KR100478482B1 - 웨이퍼 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자장을 웨이퍼에 투과시키고, 투과된 파형의 분포를 이미미화하여 웨이퍼의 상태를 좀 더 정확히 분석하고, 작은 크기의 결함도 검출해 낼 수 있는 웨이퍼 검사장치를 제공하는 것으로, 자계를 형성하는 마그네트; 상기 마그네트에서 발생된 자계를 감지하고, 아날로그 이미지를 디지털 데이터값으로 변환하는 센서 모듈; 상기 마그네트와 센서 모듈 사이에서 이동 가능하고, 웨이퍼가 세팅되는 스테이지; 및 상기 센서 모듈과 연결되어 센서 모듈에서 얻은 디지털 데이터값으로 디지털 이미지로 변환시키는 컴퓨터를 포함한다.

Description

웨이퍼 검사장치{SCANNING ELECTRON MICROSCOPE}

본 발명은 반도체 제조장비에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 웨이퍼의 상태를 검사하는 웨이퍼 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼 검사장치는 반도체의 제조과정에서 각 공정의 전후에 반도체 웨이퍼 또는 다이(die)의 상태가 공정의 특징에 따라 정확하게 진행되었는지를 파악하기 위한 장치이다.

이러한 웨이퍼 검사장치는 전자총에서 분사된 2차 전자를 고진공 상태의 챔버를 관통하여 시료(웨이퍼)에 주사하고, 시료에서 반사된 전자를 디텍터를 이용하여 감지하며, 감지된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 디스플레이 된 화면에서 시료의 상태를 검사하게 된다.

또한 웨이퍼 검사장치 중에서 웨이퍼의 단면을 절단한 후 그 절단된 단면에 전자빔을 주사하여 반사되어 나오는 2차 전자를 검출하고, 검출된 데이터를 이미지화하여 단면의 상태를 확인하는 장치도 있다.

전자의 경우에는 웨이퍼의 표면으로 주사된 2차 전자가 반사되어 온 데이터를 이미지화하기 때문에 다양한 각도에서 검사하는 작업이 불가능할 뿐만 아니라, 전자가 반사되는 과정에서 간섭이 발생하거나 회절되는 경우 반사된 데이터값이 정확하지 않음으로 인하여 이미지 분석이 떨어지는 문제점이 있다.

또한 후자의 경우에는 웨이퍼의 표면을 레이저로 잘라서 그 단면을 보기 때문에 레이저 빔 사이즈 정도의 결함이나 레이저 빔 사이즈보다 작은 사이즈의 결함은 분석이 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 자장을 웨이퍼에 투과시키고, 투과된 파형의 분포를 이미미화하여 웨이퍼의 상태를 좀 더 정확히 분석하고, 작은 크기의 결함도 검출해 낼 수 있는 웨이퍼 검사장치를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 검사장치는 자계를 형성하는 마그네트; 상기 마그네트에서 발생된 자계를 감지하고, 아날로그 이미지를 디지털 데이터값으로 변환하는 센서 모듈; 상기 마그네트와 센서 모듈 사이에서 이동 가능하고, 웨이퍼가 세팅되는 스테이지; 및 상기 센서 모듈과 연결되어 센서 모듈에서 얻은 디지털 데이터값으로 디지털 이미지로 변환시키는 컴퓨터를 포함한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.

웨이퍼 검사장치는 자계를 형성하는 마그네트(1)와, 웨이퍼(3)를 통과한 자계의 변화를 감지하는 센서 모듈(5)과, 센서 모듈(5)에서 얻은 디지털 데이터값을 분석하여 웨이퍼(3)의 구조를 파악하는 컴퓨터(7)를 포함한다.

그리고 마그네트(1)와 센서 모듈(5)의 사이에는 스테이지(9)가 배치된다. 이 스테이지(9)는 수평 상태를 유지하지만, 기울기 조절이 가능하여 셋팅된 웨이퍼(3)의 자세 변환이 가능하도록 한다. 이러한 스테이지(9)는 마그네트(1)에서 형성된 자계를 웨이퍼(3)가 통과하도록 일측에서 타측으로 왕복 이동이 가능하고, 또한 회전도 가능하여 웨이퍼(3)에 대한 다양한 조사가 가능하다.

한편, 웨이퍼(3)의 표면을 육안으로 확인하기 위해서 일측에는 웨이퍼(3)를 향해 빛을 발산하는 램프(11)를 설치하고, 램프(11)에서 조사된 빛이 입사된 웨이퍼(3)의 표면을 촬영하는 카메라(13)를 구비한다. 그리고 카메라(13)에서 촬영된 이미지는 카메라(13)에 연결된 모니터를 통해서 육안으로 확인하게 된다.

이와 같이 구성된 웨이퍼 검사장치에서, 웨이퍼(3)는 스테이지(9)에 셋팅된 상태에서 마그네트(1)와 센서 모듈의 사이에 위치하며, 그 결과 자계에 영향을 받은 웨이퍼(3)의 원자들은 지구처럼 자전을 하고 외부전파를 받으면 오뚝이처럼 쓰러졌다 일어서는 반응을 보이는데 이 때 각 원자들은 종류에 따라 각기 다른 파장의 전파를 발생시킨다.

이를 센서 모듈(5)을 통해 디지털 데이터값으로 변환되고, 변환된 디지털 데이터값에 의해 웨이퍼 단면의 이미지를 컴퓨터(7)를 통해 감지함으로써 디지털 이미지로 변환된 웨이퍼(3)의 단면 형상을 작업자가 볼 수 있게 된다.

이러한 일련의 과정에서 웨이퍼(3)가 셋팅된 스테이지(9)를 회전, 각도 변경 또는 전후좌우 이동하여 자계 영역을 통과하는 웨이퍼(3)의 자세를 전환하여 웨이퍼(3)에 형성된 막구조를 다양한 형태로 조사 가능하다. 예를 들면, 막질의 종류, 층구조 및 층의 개수 등을 파악할 수 있게 되는데, 막질의 종류는 막을 형성하고 있는 물질의 종류에 따라 원자 구조가 다름으로 인하여 그 원자 배열을 투과하게 되는 자계의 상태를 검출함으로써 가능하고, 층구조는 각 층을 이루고 있는 물질이 차이가 남으로써 각 층을 통과하게 되는 자기의 파장이 다르게 검출되어 확인이 가능하며, 이와 함께 층의 개수도 파악할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치는 다음과 같은 작용을 나타낸다.

먼저 스테이지(9)에 웨이퍼(3)를 셋팅하고 마그네트(1)를 작동하면, 마그네트(1)에서 발생된 자장이 웨이퍼(3)를 투과하여 센서 모듈(5)에 이르게 된다. 이 과정에서 웨이퍼(3)를 투과하는 자기가 자계를 형성하고, 웨이퍼(3) 및 웨이퍼(3)에 형성된 막을 형성하고 있는 물질의 종류에 따라 다른 자기 파장이 센서 모듈(5)에 감지된다.

센서 모듈(5)에서 감지된 파장값은 아날로그 이미지로 되고, 이 아날로그 이미지는 디지털 이미지로 변환된 후 컴퓨터(7)에 입력되어 작업자가 이미지를 확인하게 된다.

이때 자계를 통과하는 스테이지(9)는 수직 방향으로 형성된 자계를 수평으로 이동하게 되고, 이동시 필요에 따라 회전을 할 수도 있고, 또는 웨이퍼(3)를 기울인 상태로 이동할 수도 있다.

그리고 육안을 통해서 웨이퍼(3)의 표면을 확인할 경우에는 램프(11)의 빛을 웨이퍼(3)에 조사하고, 웨이퍼(3)의 표면에서 반사된 빛을 카메라(13)로 촬영하여 확인하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 웨이퍼를 절단하지 않고서도 웨이퍼의 단면 구조, 막질의 종류 등을 파악할 수 있게 되어 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한 레이저 빔 사이즈에 관계없이 미세한 크기의 결함도 파악할 수 있게 된다.

아울러 스테이지를 다양한 각도로 배치하여 검사하더라도 웨이퍼를 투과하는 자계를 이용하여 웨이퍼를 검사하기 때문에 웨이퍼에 대한 이미지 분석이 뛰어나게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 검사장치를 개략적으로 도시한 구성도.

Claims (3)

1. (정정)웨이퍼상의 구조물에 자계를 투과시키는 마그네트;

   상기 자계로 인해 상기 구조물을 구성하는 원자들에서 발생된 각기 다른 파장의 전파를 입력받아 아날로그 이미지를 디지털 데이터값으로 변환하는 센서 모듈;

   상기 마그네트와 센서 모듈 사이에서 이동 가능하고, 웨이퍼가 세팅되는 스테이지; 및

   상기 구조물의 층 구조, 층 개수 및 막질의 종류를 파악할 수 있도록 상기 센서 모듈에서 얻은 디지털 데이터값을 디지털 이미지로 변환시키는 컴퓨터를 포함하는 웨이퍼 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼로 빛을 조사하는 램프; 및 상기 웨이퍼에서 반사된 빛을 촬영하는 카메라를 더 포함하는 웨이퍼 검사장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스테이지는 각도 조절이 가능한 웨이퍼 검사장치.