현업 이상 분석

판단 순서: 관찰을 적고 범위를 좁힌다

이상이 보이면 손이 먼저 움직이기 쉽다. CD가 크면 Dose를 낮추고, Overlay가 나쁘면 보정값을 넣는다. 그런데 조치 뒤에 결과가 돌아왔다고 해서 원인을 찾은 것은 아니다. 조건을 바꾼 뒤 결과가 좋아져도, 그 차이가 바꾼 조건 때문인지는 따로 따져야 한다. 재료나 처리 경로가 함께 달라졌거나 Rework 이력이 더해졌다면 여러 영향이 섞여 있기 때문이다. 무엇을 같게 두고 무엇만 바꿨는지가 분명한 비교일수록 관찰한 차이를 원인 후보와 잇기 쉽다.

이 책은 이상 분석을 다섯 걸음으로 정리한다(그림 1). 이 순서는 이 장에서 다룰 여러 공개 사례를 묶어 이 책이 정리한 것이고, 특정 회사의 절차를 옮긴 것이 아니다.

1. 관찰을 적는다. 무엇을, 언제, 어떤 장비와 어떤 측정 정의로 쟀는지 적는다. "Plate B를 지난 웨이퍼의 평균 CD가 3 nm 크다"는 관찰이고, "Plate B가 뜨겁다"는 해석이다. 둘을 섞어 적으면 해석이 틀렸을 때 관찰까지 버리게 된다.
2. 범위를 정한다. 이상이 어디에 있는지 세 축으로 좁힌다. 공간(웨이퍼·Shot·Die 좌표), 시간(언제부터인가, Lot 안에서 몇 번째인가, 정비 전인가 뒤인가), 경로(어느 Track 모듈, 어느 Scanner와 Table, 어느 Reticle, 어느 계측 장비를 지났나)다. 계측에서 이상을 발견한 시점과 변화가 시작된 시점은 다를 수 있으므로, 마지막 정상 결과와 첫 이상 결과 사이에 처리된 Lot과 경로를 함께 찾는다(10장).
3. 가설을 여럿 세운다. 원리에서 나온 원인 후보를 하나가 아니라 여럿 적는다. 앞 장들이 이 후보의 목록이다.
4. 가르는 데이터를 고른다. 가설마다 "이것이 맞다면 무엇이 보여야 하는가"를 먼저 쓴다. 그리고 결과가 어느 쪽으로 나와도 가설 하나가 지워지는 데이터를 고른다. 모든 가설에서 똑같이 보일 데이터는 아무것도 가르지 못한다.
5. 개입으로 확인하고, 다음을 막는다. 의심한 것만 바꿔서 증상이 사라지는지 본다. 상관은 개입을 거쳐야 원인이 된다. 원인이 확인되면 다음에는 이 이상이 더 일찍, 더 싸게 잡히도록 감시 항목을 바꾼다.

첫 번째 가설: 측정이 바뀌었나

어떤 이상이든 가장 먼저 지울 가설은 "공정이 아니라 측정이 바뀌었다"이다. 포토의 숫자는 자로 재듯 바로 읽히지 않는다는 것을 10장에서 보았다. 대표적인 함정이 셋이다. 첫째, 193 nm(ArF) 레지스트는 CD-SEM의 전자빔을 맞으면 부피를 잃는다. 레지스트와 SEM 조건에 따라 극단적인 경우 원래 CD의 20%까지 선폭이 줄었다. 같은 선을 다시 재거나 측정 순서를 바꾸면 그것만으로 CD가 움직인다. TSMC의 특허는 이 수축이 ADI와 AEI CD로 식각 Bias를 앞먹임(Feed-forward)하는 공정 제어를 왜곡한다고 적었다. 둘째, SEM 신호에서 가장자리를 정하는 기준이 숫자를 바꾼다. 50% 문턱이나 반치폭 같은 관행 방법은 측벽 각도에 따라 수 nm의 선폭 오차를 낼 수 있었고, 모델 기반 맞춤은 1 nm보다 작았다. 측정 Recipe의 가장자리 판정만 바뀌어도 관리도에 계단이 생긴다는 뜻이다. 셋째, 회절 기반 Overlay 계측은 아래 격자의 구조 비대칭이 Overlay 신호에 섞일 수 있어, Bias를 셋 이상 둔 타깃으로 그 영향을 따로 풀어야 한다.

증상에서 가설로

증상 하나에 가설이 여럿 붙는다. 같은 "CD가 다르다"도 어디에서, 언제부터, 어떤 경로를 지난 웨이퍼에서 다른지에 따라 의심할 장비가 바뀐다. 아래 EXPLORE에서 증상을 골라 가설 나무를 펼쳐 보자. 맨 위의 점선 칸은 언제나 먼저 지울 "측정이 바뀌었나"이고, 그 아래 칸을 누르면 그 가설이 맞을 때 보여야 할 것, 가르는 데이터, 다시 볼 곳이 나온다.

나무의 근거: 측정 쪽 가설(레지스트 수축, 가장자리 판정), PEB 판의 열 이력과 CD 감도, Chuck 오염과 Table별 Leveling 데이터, Wafer table 가장자리 마모, 가장자리에서 먼저 일어나는 쓰러짐, 가장자리 레지스트 제거의 문제, Reticle Haze, Pellicle 위 입자, 공기 중 염기와 T-top, 기판 Poisoning과 Footing, PEB 승온과 Scum, 액침 용출, ADI와 AEI의 차이, Lens·Reticle heating.

무늬와 시간과 경로: 원인이 남기는 지문

결함 지도를 웨이퍼·Shot·Die의 세 좌표로 다시 보는 법은 10장에서 다뤘다. 이 절은 방향을 바꿔 원인 쪽에서 본다. 원인마다 웨이퍼 위에 남기는 무늬, 곧 지문(Signature·Fingerprint, 원인이 지도와 시간에 남기는 특유의 무늬)이 다르고, 시간에 따라 달라지는 모습이 다르며, 영향을 받는 처리 경로가 다르다. 이 세 가지를 함께 쓰면 증상 하나에 붙은 가설들을 상당히 빨리 줄일 수 있다(그림 2).

공개 자료에 나온 원인을 무늬별로 모으면 아래 표가 된다. 같은 무늬가 서로 다른 원인에서 나올 수 있다는 점에 주의하자. 가장자리 고리가 대표적이다. 무늬로 후보를 줄이고, 시간과 경로로 다시 줄이고, 마지막에 가르는 데이터로 확정한다.

표의 무늬를 직접 만들어 보자. 아래 SIMULATOR는 원인 하나를 골라 그 세기를 올리면 한 장의 CD 지도와 결함 지도, 그리고 Lot 25장의 평균 CD가 어떻게 달라지는지 보여 준다. 웨이퍼는 홀수 번째가 경로 1(PEB-1 판과 Scanner의 Table 1)을, 짝수 번째가 경로 2(PEB-2 판과 Table 2)를 지나고, 문제는 경로 1에 두었다(뒷면 입자, Lens heating, Haze는 경로와 상관없다). 패턴은 5장의 조건(ArF 액침 NA 1.35)으로 찍은 피치 130 nm의 50 nm 트렌치이고, Focus가 어긋나면 트렌치가 좁아지다가 결국 닫혀 Bridge가 된다. 「다음 웨이퍼」를 눌러 웨이퍼를 넘기며 보자. 한 장만 보면 놓치는 무늬가 있다.

모델이 흉내 낸 근거: 공간상과 문턱 모델의 조건은 5장과 같다(물의 굴절률 1.44는 1.437을 반올림한 값). PEB 감도는 특허 예시 4.45~6.71 nm/°C와 일반적인 범위 1~10 nm/°C 사이에서 골랐고, 5영역 판은 TEL 특허의 예를 따랐다. Chuck 오염의 Focus spot, 뒷면 입자, Wafer table 마모가 만드는 웨이퍼 끝 1~3 mm(반경 140~147 mm)의 국소 음의 Defocus와 Bridge, Lens heating 보정 상수를 제품에 맞춰 조정해야 Focus drift가 준다는 보고, 잔류 NH₄⁺ 160 ppb에서 누적 25 kJ까지 Haze가 생기지 않았다는 결과와 Haze가 Scribe와 테두리에서 시작해 칩 영역으로 자란다는 관찰.

기본 사례 셋: Hot plate, ADI와 AEI, 좁은 공정 윈도

판단 순서를 세 사례에 적용해 보자. 모두 포토 엔지니어가 자주 마주치는 질문이다. 한 경로를 지난 웨이퍼만 CD가 다를 때, 포토 결과는 같은데 식각 뒤 결과가 다를 때, CD는 목표에 맞는데 조금만 흔들려도 결함이 생길 때다. 세 사례의 표에 있는 숫자는 원리를 보이려고 만든 학습용 가상 데이터이고, 실제 공정의 규격이나 특정 장비의 성능이 아니다. 숫자 옆의 물리와 확인 방법에는 출처를 단다.

사례 1. 특정 Hot plate를 지난 웨이퍼만 CD가 크다

같은 제품의 웨이퍼 여섯 장을 비교한다. 각 값은 웨이퍼마다 같은 표본 자리에서 잰 평균 CD다. 노광 뒤 PEB(2장)는 Track의 Hot plate 두 개(Plate A, Plate B)에 나뉘어 들어갔다.

관찰할 수 있는 사실은 Plate B를 지난 세 웨이퍼의 평균 CD가 A보다 3.0 nm 크고, 그룹 안의 범위(0.4 nm)보다 그룹 사이의 차이가 훨씬 크다는 것이다. 아직 "Plate B의 온도가 원인"이라고 말할 수는 없다. B를 지난 웨이퍼들이 다른 PR 배치에서 코팅되었거나, 다른 시각에 노광되었거나, 아래 막이 달랐을 수 있다. 처리 기록을 보면 경로가 Plate 하나만 다른지, 다른 조건도 함께 몰려 있는지부터 확인한다.

그래도 Plate를 의심할 이유는 충분하다. 화학 증폭형 레지스트는 PEB 동안 산이 탈보호 반응을 일으키므로 PEB 온도에 CD가 민감하다. Cypress의 특허는 193 nm 레지스트가 248 nm 레지스트보다 PEB 감도가 크다고 적고, 한 예에서 6.71 nm/°C였던 감도를 사전 저온 가열을 더해 4.45 nm/°C까지 낮췄다(특허 예시). TEL의 특허는 정적 PEB 감도를 대략 1~5 nm/°C로, 다른 논문은 1~10 nm/°C로 적고 PEB가 웨이퍼 안 게이트 CD 변동의 주된 원인이 되고 있다고 썼다. 계산하면 감도가 6.71 nm/°C일 때 3.0 nm의 차이는 약 0.45 °C에 해당한다. 판 하나가 반 도 남짓 다르게 데워 줘도 이 차이가 나온다는 뜻이다.

주의할 점은 "설정 온도"가 같아도 "웨이퍼가 받은 열"은 다를 수 있다는 것이다. DeWitt 등은 판과 웨이퍼 사이의 접촉 또는 근접 간격, 진공 홈, 센서 구멍, 지지 핀, 가장자리 간격, PID 제어가 모두 웨이퍼의 온도 이력을 바꾼다는 것을 모델로 보였다. 폭 1.42 mm의 진공 홈 하나가 처음 몇 초 동안 그 자리 온도를 1 °C 넘게 떨어뜨렸다. Smith 등의 모델에서 근접형 Hot plate의 간격은 보통 0.15 mm인데, 200 mm 웨이퍼가 0.076 mm만 휘어도 데워지는 시간 상수가 절반이 되거나 1.5배가 될 수 있었다. 승온이 7초보다 느리면 조밀한 선에 Scum이 생겼고, 실제 온도 이력은 이상적인 90 °C·60초보다 20% 많은 Dose를 필요로 했다. 그래서 TEL은 휜 웨이퍼가 판에 내려앉을 때 영역마다 떨어지는 온도로 휨을 알아내는 방법을 특허로 냈고, 휜 웨이퍼를 PEB 중에 붙잡아 주는 판은 붙잡지 않는 판보다 CDU가 최대 84% 낮았다. 판의 구조와 온도 제어는 3장에서 다룬다.

확인은 두 갈래다. 하나는 판 자체를 재는 것이다. 무선 온도 센서 웨이퍼를 판에 올려 공간과 시간에 따른 온도를 재면, 정상 상태 온도뿐 아니라 승온 과정의 차이도 보인다. 다른 하나는 경로만 나눈 비교다. 제품, 막, PR 배치, 노광 조건을 맞춘 웨이퍼를 무작위로 나눠 PEB만 A와 B로 보낸다. NIST의 실험 설계 원칙은 관심 없는 요인을 "막을 수 있는 것은 블록으로, 막을 수 없는 것은 무작위로" 다루라는 것이다. 경로만 바꿨는데도 차이가 같은 방향으로 남으면 Plate가 원인 후보로 굳어지고, 사라지면 앞의 비교에 다른 요인이 섞여 있었던 것이다.

그런데 급할 때 흔히 나오는 대응은 Dose를 바꾸는 것이다. 여섯 장의 평균은 41.5 nm이니, Dose를 조금 올려 평균을 목표 40 nm에 맞추면 어떻게 될까? 먼저 예측해 보자.

근거: 감도 6.71과 4.45 nm/°C는 Cypress 특허의 예시 값. 평균을 맞추는 일과 경로 사이 차이를 줄이는 일이 다르다는 것은 식에서 나온 결론이다. 경로 차이의 원인이 되는 판의 열 이력은 위 문단의 자료에 있다.

사례 2. PHOTO 결과와 식각 뒤 결과가 다를 때

두 Lot에서 같은 자리와 같은 CD 정의로 현상 뒤(ADI)와 식각 뒤(AEI)를 비교했다. 이 표에서는 Etch bias를 AEI − ADI로 정의한다. 다른 문서는 부호를 반대로 쓰거나 다른 대상을 잴 수 있으므로 정의를 먼저 적는다.

첫 관찰은 ADI는 비슷한데 AEI에서 차이가 커졌다는 것이다. 여기서 "PHOTO는 정상이니 식각 문제"라는 결론까지 나가지 않는다. 같은 ADI CD라도 PR의 남은 두께, 측벽 각도, 바닥의 잔막이 달랐을 수 있다. 식각은 PR을 마스크로 쓰므로 마스크의 상태가 바뀌면 같은 식각 조건에서도 전사 결과가 바뀐다. 또 ADI와 AEI는 같은 것을 재지 않는다. ADI는 레지스트(흔히 그 바닥), AEI는 가공한 막을 잰다. IBM의 LELE 공정에서는 리소 뒤 바닥 CD 40 nm가 식각 뒤 18 nm가 되었다. 두 숫자의 차이는 하나의 물리량이 아니라 정의가 다른 두 측정의 차이다.

그래서 확인하는 순서는 이렇다. ① 측정 조건: 두 Lot의 ADI를 같은 장비·Recipe로 쟀나. ArF 레지스트의 수축은 ADI 값과 ADI–AEI 앞먹임 제어를 왜곡할 수 있다. ② 마스크 상태: ADI 단면으로 PR의 남은 두께, 측벽, 바닥 잔막을 보고, PR 아래 막(BARC, 유기 평탄화막)의 두께도 잰다. ③ 식각 쪽: 식각 장비와 챔버, Recipe, 처리 시각, 챔버 상태, 종점 기록을 본다(ETCH Book의 종말점 장). ④ 지도 비교: AEI의 차이가 ADI 지도의 무늬를 따라가는지, 식각 챔버 특유의 무늬를 따라가는지 같은 자리끼리 겹쳐 본다. 이렇게 후보를 줄인 뒤 그 차이만 나누는 시험을 설계한다.

실제 사례가 이 순서를 잘 보여 준다. IBM의 LELE 공정에서 두 번째 노광(LE2)의 트렌치는 리소 CD가 첫 번째(LE1)와 같았는데, 식각 뒤에는 약 1 nm 컸다(LE2 19.3, 19.2, 18.9, 19.1 nm, LE1 17.9, 18.0, 18.1 nm). 원인은 PR이 아니라 그 아래였다. LE1 트렌치를 메우는 데 유기 평탄화막(OPL)이 쓰여 LE2의 OPL이 평균 약 17 nm 얇았고(공칭 200 nm 레시피가 183 nm), 시간을 고정한 식각에서는 얇은 막일수록 과식각이 길어져 CD가 커졌다. 확인한 데이터는 단면 SEM의 OPL 두께와, 식각 중 플라즈마 발광(OES)으로 본 종점이었다. 종점이 LE2에서 약 2초 빨랐다. LE2의 OPL을 220 nm로 늘리자 차이가 1.1 nm에서 0.2 nm로 줄었고, 245 nm는 LE2를 1.5 nm 작게 만들어 지나치게 보정했다. 이 사례는 9장에서 LELE의 흐름으로도 다뤘다. 포토 엔지니어 혼자서도, 식각 엔지니어 혼자서도 닫을 수 없는 문제였다는 점을 기억하자.

사례 3. CD는 맞지만 공정 윈도가 좁을 때

패턴 A와 B가 기준 조건(가장 좋은 초점, 정한 Dose)에서 모두 목표 CD로 찍혔다. 그런데 Focus를 조금 옮기자 A는 규격 안에 남았고 B에는 잔막이 생겼다. 이 결과는 중심 한 점의 CD만으로 두 패턴의 안정성을 같다고 볼 수 없다는 것을 보여 준다. 중심 CD는 위치를 말할 뿐 여유를 말하지 않는다.

다음 실험은 두 패턴의 Focus–Dose 조합을 함께 평가해 각각의 허용 영역과 그 교집합, 곧 공통 공정 윈도를 찾는 것이다(5장). 잔막이 생긴 방향의 단면을 보고, 조명·마스크(OPC와 SRAF, 6장)·PR·PEB가 상과 반응을 어떻게 바꾸는지 검토한다. 그리고 양산에서 실제로 생기는 Focus의 흔들림이 공통 윈도보다 크다면, 중심점을 옮기는 것만으로 충분한지 다시 판단해야 한다. 초점 오차의 근원 가운데 웨이퍼 평탄도, 단차, 최적 초점 결정 같은 항목은 DOF가 작아진다고 함께 작아지지 않는다. 초점 예산은 5장에서 다뤘다.

아래 SIMULATOR의 두 패턴은 같은 Dose에서 둘 다 50 nm로 찍히는 트렌치다. A는 피치 130 nm의 조밀한 트렌치, B는 홀로 떨어진 트렌치이고, B는 같은 Dose에서 50 nm가 되도록 마스크를 넓혀(OPC Bias) 두었다. 양산의 Focus가 정규 분포로 흔들린다고 두고, 규격 안에 드는 비율을 본다.

근거: 공간상과 문턱 모델의 조건은 5장과 같다(물의 굴절률 1.44). 고립 패턴이 조밀 패턴보다 초점 여유가 작은 경향과 공통 윈도는 5장과 6장에서 다뤘다. 초점 오차의 근원이 DOF와 함께 줄지 않는다는 점.

Focus를 흔드는 장비: Focus spot, Table 가장자리, 가열

Focus 문제는 웨이퍼 위에 국소적인 CD 변화, Bridge, 잔막으로 나타난다. 초점 예산의 항목들은 5장에서, 장비의 부품은 7장에서 보았다. 이 절에서는 Focus를 흔드는 장비 쪽 원인 셋을 "어떤 데이터로 가르는가"에 초점을 맞춰 정리한다. 웨이퍼 앞면의 높이는 뒷면과 Wafer table이 닿는 상태가 정하고, Wafer table은 작은 돌기인 Burl(Wafer table 표면의 작은 받침 돌기) 위에 웨이퍼를 진공으로 붙잡는다. 그래서 웨이퍼 뒷면, Chuck(Wafer table) 표면, 그리고 노광 중에 데워지는 렌즈와 Reticle이 주된 용의자다.

Focus spot: Chuck인가, 뒷면인가

웨이퍼의 좁은 한 자리에서만 CD가 틀어지거나 Bridge, 잔막이 생기는 현상을 현장에서는 Focus spot이라 부른다. 장비사도 이것을 알려진 문제로 다룬다. Canon은 KrF Scanner의 선택 사양으로 Focus spot을 줄이는 자동 Chuck 세정을 올려 두었다. 뒷면 입자도 같은 일을 하지만, 입자의 높이가 그대로 앞면의 높이가 되지는 않는다. 입자의 크기와 단단함에 따라 웨이퍼가 얼마나 휘는지를 계산한 연구가 있다. 둘을 가르는 첫 단서는 자리의 반복성이다. 같은 Table을 지난 웨이퍼마다 같은 자리에 나오면 Chuck을, 웨이퍼마다 자리가 바뀌면 뒷면을 의심한다(2절 SIMULATOR에서 직접 보았다).

그런데 현장의 데이터는 처음부터 경로별로 나뉘어 있지 않다. 관리도에는 웨이퍼 번호만 있고, 어떤 웨이퍼가 어느 PEB 판과 어느 Table을 지났는지는 처리 기록을 붙여야 보인다. 아래 PREDICT의 Lot은 두 Table 장비 한 대와 Track의 PEB 판 두 개를 나눠 지났다. 판은 두 Table의 웨이퍼를 고르게 나눠 받도록 엇갈려 배정되었다.

근거: Chuck 오염이 Focus spot을 만든다는 것을 장비사가 선택 사양으로 다룬다는 점, Table별로 나눈 Leveling 데이터로 Chuck 표류를 감시한 사례, 관심 없는 요인을 블록과 무작위 배정으로 다루는 실험 설계 원칙.

두 Table 장비는 측정(정렬·Leveling)과 노광을 서로 다른 Table에서 동시에 해 처리량을 높이지만, 그 대신 Table마다 평탄도와 오염 상태가 달라 Table별 지문이 생길 수 있다(7장). 확인에 쓸 데이터는 장비 안에 있다. Scanner는 노광 직전에 웨이퍼의 높이 지도를 재서 초점을 맞추는데, 이 Leveling 데이터는 보통 장비 안에서 쓰이고 버려진다. 한 연구는 이 높이 지도와 Focus 잔차를 내려받아 쌓아서 웨이퍼 가장자리 감시, Chuck 표류 감시, Focus 잔차와 Overlay의 상관 분석, Chuck 지문 제거에 썼다. 공정 엔지니어에게 필요한 증거가 장비 엔지니어의 데이터 안에 있는 셈이다. 이 이야기는 8절에서 이어진다.

Wafer table의 가장자리가 닳을 때

Wafer table 자체가 닳는 경우도 있다. 2026년의 한 연구는 오래 쓴 DUV 액침 장비(Wafer table이 둘인 장비)에서 웨이퍼를 반복해 붙잡을 때의 마찰로 Wafer table 최외곽의 Burl이 닳고, 그 결과 웨이퍼 끝이 처지는 Edge roll-off(ERO, 웨이퍼 가장자리가 아래로 처지는 변형)가 생기는 과정을 다뤘다. 웨이퍼 끝 1~3 mm, 곧 반경 140~147 mm에 국소적인 음의 Defocus가 생겼고, 그것이 가장자리 영역의 Bridge 결함, 선폭 불균일, 가장자리 수율 저하로 이어졌다.

이 연구의 핵심은 확인과 판정의 방법이다. 측벽 각도가 비대칭인 계측 패턴에서 +1차와 −1차 회절광의 세기 차이로 Focus를 재는 방법(GOFM)으로 반경 140~147 mm 영역의 순수한 Focus 잔차를 따로 뽑았다. 마모를 판정하는 지표는 두 가지였다. 그 영역 Focus 값의 분포 폭(Range percentile 97%)과, 가장 바깥 3 mm의 기울기를 나타내는 "Slope × 3"이다. 지표가 경고 문턱에 이르면 Wafer table을 미리 교체했고, 교체 뒤에는 웨이퍼 중심과 가장자리의 Focus가 다시 일치했다. 연구는 이를 정해진 주기마다 교체하는 시간 기반 정비에서 상태를 보고 교체하는 상태 기반 정비(Condition-based maintenance)로 바꾸는 근거로 제시했다. 장비사도 Table의 내구성을 내세운다. ASML은 NXT:2150i에 새 코팅을 입힌 다이아몬드 Wafer table을 넣어 정기적인 Table 정비 없이 Overlay를 유지한다고 설명한다(장비사 주장).

Lens heating과 Reticle heating: Lot 안에서 흐르는 Focus와 Overlay

노광을 계속하면 렌즈와 Reticle이 빛을 조금씩 흡수해 데워진다. 렌즈가 데워지면 수차와 초점이 바뀌고(7장의 Lens heating), Reticle이 데워져 늘어나는 Reticle heating(Reticle 가열에 따른 팽창과 왜곡)은 Overlay를 바꾼다. 장비는 이를 모델로 예측해 보정하지만, 모델의 상수가 제품에 맞지 않으면 잔차가 남는다. Lens heating에 따른 Focus drift는 마스크의 열린 면적, 노광 Dose, Reticle 투과율, 기판, 조명(NA·σ)에 따라 달랐고, 한 연구는 ASML 장비 보정 알고리즘의 기계 상수를 대표 제품의 Critical layer로 미세 조정해 Focus drift를 줄였다. SK hynix 연구진은 Reticle heating이 대부분 앞먹임으로 보정되는 Lens heating보다 더 까다로웠고, 주된 원인이 무늬 밀도(투과율)와 Dose이며, Dose가 낮고 투과율이 높아도 피하기 어렵다고 보고했다. NXT:1980Di의 보정 방식은 능동 냉각과 함께 웨이퍼마다 Reticle 정렬 센서로 Reticle 변형을 재고, 노광 순서로 변형을 예측해 렌즈와 Stage 보정에 미리 넣는 것이었다. 열 제어를 정리한 리뷰에 따르면 Reticle을 가로지르는 기류를 넣자 열 변형의 진폭이 기류가 없을 때의 약 40%로 줄었다.

가열 문제의 지문은 시간이다. 한 장의 지도에는 무늬가 없거나 웨이퍼 전체가 함께 움직이고, Lot 안의 웨이퍼 순서를 따라 Focus나 Overlay 배율이 흐른다. 그래서 확인은 웨이퍼 순서별 Focus·CD·Overlay 추세를 Reticle의 투과율과 Dose가 다른 제품끼리 나눠 비교하는 데서 시작한다. 렌즈 가열과 그 보정은 7장의 SIMULATOR에서 다뤘다.

모양으로 읽는 결함: Footing·T-top·Scum·쓰러짐·Bridge

Review SEM 영상을 보고 붙이는 결함 이름은 모양의 이름이다(10장). 이름은 원인을 정하지 않지만, 모양은 "어디에서 무엇이 모자랐나"를 꽤 많이 알려 준다. 화학 증폭형 레지스트는 산이 촉매로 일하는 레지스트라 산을 잃는 자리에서 모양이 망가진다. 산을 잃는 곳이 기판 쪽이면 바닥이, 공기 쪽이면 윗면이 망가진다. 그림 3에서 대표적인 모양을 보자.

Footing과 Poisoning: 바닥에서 산이 사라질 때

화학 증폭형 레지스트는 산 하나가 탈보호 반응을 여러 번 일으키는 촉매 반응을 쓰므로 산을 잃는 것에 매우 민감하다. 기판 계면에서 산이 사라지면 Positive 레지스트는 바닥이 끌리는 Footing, Negative 레지스트는 바닥이 파이는 Undercut이 된다. 이 현상은 SiN, TiN, SOG, PECVD SiO₂, SiON, BPSG 위에서 보고되었다. Kaimoto 등은 열 탈착 분석(TDS)으로 기판에서 나오는 물(질량 18)과 NH₃·OH(질량 17)를 재서 원인을 좁혔다. BPSG에서는 270 °C 베이크로 흡착된 물을 줄이자 Footing이 사라졌지만 시간이 지나 다시 물을 먹으면 돌아왔다. SiON에서는 고온 베이크가 효과가 없었고, 하향류 O₂ 처리는 효과가 있었으나 RIE O₂ 처리는 오히려 나빠졌다. SiN에서는 표면의 질소가 염기로 작용해 산을 중화했고, O₂ 플라즈마로 얇은 SiO₂를 만들면 나아졌지만 지나친 처리는 표면을 손상시켜 다시 Footing을 만들었다. Siemens의 특허는 SiON 반사 방지막에서 아민을 포함한 질소 화합물이 레지스트 계면으로 나와 Positive에서는 Footing, Negative에서는 Pinching을 만드는 현상을 Photoresist poisoning(기판이나 아래 막에서 나온 염기가 레지스트를 망치는 현상)이라 부르고, N₂O·N₂로 만든 PECVD 덮개막도 질소를 품어 같은 문제를 낼 수 있다고 적었다.

이 원인의 지문은 기판 의존성이다. 같은 레지스트, 같은 노광인데 특정 막 위에서만 생긴다. 그래서 "어느 막 위에서, 그 막은 언제 어떤 장비로 쌓였나"가 첫 질문이 되고, 확인에는 증착 쪽의 기록과 협업이 필요하다. 산 손실의 화학은 2장에서 다뤘다.

T-top: 윗면에서 산이 사라질 때

공기 쪽에서도 산을 잃는다. MacDonald 등은 t-BOC 계열 화학 증폭형 레지스트가 유기 염기가 15 ppb만 든 공기에 15분 놓여도 성능이 크게 나빠지는 것을 보였다. Positive에서는 레지스트–공기 계면에 녹지 않는 껍질(Skin)이 생기고, Negative에서는 필요한 Dose가 늘었다. 원인은 광산이 공기 중 염기에 중화되는 것이었고, 새로 칠한 벽 페인트 같은 흔한 재료도 아민을 냈다. 특수한 활성탄 필터를 거친 공기로 처리하는 국소 여과로 이 레지스트를 시간당 웨이퍼 100장으로 양산에 쓸 수 있었다. Mack의 모델로 보면 노광에서 PEB까지 기다리는 동안 염기가 윗면에서 스며들고, 염기가 충분하면 윗면이 녹지 않아 극단적으로는 패턴이 아예 나오지 않는다. 액침 노광에서는 다른 길로 같은 모양이 생긴다. 레지스트 성분이 물로 빠져나가 표면의 탈보호가 모자라면 T-top이나 Bridge형 결함이 된다.

Scum과 잔류물

녹아야 할 바닥에 얇은 잔막이 남는 Scum은 원인이 다양하다. Hot plate의 승온이 느리면 탈보호가 시작되기 전에 산을 잃어 조밀한 선 사이에 Scum이 생겼다는 모델 결과는 사례 1과 이어진다. 액침에서 남은 물방울이 만드는 Watermark는 마이크로미터 크기의 둥근 결함부터 서브마이크론의 Scum까지 다양했다. 현상 중에 녹지 않는 덩어리가 입자로 떨어져 나가 다시 웨이퍼에 붙을 수도 있다. 그리고 Focus가 어긋나 트렌치가 닫혀도 바닥에 레지스트가 남는다(사례 3). 그래서 Scum은 결함의 모양(둥근 자국인가, 줄을 따라 이어지나)과 함께 그 자리가 Focus·Dose에 의존하는지를 FEM으로 확인한다.

쓰러짐과 Bridge

현상 뒤 린스액이 마르는 동안 선 사이에 남은 액체는 표면 장력으로 이웃한 두 선을 끌어당긴다. Tanaka 등은 쓰러짐이 액체 속이 아니라 린스액이 마르는 동안 일어나고, 간격이 좁을수록 힘이 커진다는 것을 보였다. 선에 걸리는 모세관력은 다음처럼 쓴다.

패턴이 작아져도 식각에 필요한 레지스트 두께 때문에 종횡비는 잘 줄지 않으므로, 접착 면적은 줄고 힘은 커진다. 측벽이 위로 갈수록 넓어지는 역경사이면 윗부분의 공간이 좁아져 힘이 더 커진다. IBM의 특허는 종횡비가 약 3을 넘고 선이 150 nm보다 가늘면 쓰러짐이 심각해지고, 종횡비 6의 100 nm 선에서는 "매우 심하다"고 적으며, 현상액과 린스에 음이온 계면활성제를 넣는 방법을 제안했다. Jung 등은 쓰러짐이 웨이퍼 가장자리에서 훨씬 먼저 일어난다는 것을 보고했고, 도포 뒤 Bake의 시간과 온도를 늘려 위치 차이를 줄였으며, 표면 장력이 낮은 계면활성제 린스로 21% 더 좁은 패턴까지 쓰러지지 않게 했다. 쓰러짐의 물리와 시뮬레이터는 3장에서 다룬다.

위에서 찍는 검사에서는 쓰러진 선과 Bridge가 비슷하게 보일 수 있다. 그러나 원인은 다르다. Bridge는 액침 용출, 가장자리 Defocus, 상과 Dose의 국소 차이처럼 노광과 화학에서 오고, 쓰러짐은 린스와 접착에서 온다. 그래서 기울여 찍은 SEM으로 선이 바닥에서 떨어져 기울었는지, 윗부분이 이어졌는지를 먼저 가린다.

액침과 코팅이 남기는 결함

액침 장비에는 Dry에 없던 결함이 있다(7장). 물이 물러날 때의 접촉각이 작으면 물방울이 남아 마르며 둥근 자국(Watermark)을 남긴다. 주사 노광 뒤 레지스트에 남은 작은 물방울이 Watermark를 만들었고, 현상액에 녹는 알칼리 가용 Topcoat로 이를 줄였다. 후퇴 접촉각이 높은 Topcoat는 대체로 둥근 결함과 Bridge 결함을 줄였지만 물을 얼마나 흡수하느냐도 중요했다. 초순수 속의 입자나 녹은 고형분이 남은 물방울에서 석출되기도 한다. 이 결함들은 물이 지나간 길을 따라가므로 결함 지도를 Shot 순서와 Scan 방향에 겹쳐 본다. TSMC 연구진은 Scan 방향을 Field가 옮겨 가는 방향과 나란히 맞추는 특별 경로로 웨이퍼당 결함을 19.7개에서 4.8개로 줄였다.

코팅이 남기는 결함도 모양으로 읽는다. 대학 공동 장비실의 스핀 코팅 안내는 기포는 토출액 속 기포나 고르지 않게 잘린 노즐 끝에서, Comet과 줄무늬는 지나친 토출 속도·배기·회전 가속, 기판 위 입자, 중심을 벗어난 토출에서, 핀홀은 기포나 입자에서 온다고 정리한다. 중심에서 바깥으로 뻗는 방사형 줄무늬(Striation)는 용매가 증발하며 생긴 표면 장력 차이가 액체를 끌어당기는 Marangoni 흐름으로 설명된다. 웨이퍼 가장자리의 레지스트는 따로 걷어 낸다. 가장자리 노광(WEE)과 용매 세정(EBR)이 두 표준 방법인데, WEE 뒤 현상이 남긴 수직 가장자리는 뒤에 쌓는 금속·poly 막이 벗겨지는 원인이 될 수 있고 EBR은 비대칭 가장자리를 남길 수 있다고 한 특허는 적었다. 금속 산화물 EUV 레지스트에서는 금속 오염 때문에 가장자리 제거와 뒷면·Bevel 세정이 표준 공정이 되었다. 코팅 장비와 그 결함은 3장에서 다룬다.

Rework: 평가에 쓰는 Rework와 제품을 살리는 Rework

현상 뒤 PR에 잘못된 패턴이 생겨도 아직 아래 막을 가공하기 전이라면 PR을 벗기고 포토를 다시 할 수 있다. 이것이 Rework다. AMD 연구진은 규격 밖 Overlay가 검출되면 마스킹 단계부터 Rework하고, 검출되지 않으면 신뢰성 문제나 수율 손실이 된다고 적었다. Rework의 판단 흐름은 10장에서 다뤘다. 이 절은 Rework를 두 가지 목적으로 쓸 때 무엇이 달라지는지, 그리고 Rework가 남기는 흔적을 어떻게 확인하는지를 본다.

두 가지 Rework

포토 조건을 비교할 때는 패턴을 만들고 ADI로 읽는 과정이 반복된다. 다시 써도 되는 평가용 웨이퍼라면 PR을 벗긴 뒤 다시 코팅·노광·현상해 다음 조건을 볼 수 있다. 매번 영구적인 구조를 새로 만들지 않고 조건을 좁힐 수 있다는 점이 유용하다. 다만 이 절의 비교 방법은 원리를 이용한 학습용 평가 설계이며, 특정 회사의 운용 절차를 옮긴 것이 아니다.

평가용 Rework의 목적은 조건의 효과를 비교하는 것이고, 제품 Rework의 목적은 이미 처리한 제품을 허용된 품질 상태로 되돌리는 것이다. 앞의 것은 비교할 수 있는 시작 상태가 중요하고, 뒤의 것은 벗기고 다시 처리한 뒤의 제품 품질과 이력이 중요하다. 그래서 평가용 웨이퍼에서 PR이 잘 벗겨졌다는 결과만으로 제품에 같은 Rework를 쓸 수는 없다. 또 한 번 코팅한 웨이퍼에서 Shot마다 Focus와 Dose를 바꿔 찍는 FEM은 한 웨이퍼 안의 비교지만, Rework한 뒤 다른 조건으로 다시 평가하면 처리 시각과 누적 이력까지 달라진다. 두 결과를 비교할 때는 바꾼 조건 말고 무엇이 함께 바뀌었는지 기록해야 한다.

조건의 효과와 Rework 이력을 나눈다

새 조건 B를 기존 조건 A와 비교한다고 하자. 같은 웨이퍼에 A를 처리한 뒤 Rework하고 B를 처리하면, 조건과 Rework 이력이 동시에 바뀐다. 이 한 쌍의 비교로는 B의 효과를 단정할 수 없다. NIST의 실험 설계 자료는 관심 없는 요인(Nuisance factor)을 블록으로 묶어 그 영향을 나누는 블록 설계(Randomized block design)를 설명하며, 그 원칙을 "막을 수 있는 것은 블록으로, 막을 수 없는 것은 무작위로"라고 요약한다. Rework 이력을 하나의 블록 요인으로 두면 아래 같은 네 묶음의 설계가 된다.

표는 학습용 설계이고, "1회"는 허용 횟수를 뜻하지 않는다. 네 묶음은 같은 출발 막 구조의 서로 다른 웨이퍼에 배정하고, A1과 B1에만 똑같은 사전 포토·제거 이력을 준다. 측정 자리와 계측 장비도 비교할 수 있게 맞춘다. 네 묶음에서 읽을 차이는 이렇다.

B0 − A0와 B1 − A1이 비슷하면 새 조건의 효과는 이력과 상관없이 같다고 볼 수 있고, 다르면 이력에 따라 효과가 달라질 가능성을 검토한다. A1 − A0는 기존 조건에서 이력이 더해진 효과다. 처리 시간대나 모듈 경로가 한 묶음에만 몰리지 않게 배정하는 것도 같은 원칙이다. 다만 아래 막과 표면이 이미 달라졌다면 처리 순서를 섞는 것만으로 그 영향을 없앨 수는 없다.

마지막으로 반복의 단위를 정한다. 각 조건은 가능한 한 서로 독립된 웨이퍼 여러 장으로 확인한다. 한 웨이퍼의 여러 측정점은 그 웨이퍼 안의 공간 산포를 보여 줄 뿐 웨이퍼 사이의 재현성을 대신하지 않는다. 같은 웨이퍼를 여러 번 Rework한 결과도 독립된 웨이퍼 여러 장의 결과처럼 세지 않는다. 통계는 독립된 데이터의 개수에 민감하다. 예를 들어 NIST 핸드북은 공정 능력 지수를 추정하려면 독립 데이터가 약 50개는 있어야 하고 일반적으로 100개 이상이 필요하다고 적는다. 무엇을 반복 단위로 삼았는지가 데이터의 의미를 정한다.

PR 제거와 다음 공정의 적합성

Rework 조건을 만들 때는 벗기는 성능과 남겨야 할 재료의 상태를 함께 본다. Brewer Science의 2007년 연구는 여러 층을 쌓은 적층에서 Low-k 유전막이 기존 O₂ Ashing으로 PR과 반사 방지막을 벗길 때 손상될 수 있어 습식 제거를 개발했고, 잔류물·입자 제거와 막 손실이 모두 요구를 만족해야 했다고 정리했다. 그 연구의 특정 조건을 오늘의 모든 막 구조에 쓸 수는 없지만, "벗겨졌다"는 확인만으로 평가가 끝나지 않는 이유를 보여 준다. PR이 그동안 받은 열과 빛, 플라즈마도 벗기는 성능을 바꾼다. 제거액 제조사 자료에 따르면 Positive 레지스트는 약 140 °C부터(Hard bake, 건식 식각, 코팅 중) 열가교되어 용해도가 크게 떨어지고, DUV 빛과 고온을 함께 받으면 표면이 가교되며, 건식 식각 중 다시 쌓인 물질은 제거액을 막는다(장비사 자료).

그래서 Rework 뒤의 적합성은 단계별로 따로 확인한다. 아래 표는 그 단계와 질문을 정리한 것이다.

예를 들어 Rework 전후의 평균 CD가 40.0 nm와 40.1 nm로 비슷해도(학습용 가정), 같은 검사 면적과 검출 조건에서 결함이 늘었다면 CD만으로 적합하다고 결론 낼 수 없다. 벗기는 대상의 양이나 조성이 달라지면 같은 제거 조건의 결과도 달라진다. 그래서 PR만 벗긴 평가, PR과 BARC를 함께 벗긴 평가, 실제 구조 안의 잔류물을 벗긴 평가를 같은 결과로 묶지 않는다. Rework를 자동화한 AMD의 특허도 이 점을 반영한다. 계측 데이터가 허용 범위를 벗어난 Lot을 장비로 되돌려 원래 레지스트를 벗기고, 원래 Run의 계측 데이터로 새 제어 설정을 계산해 다시 처리하는데, Rework 공정은 원래 공정과 다르게 거동할 수 있어 수정한 모델을 쓸 수 있다고 적었다.

Rework가 다음 포토의 시작 상태를 어떻게 바꾸는지 한 가지 예를 계산해 보자. PR만 벗기고 BARC를 남기면, 벗길 때마다 BARC가 조금씩 깎일 수 있다. BARC는 정해진 두께에서 바닥 반사를 최소로 만들도록 고른 막이므로(5장), 얇아지면 바닥 반사율이 올라가고 레지스트 두께에 따라 CD가 흔들리는 Swing이 돌아온다. 반대로 PR과 BARC를 함께 벗기고 다시 입히면 반사 조건은 되돌아오지만 하부막이 드러난다.

근거: 193 nm 굴절률 값과 BARC의 반사율 식, 반사율 0.1% 미만이 자주 요구된다는 점, 반사율이 크면 레지스트에 들어가는 빛이 줄어 같은 Dose에서 선이 굵게 찍히는 Swing, O₂ Ashing이 Low-k 막을 손상시킬 수 있어 습식 제거가 개발되었고 잔류물·막 손실을 함께 만족해야 했다는 점, 열가교·DUV·플라즈마를 받은 레지스트가 잘 벗겨지지 않는다는 점(장비사 자료).

평가용 웨이퍼의 결과를 제품 조건으로

처음에는 비교를 단순하게 만들어 변화의 방향을 확인하고, 그다음 실제 제품에 가까운 막 구조·패턴·경로로 확인 범위를 넓힌다. 평탄한 모니터 웨이퍼에서 좋은 코팅 결과를 얻어도 제품의 단차, 아래 막의 반사, 패턴 밀도까지 같은 조건이 되는 것은 아니다. 단차 위의 레지스트는 두께가 달라 Swing의 다른 자리에 놓인다(5장). 평가용 웨이퍼와 제품 웨이퍼에서 무엇이 다른지 알아야 결과를 어디까지 적용할지 정할 수 있다.

1. 중심 Dose에서 목표 CD를 맞춘 후보를 고른다.
2. FEM으로 Focus와 Dose의 여유를 확인한다(사례 3).
3. 기준 조건과 같은 검사 정의로 단면과 결함을 비교한다.
4. 필요한 장비·Table·Track 경로에서 같은 결과가 재현되는지 본다(8절).

후보를 고를 때 쓴 기준 웨이퍼와 마지막 확인에 쓰는 기준 웨이퍼를 나누면, 되풀이해 쓴 이력 때문에 좋아 보였던 조건을 걸러 내는 데 도움이 된다. 평가 기록에는 Wafer ID, 출발 막 구조, Reticle ID와 Revision, 장비·Table·모듈 경로, Recipe와 바꾼 변수, Rework 횟수와 제거 범위, 처리·측정 시각이 결과와 함께 묶여 있어야 한다. 그래야 시간이 지나 같은 평가를 다시 읽어도 무엇이 같고 무엇이 달랐는지 안다. 시험을 많이 하는 것만큼 비교의 기준을 지키는 일이 중요하다.

사건 파일: 수수께끼 Lot 여덟 건

이제 앞 절의 메커니즘을 사건으로 풀어 보자. 여덟 사건은 모두 공개된 논문, 학회 초록, 특허, 장비사 자료가 보고한 사례나 메커니즘을 바탕으로 만들었다. 각 사건의 그래프는 학습용으로 재구성한 데이터다. 문헌의 그림을 옮긴 것이 아니라 문헌이 보고한 현상과 숫자를 바탕으로 경향을 그린 것이고, 사건 2의 식각 뒤 CD 값만 문헌의 숫자다. 특허에 바탕을 둔 부분은 특허에 기술된 메커니즘이지 측정된 Fab 데이터가 아니다. 먼저 가장 그럴듯한 원인을 고르고, 맞히면 원인을 확정할 다음 데이터를 고른다. 틀리면 왜 아닌지 힌트가 나온다. 두 단계를 모두 맞히면 근거의 설명과 함께 확인 데이터가 그래프에 더해진다.

여덟 사건을 나란히 놓으면 실마리의 모양이 보인다. 아래는 사례들을 묶어 이 책이 뽑은 경험칙이다. 문헌이 이런 형태로 정리한 것은 아니므로 결론이 아니라 가설을 세우는 출발점으로 쓰자.

• 한 경로를 지난 웨이퍼에만 있다 → 그 경로의 하드웨어. 경로가 엇갈리게 배정되어 있어야 가를 수 있다. (사건 1)
• 리소는 같고 식각 뒤만 다르다 → 마스크 아래 막과 식각 조건. 정의가 같은 측정인지부터. (사건 2)
• 웨이퍼 반경을 따라가고 몇 달에 걸쳐 는다 → 닳아 가는 부품. (사건 3)
• 국소 점의 자리가 반복되나 바뀌나 → Chuck인가 뒷면인가. (사건 4)
• 대기 시간이나 기판 종류를 따라간다 → 공기 쪽, 기판 쪽의 산 손실. (사건 5, 6)
• Shot 좌표에서 같은 자리이고 누적 노광량을 따라 는다 → Reticle. (사건 7)
• Lot 안의 순서를 따라 흐른다 → 노광 중에 데워지는 것. (사건 8)

장비와 장비, 사람과 사람을 잇는다

한 장비에서 조건을 정했다고 제품의 공정이 끝나는 것은 아니다. 웨이퍼는 여러 Track 모듈과 노광 장비, 계측 장비를 거치고, 같은 층도 생산 일정에 따라 다른 경로로 처리된다. 그래서 최적 조건을 찾는 일과 여러 처리 경로에서 그 조건의 결과를 유지하는 일은 다르다. 이 절은 장비 사이를 잇는 일과, 서로 다른 데이터를 가진 사람들을 잇는 일을 다룬다. 마지막으로 책 전체를 공정 흐름으로 되짚는다.

같은 결과를 여러 경로에서 지키기

CD가 달라졌다면 노광 장비의 Dose 기록만 볼 것이 아니라 PR과 베이크, 현상까지 이어서 본다. Overlay가 달라졌다면 지금 처리한 장비뿐 아니라 기준 층을 만든 장비, Wafer table, 보정 이력도 함께 본다. 결과를 장비 한 대의 평균으로만 묶으면 특정 경로에서 시작된 차이가 가려진다. 장비 사이의 차이는 공개 자료에도 숫자로 나온다. Nikon 연구진은 장비 사이 Overlay(MMO) 오차의 주된 원인을 각 장비의 SMO, 렌즈 왜곡의 Matching, 웨이퍼 Grid의 Matching 세 가지로 정리했다. Nikon의 MMO 사양은 같은 모델의 1호기와 2호기 사이라는 조건이 붙어 있다(장비사 자료). 양산에서는 가장 중요한 층 사이의 Overlay를 위해 웨이퍼를 한 Scanner에, 두 Stage 장비라면 Stage까지 전용하는 경우가 많다. AMD의 기록은 여러 Stepper 가운데 하나가 Lot을 처리하는 Mix-and-match 운영이 Overlay 제어에 가장 어려운 환경이었다고 적는다.

Matching은 Scanner만의 일이 아니다. Track의 Hot plate는 모듈 사이에서도 받는 열량이 같도록 영역 Offset을 맞출 수 있고(특허), CD-SEM은 여러 장비 사이의 측정값 차이를 줄이는 것이 공정 감시의 핵심 요구로 꼽힌다(장비사 자료). 장비 조합을 가르는 A→A, A→B, B→A, B→B 비교는 10장에서 다뤘다. 아래 표는 이 장에 나온 장비 부품을 "망가지면 무엇이 보이나"로 다시 모은 것이다.

공정 엔지니어와 장비 엔지니어

포토 공정 엔지니어는 조건과 결과(CD, Overlay, 결함)를 책임지고, 장비 엔지니어는 장비의 상태(부품, 정비, 교정, 장비 기록)를 책임진다. 이 장의 사례들은 어느 한쪽의 데이터만으로는 문제가 닫히지 않는다는 것을 되풀이해 보여 준다.

• 공정의 증거가 장비 안에 있다. Scanner의 Leveling 데이터는 보통 장비 안에서 쓰이고 버려지는데, 이를 내려받아 쌓자 Chuck 표류와 웨이퍼 가장자리를 감시할 수 있었다.
• 장비의 정비 시점을 공정 지표가 정한다. Wafer table 교체를 정한 것은 웨이퍼 가장자리의 Focus 지표였다.
• 장비의 사건이 공정 제어를 흔든다. 장비 정비와 Matching 검증이 Overlay 제어기에 계단형 교란을 만들었다. 공정 엔지니어가 정비 기록을 모르면 이 계단을 공정의 변화로 오해한다.
• 공정과 공정 사이에도 이음매가 있다. 리소 CD가 같은데 식각 뒤 CD가 달랐던 LELE 사례는 단면의 막 두께와 식각 장비의 종점 기록을 함께 보고서야 풀렸다.
• 판단을 시스템으로 잇는다. 자동 Rework는 계측 데이터, Rework 판단, 장비 설정의 재계산을 하나의 흐름으로 묶는다.

그래서 협업의 출발점은 같은 말과 같은 기록이다. 이상을 공유할 때는 관찰과 그 측정 정의, 범위(공간·시간·경로), 가설과 그 가설이 맞다면 보여야 할 것, 그것을 가르는 데이터와 그 데이터가 있는 곳, 조치와 조치 뒤 확인할 항목을 한 장에 적는다. 마지막 정상 결과와 첫 이상 결과, 그 사이에 처리된 경로를 정리해 두면 관련 부서가 같은 근거로 판단할 수 있다(10장). 웨이퍼 ID와 시각으로 Track·Scanner·계측·정비 기록을 이을 수 있어야 경로별 비교가 가능하다(이 책의 정리).

헷갈리기 쉬운 개념 짝

이 책에서 나란히 나온 개념 가운데 서로 섞이기 쉬운 짝을 모았다. 오른쪽 두 칸을 가린 채 각 개념이 공정 흐름의 어느 시점에 놓이는지 말해 보고, 그 단계가 바뀌면 어떤 계측 결과가 달라질지 한 가지씩 이어 보자. 용어를 아는 것에서 공정을 설명하는 것으로 넘어가는 연습이다.

공정 흐름으로 되짚기

빈 종이에 표면 준비부터 AEI까지 흐름을 그리고, 각 단계 옆에 그 단계에서 바뀌는 상태를 하나씩 적어 보자. 그다음 크기·위치·모양·결함을 어디에서 확인하는지 표시한다. 아래 표는 그 연습의 한 답이다.

마지막으로 특정 모듈의 온도 차나 웨이퍼 높이의 이상을 하나 가정하고, 그 가설을 가르려면 어떤 계측과 이력을 비교해야 하는지 말해 보자. 공정 용어가 장비와 데이터에 이어지면 처음 보는 이상도 질문을 나눠 다가갈 수 있다. 그것이 이 책이 처음부터 쌓아 온 것이다.