들(300), 서버(400)를 포함할 수 있다.
반도체 제조설비들(100)은 플라즈마 반응을 이용하여 반도체 소자들을 생산할 수 있다. 일 예에 따르면, 반도체 제조설비들(100)은 증착 설비, 식각 설비, 또는, 에싱 설비를 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조설비들(100) 각각은 챔버들(110), 전기 부품들(120), 제너레이터들(130), 매쳐들(140), 및 스위치들(150)을 포함할 수 있다.
챔버들(110)의 내부에는 외부로부터 독립된 공간이 제공될 수 있다. 챔버들(110)은 상압보다 낮은 진공 압력을 가질 수 있다. 도시되지는 않았지만, 챔버들(110)은 반응 가스 공급부와 진공 펌프에 각각 연결될 수 있다.
전기 부품들(120)은 고주파 파워를 이용하여 챔버들(110) 내에 플라즈마 반응을 생성할 수 있다. 전기 부품들(120) 각각은 하부 전극(122) 및 상부 전극(124)을 포함할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 실시 변경될 수 있다. 예를 들어, 전기 부품들(120) 각각은 하부 전극(122) 상의 척, 또는 에지 링을 더 포함할 수 있다.
제너레이터들(130)은 고주파 파워를 생성할 수 있다. 고주파 파워는 하부 전극(122)과 상부 전극(124)에 제공될 수 있다. 제너레이터들(130) 각각은 하부 제너레이터(132)와 상부 제너레이터(134)를 포함할 수 있다.
매쳐들(140)은 전기 부품들(120)과 제너레이터들(130) 사이의 임피던스들을 정합(matching)시킬 수 있다. 전기 부품들(120)과 제너레이터들(130) 각각의 임피던스들이 동일할 때, 고주파 파워의 출력이 최대로 증가될 수 있다. 매쳐들(140) 각각 은 하부 매쳐(142)와 상부 매쳐(144)를 포함할 수 있다.
스위치들(150)은 전기 부품들(120)과 매쳐들(140) 사이의 고주파 파워를 단속(switching)할 수 있다. 고주파 파워는 챔버(110) 내의 플라즈마 반응을 유도할 수 있다. 스위치들(150)은 전기 부품들(120)과 반사 계수 측정기(200) 사이의 고주파 신호를 단속할 수 있다. 고주파 신호는 반사 계수 측정기(200)로부터 제공될 수 있다.
전기적 반사 계수 측정기들(200)은 고주파 신호를 이용하여 전기 부품들(120)의 전기적 반사 계수 값들을 측정할 수 있다. 전기적 반사 계수 측정기들(200)은 챔버들(110) 내의 플라즈마 반응이 없을 때, 전기 부품들(120)에 연결될 수 있다. 전기적 반사 계수 값은 주파수에 따라 변화될 수 있다. 전기 부품들(120)은 특정 주파수에서 피크 값을 갖는 전기적 반사 계수 값을 가질 수 있다. 즉, 전기 부품들(120)은 고유한 전기적 반사 계수 값들을 각각 가질 수 있다.
설비 컴퓨터들(300)은 전기적 반사 계수 값들을 이용하여 반도체 제조설비들(100)을 모니터링할 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 전기적 반사 계수 측정 값을 통해 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)의 결합 불량 및 그들 각각의 불량을 확인할 수 있다.
구체적으로, 설비 컴퓨터들(300)은 챔버들(110) 내의 플라즈마 반응 없을 때, 전기적 부품들(120)의 전기적 반사 계수 값들을 획득할 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 전기적 반사 계수 값들을 비교하여 챔버들(110) 및 전기적 부품들(120)의 예방정비를 지시하고, 상기 예방정비의 결과를 확인할 수 있다. 또한, 설비 컴퓨터들(300)은 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)의 생산 공정을 수행시키고, 상기 생산 공정 수행 결과를 확인할 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)의 전기적 반사 계수 값들의 비교방법은, 후속의 반도체 제조설비들(100)의 관리방법에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
서버(400)는 설비 컴퓨터들(300)과 SECS(Semi Equipment Communications Standard) 프로토콜, 또는 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)을 통해 반도체 제조설비들(100)의 정보를 공유하거나 교환할 수 있다.
지금까지, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 제조설비들(100)의 관리 시스템이 도 1을 참조하여 설명되었다. 하지만, 이는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 위에서 설명된 설비 및 시스템들에 한정적으로 적용될 수 있음을 의미하지는 않는다. 즉, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 제조설비들(100)의 관리 시스템은, 여기에서 설명된 또는 설명될 본 발명의 기술적 사상에 기초하여, 반도체 소자들을 대량 생산하는 설비들에 대해, 그대로 또는 변형되어 적용될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 생산 관리 시스템을 이용한 반도체 생산 관리방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 생산 관리방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 설비 컴퓨터들(300) 각각은 챔버(110) 내의 전기 부품들(120)의 제 1 기준 값(reference value)과 제 2 기준 값을 획득한다(S110). 제 1 기준 값과 제 2 기준 값은 전기적 반사 계수 측정기들(200)을 통해 검출될 수 있다. 제 1 기준 값과 제 2 기준 값은 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)의 플라즈마 반응이 없을 때 검출될 수 있다.
제 1 기준 값은 반도체 제조설비들(100)의 셋팅(setting) 초기에 검출되는 값일 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 기준 값은 챔버(110) 및 전기 부품들(120)의 정상적인 결합 초기의 전기적 반사 계수 값들을 포함할 수 있다. 전기 부품들(120)은 신품일 수 있다. 또한, 전기 부품들(120)은 세정 직후의 정상 제품일 수 있다. 제 1 기준 값은 제 1 기준 맵을 포함할 수 있다. 제 1 기준 맵들은 사용 전의 전기 부품들(120)과, 챔버(110) 내의 선로들(connection lines)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제 2 기준 값은 정상적으로 가동된 반도체 제조설비들(100)로부터 검출될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 기준 값은 예방정비 후에 일정 누적 사용시간 이상 사용된 전기 부품들(120) 각각의 전기적 반사 계수 값들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 기준 값은 사용 후의 전기 부품들(120)과 챔버 내의 선로들(connection lines) 에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제 2 기준 값은 제 1 기준 값과 동일할 수 있다. 또한, 제 2 기준 값은 제 1 기준 값과 다를 수도 있다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 전기 부품들(120)의 주파수에 따른 전기적 반사 계수 값들을 보여준다.
도 1 및 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 하부 전극(122)은 제 1 주파수에서 제 1 피크의 제 1 전기적 반사 계수 값(12)을 가질 수 있다. 상부 전극(124)은 제 1 주파수보다 큰 제 2 주파수에서 제 1 피크보다 큰 제 2 피크의 제 2 전기적 반사 계수 값(14)을 가질 수 있다. 제 1 기준 값(10)은 제 1 전기적 반사 계수 값(12)과 제 2 전기적 반사 계수 값(14)을 포함할 수 있다. 제 1 전기적 반사 계수 값(12)과 제 2 전기적 반사 계수 값(14)의 컨볼루션(convolution)에 의해 제 1 기준 값(10)이 계산될 수 있다.
다음, 설비 컴퓨터들(300)은 반도체 제조설비들(100)의 예방정비를 지시한다(S120). 예방 정비는 반도체 제조설비들(100)의 누적 가동 시간에 따라 주기적으로 수행될 수 있다. 또한, 반도체 제조설비들(100)이 비정상적으로 가동되면, 예방 정비가 수행될 수 있다. 반도체 제조설비들(100)의 예방 정비에 대한 정보가 설비 컴퓨터들(300)의 표시장치(미도시) 또는 알람 장치를 통해 제공되면, 작업자(operator)는 예방 정비를 수행할 수 있다. 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)은 예방정비 동안에 습식으로 세정될 수 있다. 전기 부품들(120)은 교체될 수 있다.
그 다음, 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)의 예방정비 결과를 확인한다(S130). 설비 컴퓨터들(300)은 프리 스크린(pre-screen) 방법으로 예방정비 결과를 확인할 수 있다. 프리 스크린 방법은 챔버들(110) 내의 플라즈마 반응 없이 예방정비 결과를 확인하는 방법이다. 프리 스크린 방법은 반도체 제조설비들(100)을 처음부터 가동시키지 않기 때문에 반도체 소자의 제조불량을 원천적으로 차단할 수 있는 방법이다. 또한, 프리 스크린 방법은 기존의 광학적 확인 방법에 비해 예방정비 불량 확인 시간을 월등히 단축시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 관리방법은 생산 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
예방정비 결과의 확인 단계(S130)는, 제 1 측정 값의 획득 단계(S132)와, 예방정비가 정상적으로 완료되었는지를 판단하는 단계(S134)를 포함할 수 있다.
먼저, 제 1 측정 값의 획득 단계(132)는 예방정비 완료 후에 수행될 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 전기적 반사 계수 측정기들(200)을 통해 제 1 측정 값을 획득할 수 있다. 제 1 측정 값은 전기적 반사 계수 값을 포함할 수 있다.
도 4는 비정상적으로 예방 정비가 완료된 반도체 제조설비들(100)의 제 1 측정 값을 보여준다.
도 4를 참조하면, 예를 들어, 제 1 측정 값(20)은 제 1 주파수에서 제 3 피크의 제 3 전기적 반사 계수 값(22)과, 제 2 주파수에서 상기 제 3 피크보다 작은 제 4 피크의 제 4 전기적 반사 계수 값(24)을 포함할 수 있다. 제 3 전기적 반사 계수 값(22)은 하부 전극들(122)로부터 검출될 수 있다. 제 4 전기적 반사 계수 값(24)은 상부 전극들(124)로부터 검출될 수 있다. 제 3 전기적 반사 계수 값(22)과, 제 4 전기적 반사 계수 값(24)의 컨볼루션(convolution)에 의해 제 1 측정 값(20)이 계산될 수 있다.
예방정비가 정상적으로 완료되었는지를 판단하는 단계(S134)는 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)을 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)은 주파수에 따라 전기적 반사 계수 값들의 피크가 변화되는 맵들을 포함할 수 있다. 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)의 맵들은 패턴 매칭 방법으로 비교될 수 있다. 패턴 매칭 방법은 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)의 맵들을 오버랩하여 비교하는 방법일 수 있다. 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)의 맵들이 동일하면, 예방정비가 정상적으로 완료된 것으로 판단될 수 있다. 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)의 맵들이 다르면, 설비 컴퓨터들(300)은 예방정비가 비정상적으로 완료된 것으로 판단하고, 반도체 제조설비들(100)의 예방정비를 재지시할 수 있다(S120).
도 5는 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)이 오버랩된 것을 보여준다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 제 1 기준 값(10)의 제 1 전기적 반사 계수 값(12)과, 제 1 측정 값(20)의 제 3 전기적 반사 계수 값(22)은 서로 다른 피크를 가질 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 반도체 제조설비들(100)의 예방정비를 재지시할 수 있다(S120). 설비 컴퓨터들(300)은 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)의 차이로부터 예방정비 불량이 발생된 전기 부품들(120)에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전기적 반사 계수 값(12)과, 제 3 전기적 반사 계수 값(22)이 서로 다를 경우, 설비 컴퓨터들(300)은 하부 전극(122)의 예방정비 불량을 판단할 수 있다. 하부 전극(122)은 결합 불량(coupling failure), 세정 불량(clean failure), 및 결함 불량(defect failure)이 발생될 수 있다. 작업자는 다시 예방정비를 수행할 수 있다. 따라서, 설비 컴퓨터(300)는 반도체 제조설비들(100)의 공정 수행 결과를 실시간으로 확인할 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 예방정비가 정상적으로 완료된 것으로 판단될 경우, 챔버들(110) 내에 플라즈마 반응을 유도하여 시즈닝 공정을 진행한다(S140). 시즈닝 공정은 챔버(110)의 내벽 및 전기 부품들(120)에 폴리머(미도시)를 증착하는 공정이다. 시즈닝 공정 시 챔버(100) 내에 베어 웨이퍼(bare wafer)가 투입(loading)될 수 있다. 시즈닝 공정은 일정 시간 동안에 수행될 수 있다.
그 후에 반도체 제조설비들(100)의 반도체 생산 공정을 수행한다(S150). 반도체 생산 공정은 런 타임과 아이들 타임을 가질 수 있다. 런 타임은 챔버들(110) 내에서 플라즈마 공정이 수행되는 시간이다. 예를 들어, 런 타임은 약 10분에서 약 1시간정도일 수 있다. 아이들 타임은 공정 대기 시간일 수 있다. 예를 들어, 아이들 타임은 챔버들(110) 내에 웨이퍼가 로딩/언로딩되는 시간일 수 있다. 또한, 아이들 타임은 챔버들(110) 내의 공기를 펌핑하는 시간일 수 있다. 아이들 타임의 챔버들(110) 내에는 플라즈마 반응이 유도되지 않는다. 아이들 타임은 약 20분에서 약 40분정도일 수 있다.
반도체 생산 공정 수행 단계(S150)는 런 공정 수행 단계(run-process performing step, S152)와 아이들 공정 수행 단계(idle process performing step, S154)를 포함할 수 있다. 런 공정 수행 단계(S152)는 런 타임 동안에 반도체 제조설비들(100)의 생산 공정이 수행되는 단계일 수 있다. 아이들 공정 수행 단계(S154)는 아이들 타임 동안에 생산 공정이 수행되는 단계일 수 있다.
설비 컴퓨터들(300)은 생산 공정 수행 결과를 확인한다(S160). 생산 공정 수행 결과의 확인 단계(S160)는 아이들 공정 수행 단계(S154)마다 반복적으로 수행될 수 있다. 공정 수행 결과의 확인 단계(S160)는 제 2 측정 값의 획득 단계(S162), 생산 공정이 정상적으로 수행될 것인지를 확인하는 단계(S164), 건강도 지수(health index)를 갱신하는 단계(S166), 및 예방정비의 주기인지를 확인하는 단계(S168)를 포함할 수 있다.
제 2 측정 값의 획득 단계(S162)는 챔버들(110) 내의 플라즈마 반응 없이 수행될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 측정 값들은 제 1 측정 값들과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제 2 측정 값은 전기적 반사 계수 값을 포함할 수 있다.
생산 공정이 정상적으로 수행되고 있는지를 판단하는 단계(S164)는 제 2 측정 값과 제 2 기준 값의 비교 단계를 포함할 수 있다. 제 2 측정 값들과 제 2 기준 값이 일치되지 않을 경우, 설비 컴퓨터들(300)은 반도체 생산 공정이 비정상적으로 수행될 것으로 판단할 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 반도체 제조설비들(100)의 예방정비를 지시할 수 있다(S120). 반면, 제 2 측정 값과 제 2 기준 값이 일치될 경우, 설비 컴퓨터들(300)은 반도체 생산 공정이 정상적으로 수행되고 있는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제 2 측정 값과 제 2 기준 값은 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)의 사용시간에 따라 변화될 수 있다. 그 중에서 제 2 기준 값은 건강도 지수(health index)를 포함할 수 있다. 건강도 지수는 통계적인 방법으로 산출될 수 있다.
건강도 지수(health index)를 갱신하는 단계(S166)는, 생산 공정이 정상적으로 수행되고 있는 것으로 판단될 때마다 수행될 수 있다. 일반적으로 선행 아이들 타임에서의 제 2 측정 값은 해당 아이들 타임에서의 건강도 지수가 될 수 있다. 생산공정이 정상적으로 수행되고 있는지를 판단하는 단계(S164)마다 건강도 지수와 제 2 측정 값들은 비교될 수 있다. 즉, 선행 아이들 타임에서의 제 2 측정 값과 해당 아이들 타임에서의 제 2 측정 값이 비교될 수 있다. 건강도 지수와 제 2 측정 값들이 일치되지 않을 경우, 설비 컴퓨터들(300)은 반도체 제조설비들(100)의 예방정비를 지시할 수 있다(S120). 건강도 지수와 제 2 측정 값들이 일치될 경우, 상기 제 2 측정 값을 상기 건강도 지수로 갱신할 수 있다(S166).
또한, 건강도 지수는 관리 한계선을 포함할 수 있다. 관리 한계선은 제 2 측정 값의 척도가 될 수 있다. 제 2 측정 값이 관리 한계선을 넘을 경우, 설비 컴퓨터들(300)은 반도체 제조설비들(100)의 예방정비를 지시할 수 있다(S120). 제 2 측정 값이 관리 한계선을 넘지 않을 경우, 설비 컴퓨터들(300)은 건강도 지수를 갱신하고(S166), 예방정비의 주기를 확인하고(S168), 반도체 제조설비들(100)의 생산 공정을 수행시킬 수 있다(S150).
예방정비의 주기인지를 확인하는 단계(S168)는, 챔버들(110)의 누적 사용시간이 미리 정해진 시간에 도달하였는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 정상적인 예방정비는 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)을 일정 누적사용 시간의 간격 또는 일정 랏의 개수마다 주기적으로 수행될 수 있다. 챔버들(110)과 전기 부품들(120)의 예방 정비의 주기가 아닐 경우, 생산 공정의 수행 단계(S150)와, 생산 공정 수행 결과의 확인 단계(S160)를 반복적으로 수행할 수 있다.
예방정비의 주기가 도래하면, 설비 컴퓨터들(300)은 생산 공정을 종료할 것인지를 판단하고(S170), 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)의 예방정비를 지시할 수 있다(S120). 생산 공정은 챔버들(110)의 노후, 또는 반도체 소자들의 제품 변경에 의해 종료될 수 있다. 챔버들(110)의 생산 공정이 종료되지 않으면, 상기 챔버들(110)의 예방정비가 지시될 수 있다(S120).
(제 2 실시 예)
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 관리시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 관리시스템의 챔버들(110)은 골든 챔버(112)와 측정 챔버들(114)를 포함할 수 있다. 골든 챔버(112)는 가장 정상적으로 가동되는 챔버들(110) 중에서 선택될 수 있다. 골든 챔버(112)는 설비 컴퓨터들(300)에 제 2 기준 값을 제공할 수 있다. 나머지 챔버들(114)은 측정 챔버들(114)이 될 수 있다.
일 예에 따르면, 골든 챔버(112)는 양품의 반도체 소자들을 다량으로 생산하는 챔버들(110) 중에서 선택될 수 있다. 설비 컴퓨터들(300) 또는 서버(400)는 골든 챔버(112)로부터 전기적 반사 계수 값의 제 2 기준 값을 획득할 수 있다.
일 예에 따르면, 골든 챔버(112)는 예방정비 후에 일정 누적사용시간의 경과에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 골든 챔버(112)는 약 100 시간 내지 약 300 시간 수행된 챔버들(110) 중에 선택될 수 있다. 설비 컴퓨터들(300) 또는 서버(400)는 일정 누적사용시간에 도달한 챔버들(110) 중에 적어도 하나를 골든 챔버(112)로 선택할 수 있다.
따라서, 설비 컴퓨터들(300)은 챔버들(110)의 가동 시간 또는 가동 상태에 따라 상기 챔버들(110)을 골든 챔버(112)와 측정 챔버들(114)로 구분할 수 있다. 제 2 실시 예는 제 1 실시 예에서의 챔버들(110)을 골든 챔버(112)와 측정 챔버들(114)로 구분한 것이다.
설비 컴퓨터들(300)은 측정 챔버들(114)로부터 제 1 측정 값 및 제 2 측정 값을 획득할 수 있다. 제 2 측정 값은 제 2 기준 값에 비교될 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 제 2 측정 값과 제 2 기준 값의 비교로부터 공정 수행 결과를 확인할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 관리방법을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 반도체 제조설비의 관리방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 설비 컴퓨터들(300) 각각은 제 1 기준 값을 획득한다(S210). 제 1 기준 값은 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)의 플라즈마 반응이 없을 때 검출될 수 있다. 제 1 기준 값은 반도체 제조설비들(100)의 셋팅(setting) 초기 또는 정상적으로 수행된 예방정비 직후에 검출되는 값일 수 있다. 제 1 기준 값은 사용 전의 전기 부품들(120)과, 챔버들(110) 내의 선로들(connection lines)에 대한 정보를 포함할 수 있다.
다음, 설비 컴퓨터들(300)은 반도체 제조설비들(100)의 예방정비를 지시한다(S220). 예방 정비는 반도체 제조설비들(100)의 누적 가동 시간에 따라 주기적으로 수행될 수 있다. 또한, 반도체 제조설비들(100)이 비정상적으로 가동되면, 예방 정비가 수행될 수 있다. 반도체 제조설비들(100)의 예방 정비는 작업자(operator)에 의해 수행될 수 있다. 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)은 예방정비 동안에 습식으로 세정될 수 있다. 전기 부품들(120)은 교체될 수 있다.
그 다음, 챔버(110) 및 전기 부품들(120)의 예방정비 결과를 확인한다(S230). 설비 컴퓨터들(300)은 프리 스크린(pre-screen) 방법으로 예방정비 결과를 확인할 수 있다. 프리 스크린 방법은 챔버(110) 내의 플라즈마 반응 없이 예방정비 결과를 확인하는 방법이다. 프리 스크린 방법은 반도체 제조설비들(100)을 처음부터 가동시키지 않기 때문에 반도체 소자의 제조불량을 원천적으로 차단할 수 있는 방법이다. 또한, 프리 스크린 방법은 기존의 광학적 예방정비 확인 방법에 비해 불량 확인 시간을 월등히 단축시킬 수 있다.
예방정비 결과의 확인 단계(S230)는, 제 1 측정 값의 획득 단계(S232)와, 예방정비가 정상적으로 완료되었는지를 판단하는 단계(S234)를 포함할 수 있다.
제 1 측정 값의 획득 단계(232)는 예방정비 완료 후에 수행될 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 전기적 반사 계수 측정기들(200)을 통해 제 1 측정 값을 획득할 수 있다. 제 1 측정 값은 전기적 반사 계수 값을 포함할 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 예방정비가 정상적으로 완료되었는지를 판단하는 단계(S234)는 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)을 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)은 패턴 매칭 방법으로 비교될 수 있다. 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)이 동일하면, 예방정비가 정상적으로 완료된 것으로 판단될 수 있다. 제 1 기준 값(10)과 제 1 측정 값(20)이 다르면, 설비 컴퓨터들(300)은 예방정비가 비정상적으로 완료된 것으로 판단하고, 반도체 제조설비들(100)의 예방정비를 재지시할 수 있다(S220).
다시 도 6 및 도 7을 다시 참조하면, 예방정비가 정상적으로 완료된 것으로 판단될 경우, 챔버(110) 내에 플라즈마 반응을 유도하여 시즈닝 공정을 진행한다(S240).
그 후에 반도체 제조설비들(100)의 반도체 생산 공정을 수행한다(S250). 반도체 생산 공정 수행 단계(S250)는 런 공정 단계(252)와 아이들 공정 수행 단계(254)를 포함할 수 있다.
설비 컴퓨터(300)는 아이들 타임마다 측정 챔버들(114)의 생산 공정 수행 결과를 반복적으로 확인한다(S260). 공정 수행 결과의 확인 단계(S260)는 제 2 기준 값의 획득 단계(S262), 제 2 측정 값의 획득 단계(S264), 측정 챔버들(112)의 생산 공정이 정상적으로 수행될 것인지를 확인하는 단계(S266) 및 예방정비의 주기인지를 확인하는 단계(S268)를 포함할 수 있다.
제 2 기준 값의 획득 단계(S262)는 골든 챔버(112) 및 상기 골든 챔버(112) 내의 전기 부품들(120)의 전기적 반사 계수 값의 검출 단계를 포함할 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 골든 챔버(112)의 아이들 타임에 제 2 기준 값을 획득할 수 있다. 즉, 제 2 기준 값은 골든 챔버(112) 내의 플라즈마 반응이 없을 때 검출될 수 있다.
도 8은 제 2 기준 값(30)을 나타내는 그래프이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 제 2 기준 값(30)은 제 5 전기적 반사 계수 값(32)과 제 6 전기적 반사 값(34)을 포함할 수 있다. 제 5 전기적 반사 계수 값(34)은 제 1 주파수에서 제 5 피크를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 5 전기적 반사 계수 값(34)은 골든 챔버(112) 내의 하부 전극(122)의 상태 정보를 제공할 수 있다. 제 6 전기적 반사 값(34)은 제 1 주파수보다 높은 제 2 주파수에서 제 5 피크보다 낮은 제 6 피크를 가질 수 있다. 제 6 전기적 반사 값(34)은 골든 챔버(112) 내의 상부 전극(124)의 상태 정보를 제공할 수 있다.
제 2 측정 값의 획득 단계(S264)는 측정 챔버들(114) 및 상기 측정 챔버들(114) 내의 전기 부품들(120)의 전기적 반사 계수 값을 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 측정 챔버들(114)의 아이들 타임에 제 2 측정 값을 획득할 수 있다. 제 2 측정 값은 측정 챔버들(114)의 플라즈마 반응이 없을 때 검출될 수 있다.
측정 챔버들(114)의 생산 공정이 정상적으로 수행되고 있는지를 판단하는 단계(S266)는 제 2 측정 값과 제 2 기준 값의 비교 단계를 포함할 수 있다. 제 2 측정 값들과 제 2 기준 값이 일치되지 않을 경우, 설비 컴퓨터들(300)은 측정 챔버들(114)의 반도체 생산 공정이 비정상적으로 수행될 것으로 판단할 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 측정 챔버들(114) 및 상기 측정 챔버들(114) 내의 전기 부품들(120)의 예방정비를 지시할 수 있다(S220). 반면, 제 2 측정 값과 제 2 기준 값이 일치될 경우, 설비 컴퓨터들(300)은 측정 챔버들(114)의 반도체 생산 공정이 정상적으로 수행되고 있는 것으로 판단할 수 있다.
도 9는 제 2 기준 값(30)과 제 2 측정 값(40)이 오버랩된 것을 보여준다.
도 6 및 도 9을 참조하면, 제 2 기준 값(30)의 제 6 전기적 반사 계수 값(34)과 제 2 측정 값(40)의 제 8 전기적 반사 계수 값(44)이 일치되지 않을 수 있다. 설비 컴퓨터들(300)은 측정 챔버(114) 내의 전기 부품들(120)의 불량이 발생된 것으로 판단하고, 상기 측정 챔버(114) 및 전기 부품들(120)의 예방정비를 지시할 수 있다.
구체적으로, 제 2 측정 값(40)은 제 7 전기적 반사 계수 값(42)과 제 8 전기적 반사 계수 값(44)을 포함할 수 있다. 제 7 전기적 반사 계수 값(42)은 측정 챔버(114) 내의 하부 전극(122)의 정보를 제공할 수 있다 제 8 전기적 반사 계수 값(44)은 측정 챔버(114) 내의 상부 전극(124)의 정보를 제공할 수 있다.
제 6 전기적 반사 계수 값(34)과 제 8 전기적 반사 계수 값(44)이 일치되지 않을 경우, 설비 컴퓨터들(300)은 측정 챔버들(114)의 상부 전극(124)의 예방정비를 지시할 수 있다. 상부 전극(124)은 결합 불량, 세정 불량, 및 결함 불량이 발생될 수 있다. 따라서, 설비 컴퓨터(300)는 반도체 제조설비(100)의 공정 수행 결과를 실시간으로 확인할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 측정 챔버들(114)의 생산 공정이 정상적으로 수행되고 있는지를 판단하는 단계(266) 후에 골든 챔버(112)를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
예방정비의 주기인지를 확인하는 단계(S268)는, 측정 챔버들(114)의 누적 사용시간이 미리 정해진 시간에 도달하였는지를 확인하는 단계를 포함할 수 있다. 측정 챔버들(114)과 전기 부품들(120)의 예방 정비의 주기가 아닐 경우, 생산 공정의 수행 단계(S250)와, 생산 공정 수행 결과의 확인 단계(S260)를 반복적으로 수행할 수 있다.
예방정비의 주기가 도래하면, 설비 컴퓨터들(300)은 생산 공정을 종료할 것인지를 판단하고(S270), 챔버들(110) 및 전기 부품들(120)의 예방정비를 지시할 수 있다(S220). 생산 공정은 챔버들(110)의 노후, 또는 반도체 소자들의 제품 변경에 의해 종료될 수 있다. 챔버들(110)의 생산 공정이 종료되지 않으면, 상기 챔버들(110)의 예방정비가 지시될 수 있다(S220).
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 제 1 기준 값
12: 제 1 전기적 반사 계수 값
14: 제 2 전기적 반사 계수 값
20: 제 1 측정 값
22: 제 3 전기적 반사 계수 값
24: 제 4 전기적 반사 계수 값
30: 제 2 기준 값
32: 제 5 전기적 반사 계수 값
34: 제 6 전기적 반사 계수 값
40: 제 2 측정 값
42: 제 7 전기적 반사 계수 값
44: 제 8 전기적 반사 계수 값
100: 반도체 제조설비 110: 챔버
120: 부품들 122: 하부 전극
124: 상부 전극 130: 제너레이터들
132: 하부 제너레이터 134: 상부 제너레이터
140: 매쳐들 142: 하부 매쳐
144: 상부 매쳐 150: 스위치들
150: 하부 스위치 154: 상부 스위치
200: 반사 계수 측정기 300: 설비 컴퓨터
400: 서버

Claims (10)

  1. 챔버, 상기 챔버의 하부 내에 배치된 하부 전극, 상기 하부 전극에 하부 파워를 제공하는 하부 파워 제너레이터, 상기 하부 전극과 상기 하부 파워 제너레이터 사이의 하부 스위치, 상기 챔버의 상부 내에 배치된 상부 전극, 상기 상부 전극에 상부 파워를 제공하는 상부 파워 제너레이터, 및 상기 상부 파워 제너레이터와 상기 상부 전극 사이의 상부 스위치를 포함하는 반도체 제조 설비;
    상기 챔버의 외부에 배치되고, 상기 하부 스위치와 상기 상부 스위치에 연결되어 상기 하부 전극과 상기 상부 전극에 가변 주파수의 제어 신호를 제공하는 전기적 반사 계수 측정기; 및
    상기 제어 신호에 대한 상기 하부 전극과 상기 상부 전극의 전기적 반사 계수 값에 관계되는 피크를 나타내는 각 주파수와, 상기 제어 신호에 의해 획득되는 주파수 맵을 사용하여 상기 챔버에 대한 예방정비의 실행을 제어하는 설비 컴퓨터를 포함하되,
    상기 전기적 반사 계수 측정기가 상기 하부 스위치와 상기 상부 스위치를 통해 상기 하부 전극과 상기 상부 전극에 전기적으로 연결될 때, 상기 설비 컴퓨터는 상기 전기적 반사 계수 측정기로부터 상기 전기적 반사 계수 값을 획득하는 반도체 제조설비의 관리시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 제조설비는 상기 하부 파워 제너레이터와 상기 하부 전극 사이의 하부 매쳐를 더 포함하되,
    상기 하부 스위치는 상기 하부 매쳐와 상기 하부 전극 사이에 연결되는 반도체 제조설비의 관리시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 제조설비는 상기 상부 파워 제너레이터와 상기 상부 전극 사이의 상부 매쳐를 더 포함하되,
    상기 상부 스위치는 상기 상부 매쳐와 상기 상부 전극 사이에 연결되는 반도체 제조설비의 관리시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 맵은:
    상기 챔버 내에서의 플라즈마 반응의 유도전에 상기 설비 컴퓨터로부터 획득되는 제 1 주파수 맵; 및
    상기 플라즈마 반응의 유도 후에 획득되는 제 2 주파수 맵을 포함하되,
    상기 설비 컴퓨터는 상기 제 1 및 제 2 주파수 맵들을 비교하는 반도체 제조설비의 관리시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 맵과 상기 제 2 주파수 맵이 서로 다를 경우, 상기 설비 컴퓨터는 상기 예방정비의 실행을 지시하는 반도체 제조설비의 관리시스템.

  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기적 반사 계수 값은 상기 하부 전극의 제 1 전기적 반사 계수 값과, 상기 상부 전극의 제 2 전기적 반사 계수 값을 포함하되,
    상기 제 1 주파수 맵은 상기 제 1 및 제 2 전기적 반사 계수 값들의 컨볼루션에 의해 계산되는 반도체 제조설비의 관리시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 챔버는:
    골든 챔버; 및
    상기 골든 챔버와 다른 측정 챔버를 포함하는 반도체 제조설비의 관리시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 골든 챔버는 100 시간 내지 300 시간의 누적 사용시간을 갖는 반도체 제조설비의 관리시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수 맵은 상기 골든 챔버로부터 획득되되,
    상기 제 2 주파수 맵은 상기 측정 챔버로부터 획득되는 반도체 제조설비의 관리시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 스위치 및 상기 상부 스위치는 3로 스위치를 포함하는 반도체 제조설비의 관리시스템.
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