KR20150103578A - 공정 관리 시스템 및 장치 - Google Patents

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손영훈
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이상길
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템은, 소정의 공정 변수에 의해 제어되는 반도체 공정을 복수의 웨이퍼에 적용하는 공정 장비, 및 상기 공정 변수에 대한 통계 데이터를 획득하고, 상기 복수의 웨이퍼로부터 기준 웨이퍼를 선택하는 제어 장비를 포함하고, 상기 제어 장비는 상기 기준 웨이퍼에 적용된 상기 공정 변수를 상기 통계 데이터와 비교하여 상기 공정 변수의 기준 조건을 설정할 수 있다.

Description

공정 관리 시스템 및 장치{SYSTEM AND APPARATUS FOR MANAGING PROCESSES}
본 발명은 공정 관리 시스템 및 장치를 위한 것이다.
반도체 미세화(예, 30nm 이하)가 진행됨에 따라, 반도체 소자를 생산하는 공정에 있어서 각 공정에 적용되는 공정 변수들의 산포를 제어하는 기술이 점점 중요해지는 추세이다. 하나 이상의 공정을 거쳐 결과물로 생산된 웨이퍼에 대해, CD(Critical Dimension) 등을 직접 측정하여 공정에 적용되는 공정 변수의 산포를 제어할 수 있다. 다만, 공정을 거쳐 생산된 웨이퍼에 대해 전수 검사를 하는 것이 현실적으로 불가능하므로, 가상 계측(Virtual Metrology) 방법이 도입되는 추세이다. 일반적인 가상 계측 방법은 각 공정에 적용되는 공정 변수의 산포 및 양호도를 개별적으로 측정하는 방법을 이용할 수 있다. 따라서, 특정 공정 변수에 대한 양호도만을 산출할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 복수의 공정에 적용되는 복수의 공정 변수의 상관 관계를 분석하여 최적의 수율을 얻을 수 있는 공정 관리 시스템 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템은, 소정의 공정 변수에 의해 제어되는 반도체 공정을 복수의 웨이퍼에 적용하는 공정 장비; 및 상기 공정 변수에 대한 통계 데이터를 획득하고, 상기 복수의 웨이퍼로부터 기준 웨이퍼를 선택하는 제어 장비; 를 포함하고, 상기 제어 장비는 상기 기준 웨이퍼에 적용된 상기 공정 변수를 상기 통계 데이터와 비교하여 상기 공정 변수의 기준 조건을 설정한다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 공정 장비는 상기 복수의 웨이퍼의 특성 값을 측정하는 센서를 포함하고, 상기 제어 장비는, 상기 복수의 웨이퍼의 특성 값에 대한 통계 데이터를 획득하여 상기 기준 웨이퍼의 특성 값과 비교함으로써 상기 특성 값의 기준 조건을 설정할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제어 장비는, 상기 공정 변수의 기준 조건 및 상기 특성 값의 기준 조건에 기초하여 상기 복수의 공정 장비의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제어 장비는, 상기 통계 데이터의 대표 값 및 산포도에 기초하여 상기 기준 웨이퍼에 적용된 상기 공정 변수에 소정의 고유 값을 할당하고, 상기 고유 값의 집합을 상기 기준 조건으로 설정할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 기준 웨이퍼는 복수의 기준 웨이퍼이고 상기 공정 변수는 복수의 공정 변수이며, 상기 제어 장비는 상기 복수의 기준 웨이퍼 각각에 적용된 상기 복수의 공정 변수마다 상기 고유 값을 할당할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제어 장비는, 상기 복수의 공정 변수 각각에 할당된 상기 고유 값들을 하나의 그룹으로 분류하여 복수의 고유 값 그룹을 생성하고, 상기 복수의 고유 값 그룹 각각의 대표 값을 산출하여 상기 대표 값들의 집합을 상기 기준 조건으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제어 장비는, 상기 공정 장비에 투입되는 웨이퍼에 적용되는 상기 공정 변수에 임시 고유 값을 할당하고, 상기 공정 변수 별로 상기 임시 고유 값을 상기 고유 값과 비교하여 상기 임시 고유 값을 조절할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제어 장비는, 상기 임시 고유 값이 상기 고유 값보다 작으면, 상기 임시 고유 값을 상기 고유 값으로 변환하고, 상기 임시 고유 값이 상기 고유 값보다 크면, 상기 임시 고유 값을 유지할 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 상기 제어 장비는, 상기 조절된 임시 고유 값과, 상기 고유 값의 차이를 상기 공정 변수 별로 계산하고, 상기 차이를 이용하여 상기 공정 장비에 투입되는 웨이퍼의 수율을 예측할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 장치는, 소정의 공정 변수에 의해 제어되는 반도체 공정을 복수의 웨이퍼에 적용하는 복수의 공정 장비와 연결되는 통신부, 및 상기 통신부를 통해 상기 공정 변수를 획득하여 상기 공정 변수에 대한 통계 데이터를 산출하고, 상기 복수의 웨이퍼 중에서 소정의 기준 값 이상의 수율을 갖는 기준 웨이퍼를 선택하는 연산부를 포함하고, 상기 연산부는, 상기 기준 웨이퍼에 적용된 상기 공정 변수를 상기 통계 데이터와 비교하여 상기 공정 변수의 기준 조건을 설정한다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 공정 관리 시스템에 따르면, 공정 변수의 통계 데이터와, 우수한 수율을 갖는 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수를 비교하여 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수에 소정의 고유 값을 부여한다. 각 공정 변수에 부여된 고유 값들의 집합을 기준 조건으로 설정함으로써, 각 공정의 흐름 및 공정 변수 사이의 상관 관계를 고려하여 우수한 수율을 얻을 수 있도록 공정 전반을 관리할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템을 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 장치를 설명하는 데에 제공되는 블록도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작을 설명하는 데에 제공되는 순서도이다.
도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템이 관리할 수 있는 반도체 공정을 설명하기 위해 제공되는 도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작을 설명하는 데에 제공되는 도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작을 설명하는 데에 제공되는 순서도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작을 설명하는 데에 제공되는 도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템을 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템(10)은, 총 n개의 공정 장비(30-1~30-n)와, n개의 공정 장비(30-1~30-n)의 동작을 제어하는 제어 장비(20)를 포함할 수 있다. 제어 장비(20)는 n개의 공정 장비(30-1~30-n)와 통신 가능하게 연결될 수 있으며, 공정을 관리하는 사용자가 각 공정 장비(30-1~30-n)의 상태를 모니터링하고 공정 장비(30-1~30-n) 각각이 웨이퍼에 적용하는 공정 조건을 조절할 수 있는 입/출력 수단, 공정 장비(30-1~30-n)로부터 획득한 공정 변수, 웨이퍼 특성 등의 데이터를 저장할 수 있는 저장 수단 등을 구비할 수 있다.
n개의 공정 장비(30-1~30-n)는 서로 연결될 수 있으며, 공정 대상인 웨이퍼는 제1 공정 장비(30-1)로부터 제n 공정 장비(30-n)까지 순차적으로 공정에 투입될 수 있다. 즉, 웨이퍼는 제1 공정부터 제n 공정까지 총 n개의 공정을 거칠 수 있다. 일 실시 형태에서, 공정 장비(30-1~30-n) 중 적어도 일부에는 각 공정 전후의 웨이퍼 특성을 측정하기 위한 센서가 구비될 수 있으며, 상기 센서에 의해 측정되는 웨이퍼 특성 값은 제어 장비(20)로 전달될 수 있다. 제어 장비(20)는 모든 공정을 거쳐서 생산된 웨이퍼의 수율을 전수 검사할 수 있으며, 웨이퍼의 수율에 기준치 이상의 변동이 발생하는 경우, 각 공정 장비(30-1~30-n)의 동작을 조절할 수 있다.
n개의 공정 장비(30-1~30-n) 각각은, 포토 공정, 식각 공정, 세정 공정, 증착 공정, 연마 공정 중 적어도 하나를 공정에 투입된 웨이퍼에 적용할 수 있다. 즉, n개의 공정 장비(30-1~30-n) 각각은 웨이퍼에 반도체 공정을 적용할 수 있다. 공정 장비(30-1~30-n)가 웨이퍼에 적용하는 반도체 공정은, 소정의 공정 변수에 의해 제어될 수 있으며, 상기 공정 변수는 제어 장비(20)에 의해 조절될 수 있다. 공정 변수는 각 반도체 공정을 제어하기 위한 파라미터, 또는 FDC(Fault Detection and Classification) 센서나 OES(Optical Emission Spectroscopy) 센서 등에 의해 감지되는 데이터 등을 포함할 수 있다. (FDC, OES에 대해 좀 더 부가 설명 있었으면 좋겠어요.)
일 실시 형태에서, 포토 공정은 웨이퍼에 포토 레지스트(Photo Resist, PR) 물질을 도포하고 웨이퍼를 고온으로 베이킹하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 베이킹 온도, PR을 도포하는 스핀 코팅에서의 PR 코팅 속도 등이 웨이퍼의 수율에 영향을 주는 공정 변수가 될 수 있다. 특정 예에서는, 상기 PR 코팅 속도는 RPM(분당 회전수)로 표현될 수 있다. 제어 장비(20)는, 웨이퍼에 포토 공정을 적용하는 공정 장비(30-1~30-n)에 대해서 베이킹 온도, PR 코팅 속도 등을 공정 변수로 선정할 수 있다. 증착 공정을 웨이퍼에 적용하는 공정 장비(30-1~30-n)에 대해서는 증착을 위한 가스 유량, 척(chuck) 온도, 또는 챔버 온도 등이 공정 변수가 될 수 있다. 일 실시 형태에서, 척 온도는 웨이퍼가 탑재되는 척의 온도로서, 척 온도 측정 지그에 의해 측정될 수 있다.
제어 장비(20)는 n개의 공정 장비(30-1~30-n) 각각에 대해 선정된 공정 변수들마다 해당 공정 변수의 통계 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어 공정 관리 시스템(10)에 투입되어 생산된 웨이퍼가 총 m개인 경우, m개의 웨이퍼에 적용된 베이킹 온도를 취합하고, 취합한 베이킹 온도의 평균값과 산포도 등을 이용하여 베이킹 온도라는 공정 변수에 대한 통계 데이터를 획득할 수 있다. 제어 장비(20)는 PR 코팅 속도, 식각 공정 중에 발생하는 OES 데이터, 막질 코팅 공정을 제어하기 위한 막질 코팅 속도, PR 코팅 속도 등의 다른 공정 변수에 대해서도 유사한 방법으로 통계 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제어 장비(20)는 n개의 공정 장비(30-1~30-n)마다 적어도 하나의 공정 변수에 대한 통계 데이터를 획득할 수 있다.
한편, 제어 장비(20)는 공정 변수 외에 각 공정 장비(30-1~30-n)를 거쳐 나온 웨이퍼의 특성 값을 획득하고, 획득한 웨이퍼 특성 값의 통계 데이터를 산출할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 공정 장비(30-1~30-n) 중 적어도 일부는 웨이퍼의 특성을 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 포토 공정 장비는 포토 공정이 적용된 웨이퍼의 수평 조절 특성과 관련된 레벨링(leveling) 데이터를 측정하기 위한 센서를 가질 수 있으며, 증착 공정 장비는 증착 공정이 적용된 웨이퍼의 특성을 측정하기 위한 광 스펙트럼 측정 센서를 가질 수 있다. 즉, 제어 장비(20)는 공정 장비(30-1~30-n) 중 적어도 일부에 포함된 센서로부터 웨이퍼 특성 값을 수신하고, 수신한 특성 값들의 통계 데이터를 획득할 수 있다.
제어 장비(20)는 공정 관리 시스템(10)에 투입된 m개의 웨이퍼 가운데 우수한 수율을 가진 기준 웨이퍼를 선택할 수 있다. 수율은 하나의 웨이퍼 상에 제조되는 복수개의 반도체 칩들 중 소정 요건을 만족하는 반도체 칩의 비율로 결정될 수 있다. 기준 웨이퍼는 소정의 기준 수율보다 높은 수율을 갖는 웨이퍼일 수 있다. 이때, 상기 기준 수율은 공정 관리자에 의해 미리 설정되는 값일 수 있다. 기준 웨이퍼는 m개의 웨이퍼 가운데 가장 우수한 수율을 가진 하나의 웨이퍼일 수도 있으며, 또는 기준 수율 이상의 수율을 갖는 둘 이상의 웨이퍼가 기준 웨이퍼로 선택될 수도 있다.
제어 장비(20)는 선택된 기준 웨이퍼에 실제로 적용된 공정 변수를, 각 공정 변수의 통계 데이터와 비교하여 각 공정 변수에 대한 기준 조건을 설정할 수 있다. 제어 장비(20)는 기준 웨이퍼에 실제로 적용된 공정 변수와, 해당 공정 변수의 통계 데이터를 비교하여 기준 웨이퍼에 실제로 적용된 공정 변수에 소정의 고유 값을 할당할 수 있다. 상기와 같은 방식에 따라, 제어 장비(20)는 기준 웨이퍼에 적용된 복수의 공정 변수마다 고유 값을 할당하고, 할당된 고유 값의 집합을 전체 공정 관리 시스템(10)의 기준 조건으로 설정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 장치를 설명하는 데에 제공되는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 공정 관리 장치(40)는, 통신부(41), 연산부(42), 입력부(43), 출력부(44), 및 저장부(45)를 포함할 수 있다. 공정 관리 장치(40)는 통신부(41)를 통해, 복수의 웨이퍼에 적어도 하나의 반도체 공정을 적용하는 공정 장비(50)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 도 2에는 하나의 공정 장비(50)가 통신부(21)에 연결되는 것으로 도시하였으나, 둘 이상의 공정 장비(50)가 통신부(21)와 연결될 수도 있음은 물론이다. 공정 관리 장치(40)는 컴퓨터 장치일 수 있으며, 공정 관리자가 공정을 관리하고, 공정 진행 상태를 모니터링 할 수 있는 입력부(43) 및 출력부(44)를 포함할 수 있다.
공정 장비(50)는 도 1에 도시된 n개의 공정 장비(30-1~30-n) 중 어느 하나이거나, 또는 특정 반도체 소자의 특정 영역을 형성하기 위한 복수의 공정을 실행하는 모듈일 수 있다. 일 실시 형태에서, 공정 장비(50)는 DRAM 소자를 제조하는 공정 가운데, 트랜지스터와 같은 능동(active) 소자를 형성하기 위한 공정을 수행하는 모듈일 수 있다.
공정 관리 장치(40)의 전반적인 동작은, 연산부(42)에 의해 제어될 수 있다. 연산부(42)는 통신부(41)를 통해 공정 장비(50)가 수행하는 반도체 공정을 제어하기 위한 공정 변수를 획득할 수 있다. 일 실시 형태로, 공정 장비(50)가 증착 공정 장비인 경우, 연산부(42)는 막질 증착에 필요한 가스 유량, 척(chuck) 온도 등을 공정 변수로 설정하고, 각 공정 변수에 대한 데이터를 공정 장비(50)로부터 수신할 수 있다.
한편, 공정 장비(50)는 공정 장비(50)에 투입되어 반도체 공정이 적용되기 이전과, 반도체 공정이 적용된 이후의 웨이퍼 특성을 감지하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 연산부(42)는 통신부(41)를 통해 센서가 감지한 웨이퍼의 특성 값을 수신할 수 있으며, 복수의 웨이퍼 각각의 특성 값에 대한 통계 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시 형태로, 공정 장비(50)가 증착 공정 장비인 경우, 연산부(42)는 광 스펙트럼 센서가 감지하는 광 반사 스펙트럼 데이터를 웨이퍼의 특성 값으로 수신할 수 있다.
즉, 연산부(42)는 공정 장비(50)에 의해 실행되는 반도체 공정의 공정 변수 및 상기 반도체 공정이 적용된 웨이퍼의 특성 값 각각에 대한 통계 데이터를 획득할 수 있다. 증착 공정 장비의 경우, 연산부(42)는 가스 유량, 가스 비율, 척(chuck) 온도, 압력 등의 공정 변수에 대한 통계 데이터 및 센서가 측정하는 광 반사 스펙트럼에 대한 통계 데이터를 획득할 수 있다. 공정 장비(50)가 포토 공정 장비인 경우, 연산부(42)는 포토 레지스트 물질을 코팅하기 위한 PR 코팅 속도, 노광 시간 등의 공정 변수에 대한 통계 데이터 및 센서가 측정하는 포커스 레벨링 데이터 등에 대한 통계 데이터를 획득할 수 있다.
한편, 연산부(42)는 공정 장비(50)에 의해 반도체 공정이 적용된 웨이퍼 가운데, 소정의 기준 수율보다 좋은 수율을 갖는 기준 웨이퍼를 선택할 수 있다. 공정 장비(50)를 거쳐가는 웨이퍼의 수율은 전수 검사될 수 있으며, 연산부(42)는 통신부(41)를 통해 웨이퍼의 수율에 대한 전수 검사 결과를 수신하여 기준 수율보다 좋은 수율을 갖는 기준 웨이퍼를 선택할 수 있다. 연산부(42)는 기준 웨이퍼에 적용된 각 공정 변수의 값과 기준 웨이퍼로부터 측정된 웨이퍼 특성 값을 앞서 획득한 통계 데이터와 비교하여, 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 소정의 고유 값을 부여할 수 있다.
공정 장비(50)가 증착 공정 장비인 경우, 앞서 설명한 바와 같이 연산부(42)는 가스 유량, 척(chuck) 온도 등의 공정 변수에 대한 통계 데이터 및 센서가 측정하는 광 반사 스펙트럼에 대한 통계 데이터를 획득하여 저장부(45)에 저장할 수 있다. 기준 웨이퍼가 선택되면, 연산부(42)는 기준 웨이퍼에 실제로 적용된 가스 유량 값, 척 온도 값을 각각 가스 유량의 통계 데이터 및 척 온도의 통계 데이터와 비교할 수 있다. 마찬가지로, 연산부(42)는 기준 웨이퍼로부터 측정된 광 반사 스펙트럼 값을 광 반사 스펙트럼에 대한 통계 데이터와 비교할 수 있다.
일 실시 형태에서, 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 대한 통계 데이터는 소정의 평균값과 산포도를 갖는 정규 분포 함수 형태로 표현될 수 있다. 통계 데이터를 나타내는 정규 분포 함수는 평균값을 기준으로 산포도에 따라 복수의 구간으로 구분될 수 있다. 연산부(42)는 기준 웨이퍼에 실제로 적용된 공정 변수 값과, 기준 웨이퍼로부터 실제로 측정된 웨이퍼 특성 값이, 통계 데이터를 구분하는 복수의 구간 중에서 어느 구간에 속하는 지에 따라 각 공정 변수와 웨이퍼 특성에 고유 값을 할당할 수 있다. 각 공정 변수 및 웨이퍼 특성마다 고유 값이 할당되면, 연산부(42)는 고유 값들의 집합을 기준 조건으로 설정할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5에 도시한 순서도를 참조하여, 기준 웨이퍼를 선택하고, 선택한 기준 웨이퍼로부터 기준 조건을 설정하는 방법을 설명한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작을 설명하는 데에 제공되는 순서도이다. 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하는 공정 관리 시스템의 동작 방법은, 복수의 공정 장비(30-1~30-n)를 관리하는 제어 장비(20)에 의해 실행될 수 있다. 일 실시 형태에서, 도 3 내지 도 5의 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작 방법은, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장된 소프트웨어 형태로 제공되어 컴퓨터 장치로 제공되는 제어 장비(20)에 의해 실행될 수 있다. 제어 장비(20)는 도 2에서 설명한 공정 관리 장치(40)와 유사하게, 통신부(41), 연산부(42), 입력부(43), 출력부(44), 및 저장부(45)를 포함할 수 있다.
우선 도 3을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작은, 생산된 복수의 웨이퍼에 적용된 복수의 공정 변수에 대하여 제어 장비(20)가 통계 데이터를 획득하는 것으로 시작될 수 있다(S100). S100 단계에서 생산된 복수의 웨이퍼는, 복수의 공정, 예를 들면 포토 공정, 증착 공정, 세정 공정, 식각 공정, 연마 공정 등과 같은 반도체 공정을 거쳐서 생산된 복수의 웨이퍼들일 수 있으며, 상기 공정을 거쳐서 생산된 각 웨이퍼에는 복수의 반도체 소자가 포함될 수 있다.
단계(S100)에서 통계 데이터를 획득하는 데에 기준이 되는 복수의 공정 변수는, 각 공정 단계에서 복수의 웨이퍼에 적용되는 공정 조건에 대응할 수 있다. 예를 들어, 포토 공정에서는 베이킹 온도, PR 코팅 속도 등이 공정 변수에 해당할 수 있으며, 증착 공정에서는 가스 유량, 가스의 압력, 척(chuck) 온도 등이 공정 변수에 해당할 수 있다. 식각 공정에서는 RF 파워, 척(chuck)에 공급되는 파워 등이 공정 변수에 해당할 수 있다.
복수의 공정 변수에 대한 통계 데이터는, 복수의 웨이퍼 각각에 대해 적용되는 공정 변수의 값을 통계화한 데이터일 수 있다. 예를 들어, 복수의 공정을 통해 생산된 복수의 웨이퍼 각각에 대해, 증착 공정에서 적용된 가스 유량 및 척 온도 등은 소정의 평균 값과 표준편차를 갖는 정규 분포(normal distribution)로 표현될 수 있다. 유사하게, 포토 공정을 제어하기 위한 베이킹 온도 및 PR 코팅 속도와 같은 다른 공정변수도 소정의 분포를 갖는 통계 데이터로 수치화될 수 있다. 이때, 각 공정 변수에 대한 통계 데이터는 정규 분포 이외의 다른 통계 함수에 따라 표현될 수도 있다.
즉, 복수의 공정 장비(30-1~30-n)를 관리하는 제어 장비(20)는, 각 공정 장비(30-1~30-n)에 투입된 웨이퍼에 적용되는 여러 가지 공정 조건 가운데 적어도 일부를 공정 변수로 선정하고, 공정 변수마다 통계 데이터를 획득할 수 있다. 총 m개의 웨이퍼가 공정 장비(30-1~30-n)에 투입된 경우, 제어 장비(20)는 m개의 웨이퍼 각각에 적용된 베이킹 온도, PR 코팅 속도, 가스 유량, 척 온도, RF 파워, 척 파워 등의 공정 변수의 값들을 수집하고, 수집한 값들을 공정 변수 별로 구분하여 각 공정 변수에 대한 통계 데이터를 획득할 수 있다.
제어 장비(20)는 생산된 복수의 웨이퍼 중에서 기준 웨이퍼를 선택할 수 있다(S200). 앞서 설명한 바와 같이, 기준 웨이퍼는 복수의 공정 장비(30-1~30-n)를 거쳐서 생산된 복수의 웨이퍼 중에, 소정의 기준 수율보다 높은 수율을 갖는 웨이퍼일 수 있으며, 하나 또는 복수의 웨이퍼가 기준 웨이퍼로 선택될 수 있다.
기준 웨이퍼가 선택되면, 제어 장비(20)는 선택된 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값을, 통계 데이터 획득 단계(S100)에서 획득한 각 공정 변수의 통계 데이터와 비교할 수 있다(S300). 또한, 제어 장비(20)는 앞선 단계(S300)의 비교 결과에 기초하여 각 공정 변수에 대한 기준 조건을 설정할 수 있다(S400).
기준 조건을 설정하기 위해, 제어 장비(20)는 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값 각각을 해당 공정 변수의 통계 데이터와 비교하고, 비교 결과에 기초하여 각 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값에 소정의 고유 값을 할당할 수 있다. 예를 들어, 특정한 공정 변수가 정규 분포 형태의 통계 데이터로 표현되는 경우, 기준 웨이퍼에 적용된 실제 공정 변수에는, 해당 공정 변수의 통계 데이터의 평균 값과 표준 편차에 따라 고유 값이 할당될 수 있다.
기준 조건 설정 단계(S400)에서 설정되는 기준 조건은 기준 웨이퍼에 따라 선정되는 각 공정 변수의 기준 값들의 집합으로, 제어 장비(20)는 기준 조건 설정 단계(S400)에서 설정되는 기준 조건에 따라 이후 공정에 투입되는 웨이퍼의 공정 변수를 관리할 수 있다. 제어 장비(20)는 기준 조건 설정 단계(S400)에서 설정되는 기준 조건을 현재 공정에 투입된 웨이퍼의 공정 변수와 비교함으로써, 현재 공정 진행 중인 웨이퍼의 수율을 예측하고 그로부터 공정 변수를 조절하여 수율 저하를 방지할 수 있다.
다음으로 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작을 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작은, 제어 장비(20)가 웨이퍼에 적용된 복수의 공정 변수, 및 웨이퍼로부터 측정한 웨이퍼 특성에 대해 통계 데이터를 획득하는 것으로 시작될 수 있다(S100`). 도 3을 참조하여 설명한 실시 형태와 달리, 도 4의 실시 형태에서 제어 장비(20)는 공정 장비(30-1~30-n)가 웨이퍼에 적용하는 반도체 공정을 제어하기 위한 공정 변수의 통계 데이터와 함께, 공정 장비(30-1~30-n) 중 적어도 일부에서 측정되는 웨이퍼 특성의 통계 데이터를 획득할 수 있다. 웨이퍼 특성은 증착 공정 장비에서 센서를 통해 감지되는 광 반사 스펙트럼, 포토 장비에서 측정되는 레벨링 데이터 등을 포함할 수 있다. 웨이퍼 특성은 공정 변수와 달리 각 공정 장비(30-1~30-n)가 웨이퍼에 반도체 공정을 적용한 이후의 결과물로부터 측정될 수 있다.
도 4에서, 기준 웨이퍼 선택 및 비교 단계(S200` 및 S300`)에서의 과정은 도 3을 참조하여 설명한 바와 유사하게 진행될 수 있다. 즉, 제어 장비(20)는 생산된 복수의 웨이퍼 중에서 기준 웨이퍼를 선택할 수 있으며(S200`), 선택한 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 및 기준 웨이퍼로부터 측정한 특성 값을 해당 공정 변수 및 웨이퍼 특성의 통계 데이터와 비교할 수 있다(S300`).
도 4 를 참조하면, 기준 조건 설정 단계(S400`)는 복수의 하위 단계(sub-steps)(S410` 및 S420`)를 포함할 수 있다. 제어 장비(20)는 각 통계 데이터의 산포도에 기초하여 앞선 단계(S200`)에서 선택한 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 소정의 고유 값을 할당할 수 있다(S410`). 한편, 제어 장비(20)는 앞선 단계(S410`)에서 각 공정 변수와 웨이퍼 특성에 할당된 고유 값의 집합을 기준 조건으로 결정할 수 있다(S420`).
다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 방법을 설명한다. 도 5에서 도시된 단계들 중 일부 단계들(S100` 내지 S300`)은 도 4를 참조하여 설명된 단계와 동일한 과정으로 이해될 수 있다. 즉, 제어 장비(20)는 복수의 공정 장비(30-1~30-n)에 의해 생산된 웨이퍼에 적용된 각 공정 변수와, 웨이퍼로부터 측정한 웨이퍼 특성에 대하여 통계 데이터를 획득할 수 있다(S100`). 제어 장비(20)는 생산된 복수의 웨이퍼 중에서 기준 웨이퍼를 선택할 수 있으며(S200`), 선택한 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값 및 기준 웨이퍼로부터 측정한 특성 값을 해당 공정 변수, 웨이퍼 특성의 통계 데이터와 비교할 수 있다(S300`).
도 5 를 참조하면, 기준 조건 설정단계(S400`)는 앞선 실시예와 유사하게 복수의 하위 단계(S410` 및 S420`)를 포함할 수 있으며, 단계(S420`)도 복수의 하위 단계(S421` 내지 S423`)를 포함할 수 있다. 단계(S410`)는 도 4의 S410` 단계와 동일하거나 유사한 과정으로 진행될 수 있다. 즉, 제어 장비(20)는 각 통계 데이터의 산포도에 기초하여 앞선 단계(S200`)에서 선택한 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 및 기준 웨이퍼로부터 측정한 웨이퍼 특성에 소정의 고유 값을 할당할 수 있다(S410`). 한편, 제어 장비(20)는 앞선 단계(S410`)에서 할당된 고유 값의 집합을 기준 조건으로 결정할 수 있는데(S420`), 본 실시 형태에서는 기준 웨이퍼가 복수의 기준 웨이퍼일 수 있다. 따라서, 각 기준 웨이퍼마다 하나의 공정 변수에 고유 값이 할당되므로, 하나의 공정 변수에 복수의 고유 값이 할당될 수 있다.
제어 장비(20)는 각 공정 변수와 웨이퍼 특성에 할당된 고유 값들을 각각 고유 값 그룹으로 분류할 수 있다(S421`). 상기 단계(S421`)에서 분류된 고유 값 그룹 각각은, 특정 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 대해 각 기준 웨이퍼마다 할당된 고유 값을 포함할 수 있다. 제어 장비(20)는 각 고유 값 그룹의 대표 값을 산출하고(S422`), 산출한 대표 값들의 집합을 생성하여 이를 기준 조건으로 설정할 수 있다(S423`). 이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여 도 5의 단계(S410` 및 S420`)의 구체적인 예에 대해 설명한다.
도 6은 DRAM 소자를 제조하는 공정 가운데, 미세 패턴 형성 공정의 일부를 나타낸 것이다.
도 6a를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 공정은, 실리콘(Si) 웨이퍼 기판(100) 상에 제1 절연층(110) 및 제1 마스크층(120)을 형성하는 것으로 시작할 수 있다. 제1 절연층(110)은 산화막일 수 있으며, 제1 마스크층(120)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 및 폴리 실리콘 등과 같은 실리콘 함유 물질 중에서 선택되는 어느 하나의 물질로 이루어질 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 절연층(110)과 제1 마스크층(120)은 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 제1 절연층(110)과 제1 마스크층(120)을 형성하는 제1 공정은 증착 공정일 수 있으며, 제어 장비(20)는 가스 유량, 척(chuck) 온도 등을 공정 변수 값으로, 제1 절연층(110)과 제1 마스크층(120)이 형성된 후 센서에 의해 측정되는 광 반사 스펙트럼 데이터를 웨이퍼 특성 값으로 선택할 수 있다.
다음으로 도 6b를 참조하면, 제1 마스크층(120) 상에 제2 마스크층(130)이 배치될 수 있다. 제2 마스크층(130)은 ACL(Amorphous Carbon Layer) 또는 SOH(Spin On Hardmask)와 같이 높은 탄소 함량을 갖는 탄화수소 화합물 또는 그 유도체를 포함하는 막으로 이루어지거나, 금속 또는 유기물로 이루어질 수도 있다. 제2 마스크층(130)은 제1 절연층(110) 및 제1 마스크층(120)과 달리 스핀 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 제2 마스크층(130)을 형성하기 위한 제2 공정에서 코팅 속도를 공정 변수 값으로 선택할 수 있다.
도 6c를 참조하면, 제2 마스크층(130) 상에는 제1 반사 방지층(140)이 형성될 수 있다. 제1 반사 방지층(140)은 뒤따르는 포토 리소그래피 공정 시 반사 방지 역할을 수행하며, 실리콘 산질화물(SiON)을 포함할 수 있다. 제1 반사 방지층(140)을 형성하기 위한 제3 공정은, 제1 공정과 유사한 증착 공정일 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 가스 유량, 척(chuck) 온도 등을 공정 변수 값으로, 제1 반사 방지층(140)이 형성된 후 센서에 의해 측정되는 광 반사 스펙트럼 데이터를 웨이퍼 특성 값으로 선택할 수 있다.
도 6d를 참조하면, 제1 반사 방지층(140) 상에는 포토 리소그래피 공정을 위한 제1 PR 패턴(150)이 형성될 수 있다. 따라서 도 6d에 도시한 제4 공정은 포토 공정일 수 있다. 제어 장비(20)는 제4 공정에서 제1 PR 패턴(150)을 형성하기 위한 PR 코팅 속도를 공정 변수 값으로, 제1 PR 패턴(150)을 형성한 후 측정되는 레벨링 데이터를 웨이퍼 특성 값으로 선택할 수 있다.
PR 패턴(150)을 형성한 후 패터닝이 완료되면, 제1 반사 방지층(140) 및 제2 마스크층(130)을 식각하여 반사 방지 패턴(140a) 및 제2 패턴(130a)을 형성할 수 있다. 도 6e를 참조하면, 반사 방지 패턴(140a)과 제2 패턴(130a)이 제1 마스크층(120) 상에 형성되며, 제1 마스크층(120), 제1 절연층(110) 및 웨이퍼 기판(100)은 식각되지 않을 수 있다. 즉, 도 6e에 도시한 제5 공정은 식각 공정일 수 있으며, 제어 장비(20)는 식각 공정 중에 발생하는 OES 데이터를 제5 공정의 공정 변수 값으로 선택할 수 있다.
도 6f를 참조하면, 반사 방지 패턴(140a) 및 제2 패턴(130a) 상에는 스페이서 마스크층(160)이 형성될 수 있다. 스페이서 마스크층(160)은 제2 마스크층(130)에 대해 다른 식각 선택비를 갖는 물질, 예를 들어 산화막으로 이루어질 수 있다. 스페이서 마스크층(160)은 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition, ALD)과 같은 증착 공정에 의해 형성될 수 있으며, 도 6f에 도시한 제6 공정은 증착 공정일 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 제1, 제3 공정과 마찬가지로 가스 유량, 척(chuck) 온도 등을 공정 변수 값으로, 스페이서 마스크층(160)이 형성된 후 센서에 의해 측정되는 광 반사 스펙트럼 데이터를 웨이퍼 특성 값으로 선택할 수 있다.
다음으로 도 6g를 참조하면, 제1 마스크층(120)의 상면 및 제2 패턴(130a)의 상면이 노출될 때까지 스페이서 마스크층(160)을 식각하여, 제2 패턴(130a)의 측면을 덮는 스페이서(160a)를 형성할 수 있다. 스페이서(160a)는 미세 패턴의 밀도를 높이기 위한 식각 마스크로 이용될 수 있으며, 스페이서 마스크층(160)을 식각하는 동안 반사 방지 패턴(140a)도 함께 식각되어 제거될 수 있다. 즉, 도 6g에 도시한 제7 공정은 식각 공정일 수 있으며, 제어 장비(20)는 식각 공정 중에 발생하는 OES 데이터를 제7 공정의 공정 변수 값으로 선택할 수 있다.
도 6h를 참조하면, 식각 공정이 제8 공정으로 실행되어 제2 패턴(130a) 및 제1 마스크층(120)의 일부가 제거될 수 있다. 제2 패턴(130a)이 먼저 제거되면서 서로 인접한 스페이서(160a) 사이의 공간을 통해 제1 마스크층(120)이 노출 및 제거되어 제1 패턴(120a)이 형성될 수 있다. 따라서 도 6h에 도시한 바와 같은 패턴이 형성될 수 있으며, 제어 장비(20)는 제5 및 제7 공정과 유사하게 식각 공정 중에 발생하는 OES 데이터를 제8 공정의 공정 변수 값으로 선택할 수 있다.
도 6i를 참조하면, 제9 공정으로 식각 공정이 실행될 수 있다. 도 6i에 도시한 바와 같이 스페이서(160a)와 제1 패턴(120a)을 식각 마스크로 이용하여 절연층(110)이 식각될 수 있다. 절연층(110)이 식각되는 동안 스페이서(160a)도 함께 식각되어 제거될 수 있으며, 이후 웨이퍼(100)의 일부 영역이 식각되어 웨이퍼 기판 패턴(100a)이 형성될 수 있다. 따라서, 웨이퍼 기판 패턴(100a)을 형성하기 위한 제9 공정은 식각 공정, 특히 일 실시 형태에서 건식 식각 공정일 수 있으며, 제어 장비(20)는 식각 공정 중에 발생하는 OES 데이터를 제13 공정의 공정 변수 값으로 선택할 수 있다.
DRAM 소자에서 미세 패턴을 형성하는 공정을 예시로 설명한 도 6a 내지 도 6i의 실시 형태에서와 같이, 제어 장비(20)는 각 공정마다 서로 다른 공정 변수 값과 웨이퍼 특성 값을 선택, 획득할 수 있다. 제어 장비(20)는 각 공정에 투입된 모든 웨이퍼에 대해 공정 변수 값과 웨이퍼 특성 값을 획득할 수 있으며, 획득한 공정 변수 값과 웨이퍼 특성 값의 통계 데이터를 산출할 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템에서 기준 조건을 설정하는 방법을 설명한다. 설명의 편의를 위하여 도 1에 도시한 공정 장비(30-1~30-n)에 의해 도 6a 내지 도 6i에서 설명한 DRAM 소자의 미세 패턴 형성 공정이 수행되며, 상기 미세 패턴 형성 공정이 제어 장비(20)에 의해 관리되는 것을 가정한다.
도 7을 참조하면 총 6개의 공정 변수 및 2개의 웨이퍼 특성에 대한 통계 데이터(P1~P8)가 도시되어 있으며, 각 통계 데이터(P1~P8)는 정규 분포 곡선으로 표현될 수 있다. 정규 분포 곡선은 알려진 바와 같이 평균 값을 기준으로 좌우 대칭의 분포를 가지며, 정규 분포 곡선의 대상인 데이터의 산포도에 따라 정규 분포 곡선의 폭이 결정될 수 있다. 예를 들어, 제2 공정 변수의 통계 데이터(P2)는 제1 공정 변수의 통계 데이터(P1)보다 더 큰 산포도를 가질 수 있다.
본 실시 형태에서, 제1~제6 공정 변수 및 제1~제2 웨이퍼 특성은, 도 6a 내지 도 6i에 도시한 DRAM 소자의 미세 패턴 공정에서 얻어지는 변수 및 웨이퍼 특성일 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 제1, 제2 공정 변수는 각각 도 6a에 도시한 제1 공정에서 획득되는 가스 유량과 척(chuck) 온도에 대응하고, 제1 웨이퍼 특성은 제1 공정에서 획득한 광 반사 스펙트럼 데이터에 대응하는 것을 가정한다. 한편, 제3 공정 변수는 도 6b에 도시한 제2 공정에서 획득되는 스핀 코팅 속도에 대응할 수 있으며, 제4, 제5 공정 변수는 도 6c에 도시한 제3 공정에서 획득되는 가스 유량과 척(chuck) 온도에 대응할 수 있다. 제2 웨이퍼 특성은 제3 공정에서 획득한 광 반사 스펙트럼 데이터에 대응할 수 있으며, 제6 공정 변수는 도 6d에 도시한 제4 공정에서 획득되는 PR 코팅 속도에 대응할 수 있다.
제어 장비(20)에 의해 획득되는 통계 데이터(P1~P8)는, 공정 장비(30-1~30-n)에 의해 생산된 복수의 웨이퍼로부터 얻어지는 데이터일 수 있다. 즉, 제어 장비(20)는 증착 공정을 웨이퍼 기판(100)에 적용하는 제1 공정 장비(30-1)에 투입되는 웨이퍼 기판(100)에 적용되는 가스 유량 값을 취합하고 이를 통계화하여 도 7에 도시한 바와 같은 제1 공정 변수에 대한 통계 데이터(P1)를 얻을 수 있다. 마찬가지로, 제어 장비(20)는 제1 공정 장비(30-1)에 투입되는 웨이퍼 기판(100)에 적용되는 척 온도 값을 취합하고 이를 통계화하여 제2 공정 변수에 대한 통계 데이터(P2)를 얻을 수 있다. 또한, 제어 장비(20)는 제1 공정 장비(30-1)에서 증착 공정이 완료된 웨이퍼 기판(100)를 대상으로 센서를 이용한 광 반사 스펙트럼 분석을 함으로써, 제1 웨이퍼 특성에 대한 제3 통계 데이터(P3)을 얻을 수 있다.
한편, 제어 장비(20)가 획득하는 각 통계 데이터(P1~P3)는 산포도를 기준으로 하여 복수의 구간으로 분류될 수 있다. 도 7을 참조하면, 제1 공정 변수인 가스 유량에 대한 제1 통계 데이터(P1)는 표준 편차 값에 의해 평균 값을 기준으로 총 8개의 구간으로 분류될 수 있다. 또한, 제1 통계 데이터(P1)보다 큰 표준 편차 값을 갖는 제2 통계 데이터(P2) 및 제3 통계 데이터(P3)는 총 6개의 구간으로 분류될 수 있다.
제어 장비(20)는 공정 장비(30-1~30-n)에 의해 생산된 복수의 웨이퍼 중에서 소정의 기준 수율 이상의 수율을 갖는 기준 웨이퍼를 선택하고, 기준 웨이퍼에 적용된 각 공정 변수 값 및 웨이퍼 특성 값을 통계 데이터(P1~P8)와 비교하여 각 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 소정의 고유 값을 할당할 수 있다. 기준 웨이퍼의 공정 변수와 웨이퍼 특성에 할당되는 고유 값은, 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값 및 웨이퍼 특성 값이 각 공정 변수와 웨이퍼 특성의 통계 데이터(P1~P8)내에서 위치하는 구간에 따라 결정될 수 있다. 이를 수식으로 표현하면, 기준 웨이퍼의 공정 변수와 웨이퍼 특성에 할당되는 고유 값은 아래의 수학식 1에 따라 결정될 수 있다. 수학식 1에서 m은 각 통계 데이터(P1~P8)의 평균 값이고, σ는 각 통계 데이터(P1~P8)의 표준 편차 값일 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004

도 7에서 각 통계 데이터(P1~P8)에 별(*) 모양으로 표시된 값이, 본 실시 형태에서 기준 웨이퍼에 적용된 제1~6 공정 변수 값 및 제1~제2 웨이퍼 특성 값일 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서 기준 웨이퍼의 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 각각 부여되는 고유 값은 아래의 표 1과 같을 수 있다.
항목 고유 값
제1 공정 변수 1
제2 공정 변수 2
제1 웨이퍼 특성 2
제3 공정 변수 1
제4 공정 변수 3
제5 공정 변수 3
제2 웨이퍼 특성 1
제6 공정 변수 1
제어 장비(20)는 수학식 1에 따라 얻은 고유 값들의 집합, [1, 2, 2, 1, 3, 3, 1, 1]을 기준 조건으로 설정할 수 있다. 상기 기준 조건은, 실제로 생산된 웨이퍼들 중에 좋은 수율을 갖는 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값과, 기준 웨이퍼로부터 측정한 웨이퍼 특성 값으로부터 산출된 고유 값들의 집합이므로, 공정 장비(30-1~30-n)에 실제로 투입되는 웨이퍼가 우수한 수율을 얻을 수 있는 조건이 될 수 있다.
기준 조건에 포함되는 각각의 고유 값들은, 현재 공정 진행 중인 웨이퍼의 수율 저하를 막기 위해, 해당 공정 변수 또는 웨이퍼 특성에서 상기 공정 진행 중인 웨이퍼의 공정 변수 값 또는 웨이퍼 특성 값이 가져야 하는 한계 범위를 정의하는 것으로 볼 수 있다. 예를 들어, 도 7의 제2 공정 변수를 참조하면 증착 공정에서 척 온도에 대한 고유 값이 2이므로, 증착 공정에 투입된 웨이퍼에 적용되는 척 온도가 m-2σ 이상, m+2σ 이하의 범위에 포함되는 경우, 증착 공정의 척 온도가 원활하게 제어되고 있는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 증착 공정에 투입된 웨이퍼에 적용되는 척 온도가 m-2σ보다 작은 값을 갖거나, m+2σ보다 큰 값을 갖는 경우에는 증착 공정의 척 온도 제어에 문제가 생긴 것으로 판단할 수 있다.
한편, 표 1과 같이 획득한 기준 조건은, 해당 기준 조건을 얻는 데에 이용된 기준 웨이퍼보다 더 좋은 수율을 갖는 웨이퍼가 생산되는 경우, 상기 더 좋은 수율을 갖는 웨이퍼로부터 산출되는 고유 값에 의해 갱신될 수 있다. 예를 들어, 표 1에서 획득한 기준 조건 [1, 2, 2, 1, 3, 3, 1, 1]이 93%의 수율을 갖는 기준 웨이퍼로부터 획득한 것이라고 가정할 때, 95%의 수율을 갖는 웨이퍼가 생산되면 95%의 수율을 갖는 웨이퍼에 적용된 고유 변수로부터 산출되는 고유 값들의 집합으로 표 1의 기준 조건을 갱신할 수 있다. 이를 위해, 제어 장비(20)는 각 웨이퍼의 수율을 전수 검사함과 동시에, 각 웨이퍼에 적용되는 공정 변수 값 및 각 웨이퍼로부터 측정하는 웨이퍼 특성 값을 실시간으로 추적 및 저장한 후, 공정 장비(30-1~30-n)에 의해 생산된 웨이퍼의 수율에 따라 기준 조건의 갱신 여부를 결정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 방법에서 기준 조건을 설정하는 방법을 설명하는 데에 제공되는 도이다.
도 8은 증착 장비(1000)에 투입되는 웨이퍼에 적용될 수 있는 공정 변수인 가스 유량, 척(chuck) 온도와, 증착 장비(1000)에서 증착 공정이 적용된 웨이퍼로부터 측정되는 웨이퍼 특성인 광 반사 스펙트럼 각각에 대해 4개의 기준 웨이퍼(a, b, c, d)에 할당된 고유 값을 나타낼 수 있다. 가스 유량과 척 온도, 및 광 반사 스펙트럼은 서로 다른 평균 값 및 표준 편차를 갖는 정규 분포 형태의 통계 데이터를 가지며, 4개의 기준 웨이퍼(a, b, c, d)는 가스 유량과 척 온도, 및 광 반사 스펙트럼 각각에서 서로 다른 고유 값을 가질 수 있다. 이때, 4개의 기준 웨이퍼(a, b, c, d) 각각에 공정 변수 별로 할당되는 고유 값은, 수학식 1에 따라 결정될 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 기준 웨이퍼(a)는 증착 온도의 통계 데이터(1010)에서 고유 값 1을 가질 수 있다. 마찬가지로, 제2~제4 기준 웨이퍼(b, c, d)는 증착 온도의 통계 데이터(1010)와 비교할 때, 각각 1, 1, 2의 고유 값을 가질 수 있다. 유사한 방식으로 공정 변수마다 제1~제4 기준 웨이퍼(a, b, c, d) 각각에 고유 값을 할당하면, 그 결과는 아래의 표 2와 같이 주어질 수 있다.
항목 가스 유량 척 온도 광 반사 스펙트럼
제1 기준 웨이퍼 1 2 1
제2 기준 웨이퍼 1 1 2
제3 기준 웨이퍼 1 3 2
제4 기준 웨이퍼 2 2 2
대표 값 1 2 2
즉, 본 실시 형태에서 증착 장비(1000)에 투입된 웨이퍼에 적용되는 공정 변수인 가스 유량과 척 온도에 대한 고유 값 및 증착 장비(1000)를 통과한 웨이퍼로부터 측정되는 웨이퍼 특성인 광 반사 스펙트럼에 대한 고유 값은, 기준 웨이퍼가 복수의 기준 웨이퍼(a, b, c, d)이므로 4x3 행렬 형태로 주어질 수 있다. 제어 장비(20)는 표 2와 같이 주어진 고유 값들을, 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 따라 고유 값 그룹으로 분류할 수 있다. 즉, 표 2에서 제1 고유 값 그룹은 증착 장비(1000)의 가스 유량에 대한 그룹으로서 [1, 1, 1, 2]로 주어질 수 있으며, 제2 고유 값 그룹은 증착 장비(1000)의 척 온도에 대한 그룹으로서 [2, 1, 3, 2]로 주어질 수 있다. 또한, 제3 고유 값 그룹은 증착 장비(1000)에 구비되는 센서로부터 측정되는 광 반사 스펙트럼에 대한 고유 값들의 그룹으로서 [1, 2, 2, 2]로 주어질 수 있다.
제어 장비(20)는 분류한 고유 값 그룹마다 대표 값을 산출한다. 제어 장비(20)가 각 고유 값 그룹마다 산출하는 대표 값은, 각 고유 값 그룹에 포함되는 고유 값들의 평균 값 또는 메디안(median) 값일 수 있다. 본 실시 형태에서는 제어 장비(20)가 각 고유 값 그룹에 포함되는 고유 값들의 산술 평균을 계산한 뒤, 계산 결과에서 소수점 이하의 수를 반올림하는 방식으로 대표 값을 산출하는 것을 가정하였다. 따라서, 각 공정 변수와 웨이퍼 특성에 대응하는 제1~3 고유 값 그룹의 대표 값들은, 각각 1, 2, 2 로 주어질 수 있다.
상기와 같이, 기준 웨이퍼가 복수 개인 경우에는, 각 기준 웨이퍼마다 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 대해 고유 값을 할당하고, 할당된 고유 값을 각 공정 변수와 웨이퍼 특성 별로 묶어서 고유 값 그룹을 생성할 수 있다. 제어 장비(20)는 생성된 고유 값 그룹에서 대표 값을 산출하고, 산출한 대표 값들의 집합을 기준 조건으로 설정할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작을 설명하는 데에 제공되는 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템의 동작은 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 고유 값들을 부여하여 기준 조건을 설정하는 것으로 시작할 수 있다(S10). 본 단계(S10)에서 설정되는 기준 조건은, 복수의 공정 장비(30-1~30-n)에 실제로 투입된 복수의 웨이퍼 가운데, 소정의 기준 수율보다 높은 수율을 갖는 기준 웨이퍼에 실제로 적용된 공정 변수 및 기준 웨이퍼로부터 측정된 웨이퍼 특성마다 할당되는 고유 값들의 집합으로 정의될 수 있다.
제어 장비(20)는 기준 조건이 설정된 복수의 공정 장비(30-1~30-n)에 투입된 웨이퍼에 대해서, 해당 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값 및 해당 웨이퍼로부터 측정되는 웨이퍼 특성 값을 이용하여 임시 고유 값들을 획득할 수 있다(S20). 상기 단계(S20)에서 제어 장비(20)는, 현재 공정 장비(30-1~30-n)에 투입되어 공정 진행중인 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값을, 각 공정 변수의 통계 데이터와 비교하여 임시 고유 값을 획득할 수 있다. 또한 제어 장비(20)는 공정 장비(30-1~30-n)에 투입되어 공정이 진행중인 웨이퍼로부터 측정된 웨이퍼 특성 값을, 각 웨이퍼 특성의 통계 데이터와 비교하여 임시 고유 값을 획득할 수 있다.
즉, 임시 고유 값은 기준 조건 설정 단계(S10)에서 기준 조건을 설정하기 위해, 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 및 기준 웨이퍼로부터 측정된 웨이퍼 특성마다 고유 값을 할당하는 방법과 동일한 방법으로 산출될 수 있으며, 진행이 완료된 공정에 대해서만 획득될 수 있다. 예를 들어, 현재 공정에 투입된 웨이퍼가 제3 공정 장비(30-3) 내에 있는 경우, 임시 고유 값은 제1, 제2 공정 장비(30-1, 30-2)에서 웨이퍼에 적용되는 공정 변수 및 제1, 제2 공정 장비(30-1, 30-2)에 구비된 센서로부터 측정되는 웨이퍼 특성에 대해서만 획득될 수 있다.
임시 고유 값을 획득하면, 제어 장비(20)는 임시 고유 값들을 기준 조건에 포함되는 고유 값들과 비교하고(S30), 비교 결과에 따라 현재 공정에 투입된 웨이퍼에 적용되는 공정 변수를 조절할 수 있다(S40). 예를 들어, 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1~제6 공정 변수 및 제1~제2 웨이퍼 특성에 대한 고유 값들의 집합으로 정의되는 기준 조건이 [1, 2, 2, 1, 3, 3, 1, 1]로 주어지는 경우를 가정하자.
이때, 현재 공정 진행중인 웨이퍼로부터 획득한 임시 고유 값이 [1, 3, 1, 1, 2, 2, 1, 2]과 같이 주어진 경우를 가정하면, 제2 공정 변수 및 제6 공정 변수가 기준 조건을 벗어난 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 임시 고유 값이 기준 조건에 포함되는 고유 값 보다 큰 제2 공정 변수 및 제6 공정 변수의 통제에 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 제2 공정 변수를 적용하는 제1 공정 장비(30-1) 및 제6 공정 변수를 적용하는 포토 장비인 제4 공정 장비(30-4) 각각에서 제2 공정 변수 및 제6 공정 변수를 조절할 수 있다.
다음으로 도 10의 순서도를 참조하여 도 9의 순서도에 개시된 단계 중 고유 값들과의 비교 단계(S30)를 더욱 자세히 설명한다.
도 8을 참조하면, 제어 장비(20)는 복수의 공정 장비(30-1~30-n)에 실제로 투입된 복수의 웨이퍼 가운데, 좋은 수율을 갖는 기준 웨이퍼에 실제로 적용된 공정 변수 및 웨이퍼 특성마다 할당되는 고유 값들의 집합을 기준 조건으로 설정할 수 있다(S10). 또한, 제어 장비(20)는 공정에 실제로 투입된 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값 및 웨이퍼 특성 값을, 각 공정 변수의 통계 데이터와 비교하여 임시 고유 값들을 획득할 수 있다(S20).
제어 장비(20)는 앞선 단계(S20)에서 획득한 임시 고유 값을, 기준 조건의 고유 값과 비교할 수 있다(S31). 본 단계(S31)에서, 제어 장비(20)는 임시 고유 값 각각을 기준 조건에 포함되는 고유 값과 공정 변수 별로 비교할 수 있다. 즉, 증착 온도에 대한 임시 고유 값은 증착 온도에 대한 고유 값과 비교하고, 베이킹 시간에 대한 임시 고유 값은 베이킹 시간에 대한 고유 값과 비교할 수 있다.
앞선 단계(S31)의 비교 결과 임시 고유 값이 기준 조건의 고유 값보다 같거나 큰 것으로 판단되면, 제어 장비(20)는 현재 공정에 투입된 웨이퍼에 대해 해당 임시 고유 값을 그대로 유지할 수 있다(S32). 반면, S31 단계의 비교 결과 임시 고유 값이 기준 조건의 고유 값보다 작은 것으로 판단되면, 제어 장비(20)는 임시 고유 값을 기준 조건의 고유 값으로 변환할 수 있다(S33). 임시 고유 값이 고유 값보다 작다는 것은 해당 공정 변수 또는 웨이퍼 특성이 문제 없이 잘 통제되고 있다는 의미이므로, 고유 값보다 작은 임시 고유 값이 향후 웨이퍼의 수율 예측에 영향을 주지 않도록 다음 단계(S34)로 진행될 수 있다.
임시 고유 값과 기준 조건에 포함된 고유 값의 비교가 완료되면, 제어 장비(20)는 임시 고유 값과 고유 값의 차이를 공정 변수 및 웨이퍼 특성 별로 계산하고(S34), 본 단계(S34)에서 계산된 차이의 누적 값을 이용하여 현재 공정에 투입된 웨이퍼의 수율을 예측할 수 있다(S35). 임시 고유 값이 고유 값보다 작게 나타나는 공정 변수에서는 해당 공정 변수를 웨이퍼에 적용하는 공정 장비(30-1~30-n)의 공정 제어가 원활하게 수행되고 있다고 판단할 수 있으며, 반대의 경우에는 해당 공정 변수를 웨이퍼에 적용하는 공정 장비(30-1~30-n)의 공정 제어에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
다만, 임시 고유 값과, 기준 조건에 포함되는 고유 값 사이의 차이를 누적하여 웨이퍼의 수율을 예측함에 있어서, 제어 장비(20)는 앞선 단계(S33)에서 설명한 바와 같이 임시 고유 값이 고유 값보다 작게 나타나는 공정 변수 및 웨이퍼 특성에서는 임시 고유 값을 고유 값으로 변환할 수 있다. 결국, 기준 조건에 포함되는 고유 값보다 임시 고유 값이 큰 공정 변수, 즉 공정 제어에 문제가 발생한 공정 장비(30-1~30-n)에 따른 영향만을 현재 공정에 투입된 웨이퍼에 반영할 수 있다. 따라서, 공정 제어에 오류가 발생한 공정 장비(30-1~30-n)가 웨이퍼의 수율에 미치는 영향만을 선택적으로 판별할 수 있다.
제어 장비(20)는, 현재 공정에 투입된 웨이퍼에 대해서 예측한 수율을 기초로, 공정 변수를 조절할 수 있다(S41). 기준 조건에 포함되는 고유 값과, 임시 고유 값 사이의 차이의 누적 값이 크면 클수록 수율이 저하될 것으로 예측할 수 있으므로, 제어 장비(20)는 상기 누적 값의 크기에 따라 공정 장비(30-1~30-n) 전반에 걸쳐서 공정 변수를 조절할 수 있다. 이때, S35 단계에서 계산한 차이 누적 값이 소정의 기준 값보다 크면, 해당 웨이퍼는 불량인 것으로 판단하여 공정 장비(30-1~30-n)로부터 배출되도록 제어할 수 있다.
이하, 도 11을 참조하여 도 10의 000 단계(S30)를 더욱 자세히 설명한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 시스템에서 웨이퍼의 수율을 예측하고 공정 변수를 조절하는 방법을 설명하는 데에 제공되는 도이다.
우선 도 11을 참조하면, 총 6개의 공정 변수와 2개의 웨이퍼 특성에 대해 현재 공정에 투입된 웨이퍼로부터 획득되는 임시 고유 값(x, y)과, 일정 수율 이상을 나타낸 기준 웨이퍼로부터 획득한 기준 조건에 포함되는 고유 값(*)이 개시되어 있다. 기준 조건은 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값 및 웨이퍼 특성 값을 통계 데이터(P1~P8)와 비교하여 각 공정 변수에 할당되는 고유 값들의 집합으로 정의할 수 있으며, 도 11에서 기준 조건은 [1, 2, 2, 1, 3, 3, 1, 1]로 표현될 수 있다. 임시 고유 값 x는 제1 웨이퍼에 적용되는 공정 변수 값 및 웨이퍼 특성 값일 수 있으며, 임시 고유 값 y는 제2 웨이퍼에 적용되는 공정 변수 값 및 웨이퍼 특성 값일 수 있다.
또한, 도 11의 실시 형태에서, 현재 공정에 투입된 제1 웨이퍼로부터 획득되는 임시 고유 값들(x)의 집합은 [1, 3, 2, 1, 3, 1, 3, 2]로 표현될 수 있다. 한편, 제2 웨이퍼로부터 획득되는 임시 고유 값들(y)의 집합은 [2, 1, 3, 3, 2, 2, 2, 2]로 주어질 수 있다. 앞서 도 10의 단계(S31~S33)에서 설명한 바와 같이, 제어 장비(20)는 기준 조건에 포함되는 고유 값들을, 임시 고유 값들(x, y)과 비교하여 임시 고유 값(x, y)을 기준 조건에 포함되는 고유 값으로 변환하거나 또는 그대로 유지할 수 있다. S31~S33 단계에서 설명한 방법을 도 11의 실시 형태에 적용하면, 결과는 아래의 표 3 및 표 4와 같이 표현될 수 있다. 표 3 및 표 4의 항목에서, 차이는 변환된 임시 고유 값(x`)과 기준 조건에 포함되는 고유 값(*) 사이의 차이에 해당할 수 있다.
항목 고유 값
(*)		 임시 고유값(x) 변환된 임시
고유값(x`)		 차이
(x`-*)
제1 공정 변수 1 1 1 0
제2 공정 변수 2 3 3 1
제1 웨이퍼특성 2 2 2 0
제3 공정 변수 1 1 1 0
제4 공정 변수 3 3 3 0
제5 공정 변수 3 1 3 0
제2 웨이퍼특성 1 3 3 2
제6 공정 변수 1 2 2 1
항목 고유 값
(*)		 임시 고유값(y) 변환된 임시
고유값(y`)		 차이
(y`-*)
제1 공정 변수 1 2 2 1
제2 공정 변수 2 1 2 0
제1 웨이퍼특성 2 3 3 1
제3 공정 변수 1 3 3 2
제4 공정 변수 3 2 3 0
제5 공정 변수 3 2 3 0
제2 웨이퍼특성 1 2 2 1
제6 공정 변수 1 2 2 1
표 3을 참조하면, 제2, 제6 공정 변수와 제2 웨이퍼 특성에서 임시 고유 값(x)이 고유 값(*)보다 크며, 제5 공정 변수에서 임시 고유 값(x)이 고유 값(*)보다 작게 나타날 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 다른 공정 변수에 부여된 임시 고유 값(x)은 그대로 유지하되, 제5 공정 변수에 부여된 임시 고유 값(x)을 제5 공정 변수에 부여된 고유 값(*)으로 변환할 수 있다. 변환된 임시 고유 값들(x`)의 집합은 [1, 3, 2, 1, 3, 3, 3, 2]로 주어질 수 있다. 상기 변환된 임시 고유 값(x`)은, 도 10의 순서도에서 S31~S33 단계를 적용하여 제어 장비(20)가 획득하는 값일 수 있다.
제어 장비(20)는 변환된 임시 고유 값(x`)과 고유 값(*) 사이의 차이를 계산할 수 있다. 표 3의 실시 형태에서 변환된 임시 고유 값(x`)과 고유 값(*) 사이의 차이는 제2, 제6 공정 변수 및 제2 웨이퍼 특성에서 나타날 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 제2, 제6 공정 변수의 제어 상태를 확인하고 제2, 제6 공정 변수를 조절하는 한편, 제2 웨이퍼 특성을 측정하는 센서를 구비한 공정 장비(30-1~30-n)의 전반적인 동작 상태를 점검할 수 있다.
다음으로 표 4을 참조하면, 제1, 제3, 제6 공정 변수와 제1, 제2 웨이퍼 특성에서 임시 고유 값(y)이 고유 값(*)보다 크며, 제2, 제4, 제5 공정 변수에서 임시 고유 값(y)이 고유 값(*)보다 작게 나타날 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 다른 공정 변수에 부여된 임시 고유 값(y)은 그대로 유지하되, 제2, 제4, 제5 공정 변수에 부여된 임시 고유 값(y) 각각을 제2, 제4, 제5 공정 변수에 부여된 고유 값(*)으로 변환할 수 있다. 변환된 임시 고유 값들(y`)의 집합은 [2, 2, 3, 3, 3, 3, 2, 2]로 주어질 수 있다. 상기 변환된 임시 고유 값(y`)은, 도 10의 순서도에서 S31~S33 단계를 적용하여 제어 장비(20)가 획득하는 값일 수 있다.
제어 장비(20)는 변환된 임시 고유 값(y`)과 고유 값(*) 사이의 차이를 계산할 수 있다. 표 4의 실시 형태에서 변환된 임시 고유 값(y`)과 고유 값(*) 사이의 차이는 제1, 제3, 제6 공정 변수와 제1, 제2 웨이퍼 특성에서 나타날 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 제1, 제3, 제6 공정 변수의 제어 상태를 확인하고 조절하는 한편, 제1, 제2 웨이퍼 특성을 측정하는 센서를 구비한 공정 장비(30-1~30-n)의 전반적인 동작 상태를 점검할 수 있다.
한편, 표 3과 표 4 각각의 실시 형태에서, 변환된 임시 고유 값(x`, y`)과 기준 조건에 포함되는 고유 값(*) 사이의 차이의 누적 값을 계산하면, 표 3의 실시 형태에서는 누적 값이 4, 표 4의 실시 형태에서는 누적 값이 6으로 계산될 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 차이의 누적 값이 더 큰 표 4의 실시 형태에서, 웨이퍼의 수율이 더 저하될 것으로 예측할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 공정 관리 방법에서 공정 설비의 공정 변수를 조절하는 방법을 설명하는 데에 제공되는 도이다.
도 12를 참조하면, 식각 장비(1100)의 공정 변수로 OES 데이터가 선택되며, 포토 장비(1200)에서는 공정 변수로 PR 코팅 RPM이 선택될 수 있다. 또한, 포토 장비(1200)에서는 웨이퍼 특성으로 레벨링 데이터가 선택될 수 있다. 각 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 대한 통계 데이터(1110, 1210, 1220)는 정규 분포 형태로 표현될 수 있다. 일 실시 형태에서, 식각 장비(1100)와 포토 장비(1200)는 도 1에 도시된 n개의 공정 장비(30-1~30-n)에 포함되는 설비일 수 있으며, 제어 장비(20)와 통신 가능하도록 연결될 수 있다. 공정 변수 및 웨이퍼 특성으로 선택된 항목들에 대한 통계 데이터(1110, 1210, 1220)는 제어 장비(20)에 의해 산출될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 도 12에 도시한 통계 데이터(1110, 1210, 1220)는 복수의 공정 장비(30-1~30-n)에 의해 생산된 복수의 웨이퍼에 적용된 공정 변수 각각의 분포로부터 도출되는 데이터일 수 있다. 도 12에는 통계 데이터(1110, 1210, 1220)가 모두 정규 분포 형태로 도시되었으나, 이와 다른 통계 분포 함수 형태로 표현될 수도 있음은 물론이다.
제어 장비(20)는 각 통계 데이터(1110, 1210, 1220)를 기준 웨이퍼에 적용된 공정 변수 값 및 웨이퍼 특성 값과 비교하여 각 공정 변수 및 웨이퍼 특성마다 고유 값을 할당하고, 공정 변수에 할당된 고유 값들의 집합으로 기준 조건을 구성할 수 있다. 기준 웨이퍼는 공정 장비(30-1~30-n)에 의해 생산된 복수의 웨이퍼 중에서 소정 기준보다 좋은 수율을 갖는 웨이퍼일 수 있다. 각 공정 변수 및 웨이퍼 특성에 대해 고유 값을 할당하는 방법은 수학식 1에 따를 수 있다.
도 12에서 기준 조건에 포함되는 고유 값(*)은, OES 데이터, PR 코팅 RPM, 및 레벨링 데이터 각각에 대해 [1, 2, 2]의 값으로 할당될 수 있다. 제어 장비(20)는 식각 장비(1100) 및 포토 장비(1200)에 대해 고유 값들의 집합 [1, 2, 2]를 기준 조건으로 설정할 수 있다.
기준 조건이 설정된 후, 식각 장비(1100) 및 포토 장비(1200)에 투입된 웨이퍼에 실제로 적용되는 OES 데이터, PR 코팅 RPM, 및 레벨링 데이터와 각 통계 데이터(1110, 1210, 1220)가 비교될 수 있다. 제어 장비(20)는 상기 비교 결과에 수학식 1과 동일한 방법을 적용하여 식각 장비(1100) 및 포토 장비(1200)에 투입된 웨이퍼에 적용된 공정 변수 및 웨이퍼 특성마다 임시 고유 값(z)을 할당할 수 있다. 도 12에 도시한 실시 형태에서, 식각 장비(1100) 및 포토 장비(1200)에 투입된 웨이퍼에 할당되는 임시 고유 값(z)은 [1, 3, 2]로 정의될 수 있다.
제어 장비(20)는 임시 고유 값(z)을 기준 조건에 포함된 고유 값과 비교할 수 있다. 본 실시 형태에서는 OES 데이터와 레벨링 데이터에 대해서는 임시 고유 값(z)과 고유 값(*)이 서로 동일하고, PR 코팅 RPM에 대해서만 임시 고유 값(z)이 고유 값(*)보다 클 수 있다. 따라서, 제어 장비(20)는 [1, 2, 2]의 고유 값으로 설정된 식각 장비(1100) 및 포토 장비(1200)의 기준 조건에서 PR 코팅 RPM의 제어에 오류가 발생한 것으로 판단할 수 있으며, 포토 장비(1200)에서 PR 코팅 속도를 조절하여 수율 저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10 : 공정 설비
20 : 제어 장비
30-1~30-n, 50 : 공정 장비
40 : 공정 관리 장치

Claims (10)

  1. 소정의 공정 변수에 의해 제어되는 반도체 공정을 복수의 웨이퍼에 적용하는 공정 장비; 및
    상기 공정 변수에 대한 통계 데이터를 획득하고, 상기 복수의 웨이퍼로부터 기준 웨이퍼를 선택하는 제어 장비; 를 포함하고,
    상기 제어 장비는 상기 기준 웨이퍼에 적용된 상기 공정 변수를 상기 통계 데이터와 비교하여 상기 공정 변수의 기준 조건을 설정하는 공정 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공정 장비는 상기 복수의 웨이퍼의 특성 값을 측정하는 센서를 포함하고,
    상기 제어 장비는, 상기 복수의 웨이퍼의 특성 값에 대한 통계 데이터를 획득하여 상기 기준 웨이퍼의 특성 값과 비교함으로써 상기 특성 값의 기준 조건을 설정하는 공정 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 장비는,
    상기 공정 변수의 기준 조건 및 상기 특성 값의 기준 조건에 기초하여 상기 복수의 공정 장비의 동작을 제어하는 공정 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어 장비는,
    상기 통계 데이터의 대표 값 및 산포도에 기초하여 상기 기준 웨이퍼에 적용된 상기 공정 변수에 소정의 고유 값을 할당하고, 상기 고유 값의 집합을 상기 기준 조건으로 설정하는 공정 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준 웨이퍼는 복수의 기준 웨이퍼이고 상기 공정 변수는 복수의 공정 변수이며,
    상기 제어 장비는 상기 복수의 기준 웨이퍼 각각에 적용된 상기 복수의 공정 변수마다 상기 고유 값을 할당하는 공정 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어 장비는,
    상기 복수의 공정 변수 각각에 할당된 상기 고유 값들을 하나의 그룹으로 분류하여 복수의 고유 값 그룹을 생성하고,
    상기 복수의 고유 값 그룹 각각의 대표 값을 산출하여 상기 대표 값들의 집합을 상기 기준 조건으로 결정하는 공정 관리 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어 장비는,
    상기 공정 장비에 투입되는 웨이퍼에 적용되는 상기 공정 변수에 임시 고유 값을 할당하고, 상기 공정 변수 별로 상기 임시 고유 값을 상기 고유 값과 비교하여 상기 임시 고유 값을 조절하는 공정 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 장비는,
    상기 임시 고유 값이 상기 고유 값보다 작으면, 상기 임시 고유 값을 상기 고유 값으로 변환하고,
    상기 임시 고유 값이 상기 고유 값보다 크면, 상기 임시 고유 값을 유지하는 공정 관리 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어 장비는,
    상기 조절된 임시 고유 값과, 상기 고유 값의 차이를 상기 공정 변수 별로 계산하고,
    상기 차이를 이용하여 상기 공정 장비에 투입되는 웨이퍼의 수율을 예측하는 공정 관리 시스템.
  10. 소정의 공정 변수에 의해 제어되는 반도체 공정을 복수의 웨이퍼에 적용하는 복수의 공정 장비와 연결되는 통신부; 및
    상기 통신부를 통해 상기 공정 변수를 획득하여 상기 공정 변수에 대한 통계 데이터를 산출하고, 상기 복수의 웨이퍼 중에서 소정의 기준 값 이상의 수율을 갖는 기준 웨이퍼를 선택하는 연산부; 를 포함하고,
    상기 연산부는, 상기 기준 웨이퍼에 적용된 상기 공정 변수를 상기 통계 데이터와 비교하여 상기 공정 변수의 기준 조건을 설정하는 공정 관리 장치.


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