KR100244918B1 - 반도체 패턴 검사장치 및 그 검사방법 - Google Patents

Abstract

웨이퍼상에 형성된 패턴을 재정렬하도록 하여 정렬 불량에 따른 검사 오류를 방지하도록 하는 반도체 패턴 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것이다.

본 발명은 웨이퍼가 위치되는 스테이지와, 상기 스테이지를 수평 이동시키는 구동부와, 초점 위치에 웨이퍼상의 패턴을 촬영하는 촬영부 및 상기 촬영부로부터 인가되는 패턴화상을 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하고 상기 구동부에 신호를 인가하여 상기 스테이지의 이동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 반도체 패턴 검사장치에 있어서, 상기 촬영부는 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하기 위한 패턴화상을 상기 제어부에 인가하는 메인 카메라와, 상기 메인 카메라에 의해 촬영된 패턴화상이 기준 패턴화상의 이격 위치되는 오차 간격을 조절하기 위한 적어도 두 개 이상의 위치조정 카메라를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면, 정렬에 따른 웨이퍼의 불량을 없도록 하고, 개별 패턴의 검사 정밀도를 향상시키고, 생산라인의 경제성을 높이며, 검사에 따른 시간을 단축하게 되는 효과가 있다.

Description

반도체 패턴 검사장치 및 그 검사방법

본 발명은 반도체 패턴 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼상에 형성된 패턴을 재정렬하도록 하여 정렬 불량에 따른 검사 오류를 방지하도록 하는 반도체 패턴 검사장치 및 그 검사방법에 관한 것이다.

통상적으로 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 공정이 반복 수행됨에 따라 반도체장치로 제작된다.

이들 반도체장치는 반도체소자의 고집적화, 고밀도화 추세에 따라 정밀한 제조설비와 제작기술 그리고, 반도체장치의 회로를 이루는 패턴의 형성 또한 보다 정교함과 정확성을 요구하고 있다.

상술한 바와 같이 형성되는 패턴의 정확성은 생산되는 반도체장치의 수율에 직접적인 영향을 줌에 따라 패턴의 정확성을 측정 검사하기 위한 검사장치가 사용된다.

여기서, 상술한 반도체 패턴 검사장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도1은 종래의 반도체 패턴 검사장치를 나타낸 개략도이다.

도1을 참조하여 설명하면, 검사장치(10)는 정렬부(12)를 통해 정렬된 상태로 투입된 웨이퍼(14)를 고정하도록 형성된 스테이지(16)와, 이 스테이지(16)를 수평 이동시키는 구동부(18)와, 스테이지(16)에 의해 위치되는 웨이퍼(14)에 대향하는 메인 카메라(20)가 설치되어 웨이퍼(14)상의 패턴을 촬영하도록 형성된 촬영부(19)와, 이 촬영부(19)로부터 인가되는 패턴화상을 기억된 기준 패턴과 비교 판단하며 구동부(16)에 신호를 인가하여 스테이지(18)의 이동을 제어하는 제어부(22)를 포함하여 구성된다.

한편, 제어부(22)는 디스플레이부(24)와 연결되어 상술한 바와 같이 메인 카메라(20)로부터 인가되는 패턴화상과 기억된 기준 패턴화상을 비교 판단한 내용을 디스플레이부(24)에 인가하게 되고, 이 디스플레이부(24)는 상술한 내용을 모니터링하여 작업자로 하여금 확인할 수 있도록 한다.

이렇게 구성된 검사장치(10)의 동작 관계를 설명하면, 정렬부(12)에 의해 정렬된 상태로 투입된 웨이퍼(14)는 소정의 이송수단(도시 안됨)에 의해 스테이지(18)의 상면에 놓이게 되고, 스테이지(18)는 웨이퍼(14)의 저면을 흡착 고정한 상태로 제어부(22)의 신호를 받은 구동부(16)에 의해 카메라(18)의 하측 소정 위치로 이동하게 된다.

이때 카메라(18)는 상술한 바와 같이 위치되는 웨이퍼(14)의 소정 부위 즉, 웨이퍼(14)상에 형성된 개별 패턴을 촬영하여 그 내용을 제어부(22)에 인가하게 된다.

한편, 제어부(22)는 카메라(18)로부터 인가되는 패턴화상을 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하고, 이것을 디스플레이부(20)에 인가하여 모니터링함으로써 작업자로 하여금 패턴의 불량 유무를 확인하도록 한다.

또한, 상술한 확인작업 중 촬영된 패턴화상이 기준 패턴화상과 이격되어 비교 판단하기 어려울 경우 제어부(22)는 구동부(18)에 신호를 인가하여 스테이지(16)를 소정 간격 수평 이동시켜 상기 패턴을 재정렬시킨 후 상술한 메인 카메라(20)를 통해 다시 촬영하도록 한다.

그리고, 상술한 패턴의 불량 유무를 확인하게 되면 제어부(22)는 다시 구동부(18)에 신호를 인가함으로써 스테이지(16)는 웨이퍼(14)상의 다음 패턴을 상술한 메인 카메라(20)의 초점 위치에 위치되도록 이동하게 된다.

따라서, 검사장치(10)는 상술한 검사과정을 순차적으로 수행함에 따라 웨이퍼(14)의 오염, 잘못된 마스크, 과소 에칭, 언더컷, 미스 얼라인 등의 불량 상태 또는 그 원인 등을 확인하게 되고, 수율이 낮을 것 같은 웨이퍼(14)를 선별하여 골라내게 된다.

그러나, 이러한 검사장치에 있어서, 이송수단에 의해 옮겨지는 웨이퍼가 스테이지 상면 소정 위치로부터 이격 위치되거나 공정과정의 미세 변화로 인해 패턴이 소정 간격 이격 형성될 경우 또는 구동부에 의한 스테이지의 기계적 이동좌표의 오류 등에 의해 패턴이 카메라의 초점 위치로부터 이격 위치되면 제어부에 의해 비교 평가되는 촬영된 패턴화상과 기억된 기준 패턴화상이 상호 일치되지 않아 정확성이 없으며, 정상적인 웨이퍼가 불량으로 인식되는 문제가 있었다.

또한, 제어부를 통해 촬영된 패턴화상을 기준 패턴화상과 일치되도록 재정렬함에 있어서 웨이퍼상의 패턴 위치를 메인 카메라의 정확한 초점 위치에 위치되도록 스테이지의 이동 방향 즉, X 축 이동 방향과 Y 축 이동방향에 대한 정확한 오차 간격을 확인하기 어렵기 때문에 재정렬에 따른 검사시간이 연장되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 카메라에 의해 촬영된 패턴화상이 기준 패턴화상과 일치되도록 재정렬 함으로써 정상적인 웨이퍼를 불량으로 오인하는 것을 방지하고, 패턴 검사의 정확성을 향상시키며, 신속히 정렬하도록 하여 검사시간을 단축시키도록 하는 반도체 패턴 검사장치 및 그 검사방법을 제공함에 있다.

도1은 종래의 반도체 패턴 검사장치의 구성을 나타낸 개략도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패턴 검사장치의 구성을 나타낸 개략도이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10, 26: 패턴 검사장치 12: 정렬부

14: 웨이퍼 16, 30: 스테이지

18, 32: 구동부 19, 33: 촬영부

20, 36: 메인 카메라 22, 40: 제어부

24, 42: 디스플레이부 34: 제 1 위치조정 카메라

38: 제 2 위치조정 카메라

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼가 위치되는 스테이지와, 상기 스테이지를 수평 이동시키는 구동부와, 초점 위치에 웨이퍼상의 패턴을 촬영하는 촬영부 및 상기 촬영부로부터 인가되는 패턴화상을 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하고 상기 구동부에 신호를 인가하여 상기 스테이지의 이동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 반도체 패턴 검사장치에 있어서, 상기 촬영부는 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하기 위한 패턴화상을 상기 제어부에 인가하는 메인 카메라와, 상기 메인 카메라에 의해 촬영된 패턴화상이 기준 패턴화상의 이격 위치되는 오차 간격을 조절하기 위한 적어도 두 개 이상의 위치조정 카메라를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 위치조정 카메라는 촬영된 패턴화상의 기준 패턴화상으로부터 상기 스테이지의 X 축 이동방향에 대한 오차 간격을 측정하도록 하는 제 1 위치조정 카메라와, 촬영된 패턴화상의 기준 패턴화상으로부터 상기 스테이지의 Y 축 이동방향에 대한 오차 간격을 측정하도록 하는 제 2 위치조정 카메라로 구성함이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼가 놓이는 스테이지와, 상기 스테이지를 이동시키는 구동부와, 상기 스테이지 상에 놓인 웨이퍼를 촬영하도록 형성된 촬영부 및 상기 구동부와 상기 촬영부를 제어하고 상기 촬영부를 통해 촬영된 패턴화상을 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하는 제어부를 포함하여 구비된 반도체 패턴 검사방법에 있어서, 상기 촬영부의 메인 카메라로부터 촬영된 패턴화상을 입력된 기준 패턴화상과 제 1 차 비교 판단하는 단계와, 기준 패턴화상을 기준으로 상기 촬영부의 제 1 위치조정 카메라에 의해 촬영된 패턴화상을 상기 스테이지의 X 축 이동방향에 대하여 오차 간격을 측정하고 이 측정 간격 만큼 상기 스테이지를 이동시켜 정렬하는 단계와, 상기 X 축에 대한 오차 간격을 수정한 후 상기 메인 카메라로부터 인가되는 패턴화상을 기준 패턴화상과 제 2 차 비교 판단하는 단계와, 기준 패턴화상을 기준으로 상기 촬영부의 제 2 위치조정 카메라에 의해 촬영된 패턴화상을 상기 스테이지의 Y 축 이동방향에 대하여 오차 간격을 측정하고, 이 측정 간격 만큼 상기 스테이지를 이동시켜 정렬하는 단계 및 상기 Y 축에 대한 오차 간격을 수정한 후 메인 카메라로부터 인가되는 패턴화상을 기준 패턴화상과 제 3 차 비교 판단하는 단계를 구비하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인 카메라로부터 인가되는 패턴화상과 기준 패턴화상을 제 1, 2, 3 차 비교 판단하는 단계 중 촬영된 패턴의 불량 유무를 확인하게 되면 다음 패턴을 상기 촬영부의 초점 위치에 위치되도록 상기 스테이지를 이동시켜 정렬하는 단계를 포함하여 구비함이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 패턴 검사장치를 나타낸 개략도이다.

도2를 참조하여 설명하면, 검사장치(26)는 정렬부(12)를 통해 정렬된 상태로 투입되는 웨이퍼(14)를 고정하도록 형성된 스테이지(30)와, 이 스테이지(30)를 수평 이동시키는 구동부(32)와, 위치되는 웨이퍼(14)에 대향하는 복수개의 카메라(34, 36, 38)가 설치되어 웨이퍼(14)상의 패턴을 촬영하도록 하는 촬영부(33)와, 이 촬영부(33)로부터 촬영된 패턴화상을 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하여 디스플레이부(42)를 통해 모니터링하도록 하고 촬영된 패턴화상이 기준 패턴화상과 이루는 오차 간격만큼 스테이지(30)를 이동시키도록 구동부(16)에 신호를 인가하는 제어부(40)를 포함하여 구성된다.

상술한 촬영부(33)의 복수개 카메라(34, 36, 38)는 제어부(40)에 의해 웨이퍼(14)상의 소정 패턴을 선택적으로 촬영하여 제어부에 촬영된 패턴화상을 인가하도록 되어 있다.

또한, 상술한 카메라(34, 36, 38)의 구성은 초점 위치에 놓이는 패턴과 대응하는 위치에 메인 카메라(36)가 설치되고, 이 메인 카메라(36)의 측부에 고배율의 제 1 위치조정 카메라(34)와 제 2 위치조정 카메라(38)가 상기 메인 카메라(36)의 초점 위치와 동일하게끔 설치되어 이루어진다.

그리고, 상술한 제 1 위치조정 카메라(34)는 스테이지(30)의 X 축 이동 방향에 대응하여 설치되며, 제 2 위치조정 카메라(38)는 스테이지(30)의 Y 축 이동 방향에 대응하여 설치된다.

한편, 제어부(40)는 디스플레이부(42)와 연결되어 상술한 바와 같이 메인 카메라(36)로부터 인가되는 패턴화상과 기억된 기준 패턴화상을 비교 판단하게 되고, 그 내용을 디스플레이부(42)에 인가하여 모니터링하도록 한다.

또한, 제어부(40)는 상술한 제 1 및 제 2 위치조정 카메라(34, 38)로부터 인가되는 패턴화상에 대하여 기억된 기준 패턴화상의 오차 정도의 신호를 구동부(32)에 인가하여 스테이지(30)의 이동을 제어하게 된다.

이렇게 구성된 검사장치(26)의 동작 관계를 설명하면, 정렬부(12)에 의해 정렬된 상태로 투입된 웨이퍼(14)는 소정의 이송수단(도시 안됨)에 의해 스테이지(30)의 상면에 놓이게 되고, 스테이지(30)는 웨이퍼(14)의 저면을 흡착 고정한 상태로 제어부(40)와 구동부(32)에 의해 카메라(34, 36, 38)의 하측 소정 위치로 이동하게 된다.

이때 웨이퍼(14)에 수직 대향하는 메인 카메라(36)는 상술한 바와 같이 위치되는 웨이퍼(14)의 소정 부위 즉, 웨이퍼(14)상에 형성된 개별 패턴 하나를 촬영하게 되고, 그 내용을 제어부(40)에 인가하게 된다.

이렇게 인가되는 패턴화상은 제어부(40)에 의해 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단되고, 제어부(40)는 이 내용을 디스플레이부(42)에 인가하여 모니터링함으로써 작업자로 하여금 패턴의 불량 유무를 확인하도록 한다.

한편, 제어부(40)는 상술한 비교 판단 내용이 불량 즉, 메인 카메라(36)로부터 인가되는 패턴화상과 기준 패턴화상의 불일치에 의한 불량으로 판단될 경우 제 1 위치조정 카메라(34)를 작동하여 상기 패턴을 촬영하도록 한다.

이후, 제어부(40)는 제 1 위치조정 카메라(34)로부터 인가된 패턴화상을 기준 패턴화상으로부터 스테이지(30)의 X 축 방향에 대한 오차 간격을 판단하고, 그 내용을 구동부(32)에 인가하여 스테이지(30)를 X 축 방향으로 소정 간격 이동시켜 위치 재조정을 실시한다.

그리고, 다시 메인 카메라(36)를 작동시켜 재위치된 개별 패턴을 촬영하도록 하고, 이어 촬영된 패턴화상을 제어부(40)에서 기준 패턴화상과 비교 판단하게 된다.

또한, 상술한 바와 같이 비교 판단한 내용이 일치하지 않을 경우 제어부(40)는 제 2 위치조정 카메라(38)를 작동시켜 상기 패턴을 촬영하도록 한다.

그리고, 제 2 위치조정 카메라(38)로부터 인가된 패턴화상을 기준 패턴화상으로부터 스테이지(30)의 Y 축 방향에 대한 오차 간격을 판단하고, 그 내용을 구동부(32)에 인가하여 스테이지(30)를 Y 축 방향으로 소정 간격 이동시켜 위치 재조정을 실시한다.

이어 다시 메인 카메라(36)를 작동시켜 재위치된 개별 패턴을 촬영하도록 하고, 이어 촬영된 패턴화상을 제어부(40)에서 기준 패턴화상과 비교 판단하도록 함으로써 형성된 개별 패턴의 불량 유무를 확인하게 된다.

이러한 과정을 통해 정렬된 웨이퍼(14)는 이후에 검사되는 각각의 패턴을 보다 용이하게 정렬 및 확인이 이루어지며, 웨이퍼(14)상에 형성된 패턴을 보다 정확하게 검사하게 된다.

그리고, 상술한 과정에서 메인 카메라(36)로부터 각 단계마다 인가되는 패턴화상이 기준 패턴화상과 일치되거나 완전 불량을 확인하게 되면 제어부(40)는 구동부(32)에 신호를 인가하여 스테이지(30)로 하여금 웨이퍼(14)상의 다음 패턴을 검사 위치로 이동시키게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 카메라에 의해 촬영된 패턴화상이 기준 패턴화상과 일치되도록 위치조정 카메라를 통해 기준 패턴화상에 대한 X 축 또는 Y 축 오차 간격을 분리하여 측정하게 됨으로써 재정렬하기 용이하며, 이에 따라 정상적인 웨이퍼를 불량으로 오인되는 것을 방지하게 되어 패턴 검사의 정확성을 향상시키고, 패턴 검사 시간이 단축되는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

1. 웨이퍼가 위치되는 스테이지와, 상기 스테이지를 수평 이동시키는 구동부와, 초점 위치에 웨이퍼상의 패턴을 촬영하는 촬영부 및 상기 촬영부로부터 인가되는 패턴화상을 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하고 상기 구동부에 신호를 인가하여 상기 스테이지의 이동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 반도체 패턴 검사장치에 있어서, 상기 촬영부는 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하기 위한 패턴화상을 상기 제어부에 인가하는 메인 카메라와, 상기 메인 카메라에 의해 촬영된 패턴화상이 기준 패턴화상의 이격 위치되는 오차 간격을 조절하기 위한 적어도 두 개 이상의 위치조정 카메라를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 패턴 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위치조정 카메라는 촬영된 패턴화상의 기준 패턴화상으로부터 상기 스테이지의 X 축 이동방향에 대한 오차 간격을 측정하도록 하는 제 1 위치조정 카메라와, 촬영된 패턴화상의 기준 패턴화상으로부터 상기 스테이지의 Y 축 이동방향에 대한 오차 간격을 측정하도록 하는 제 2 위치조정 카메라로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 패턴 검사장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 위치조정 카메라의 초점 위치는 상기 메인 카메라의 초점 위치와 일치되도록 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 패턴 검사장치.
4. 웨이퍼가 놓이는 스테이지와, 상기 스테이지를 이동시키는 구동부와, 상기 스테이지 상에 놓인 웨이퍼를 촬영하도록 형성된 촬영부 및 상기 구동부와 상기 촬영부를 제어하고 상기 촬영부를 통해 촬영된 패턴화상을 기억된 기준 패턴화상과 비교 판단하는 제어부를 포함하여 구비된 반도체 패턴 검사방법에 있어서, 상기 촬영부의 메인 카메라로부터 촬영된 패턴화상을 입력된 기준 패턴화상과 제 1 차 비교 판단하는 단계; 기준 패턴화상을 기준으로 상기 촬영부의 제 1 위치조정 카메라에 의해 촬영된 패턴화상을 상기 스테이지의 X 축 이동방향에 대하여 오차 간격을 측정하고 이 측정 간격 만큼 상기 스테이지를 이동시켜 정렬하는 단계; 상기 X 축에 대한 오차 간격을 수정한 후 상기 메인 카메라로부터 인가되는 패턴화상을 기준 패턴화상과 제 2 차 비교 판단하는 단계; 기준 패턴화상을 기준으로 상기 촬영부의 제 2 위치조정 카메라에 의해 촬영된 패턴화상을 상기 스테이지의 Y 축 이동방향에 대하여 오차 간격을 측정하고, 측정된 오차 간격 만큼 상기 스테이지를 이동시켜 정렬하는 단계; 및 상기 Y 축에 대한 오차 간격을 수정한 후 메인 카메라로부터 인가되는 패턴화상을 기준 패턴화상과 제 3 차 비교 판단하는 단계; 를 구비하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 패턴 검사방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 메인 카메라로부터 인가되는 패턴화상과 기준 패턴화상을 제 1 차와, 제 2 차 또는 제 3 차 비교 판단하는 단계 중 촬영된 패턴의 불량 유무를 확인하게 되면 다음 패턴을 상기 촬영부의 초점 위치에 위치되도록 상기 스테이지를 이동시켜 정렬하는 단계; 를 포함하여 구비됨을 특징으로 하는 상기 반도체 검사방법.

Images