KR100524194B1 - 웨이퍼의 표면 검사 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

검사대상이 되는 웨이퍼에 대한 위치제어를 수행한 후, 표면검사를 수행하는 웨이퍼의 검사방법 및 이를 수행하기 위한 장치가 개시되어 있다. 검사위치의 위치분석을 위해 제1 광을 조사하며, 이를 감지하여 웨이퍼의 높낮이를 보정하고 보정된 위치에 제2 광을 조사하여 표면검사를 실시한다. 또한, 적어도 하나의 제1 광을 검사예정위치에 조사하여 위치분석을 수행하면서 제1 광과 다른 파장을 가진 제2 광을 검사위치에 조사하여 표면검사를 실시한다. 웨이퍼의 표면검사는 일정한 스폿사이즈를 가진 입사광을 검사위치에 조사하고, 반사되는 광을 검출하여 이미지 프로세싱 단계를 거쳐 검사예정위치에 대한 위치정보를 예측하는 방법을 통해 실시될 수도 있다.

Description

웨이퍼의 표면 검사 방법 및 장치{Method of inspecting wafer surface and Apparatus of the same}
본 발명은 웨이퍼 표면 검사 장치 및 이의 검사 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 다크 필드 인스펙션(dark field inspecton) 장치의 자동 위치 조절 및 이에 따른 웨이퍼 표면 검사 방법에 관한 것이다.
반도체의 설계룰의 미세화가 가속화되고 있는 까닭에 제조공정에서 지금까지 수율에 영향을 미치지않았던 미세한 결함들이 수율저하의 원인이 되고 있다. 이에따라 정밀도가 높은 검사장비의 도입이 요청되고 있으며, 검사장치에 대한 미세한 제어기술이 장치의 성능을 좌우하는 주요 인자가 된다.
통상, 반도체 제조공정에 있어서 검사공정은 3가지로 분류할 수 있는데,
첫째는, 장치의 성능확인을 위한 검사로 기준웨이퍼를 검사장치 내로 투입하여, 기준값과 측정치를 비교하여 장치의 성능을 점검하게 된다.
둘째는, 오프라인(Off Line) 검사로 양산중에 급격한 수율저하가 있을 경우, 그 원인을 분석하기 위한 목적으로 행한다.
셋째는, 온라인(On Line) 검사로 양산 진행중이거나 양산 완료된 웨이퍼에 대해 결함의 유무를 검출하기 위한 목적으로 행한다.
이러한 검사를 수행하기 위한 웨이퍼 표면 검사 장치의 한 종류로는 레이저 스캐터링(Laser Scattering) 방식을 사용하는 장치가 있다. 이는 검사대상인 웨이퍼 상에 일정한 각도로 조사되는 레이저 광선이 결함에 의해 산란되는 것을 검출장치(detector)에 의해 검출하는 방법을 사용한다. 레이저는 웨이퍼 상에 래스터 스캔(Raster Scan) 방식에 따라 조사되며, 레이저는 일정한 스폿 사이즈(Spot Size)를 가진다. 따라서 웨이퍼 전체를 스캔하기 위해서는 다수의 래스터 스캔이 필요하다. 검출장치는 통상 산란된 레이저를 모으기 위한 거울과 모아진 레이저를 검출하는 PMT(Photo Multiplier Tube)로 이루어진다. PMT에는 산란된 레이저의 강도에 따라 이것을 전기 신호의 강약으로 변환하여 직렬의 신호로 출력한다. 출력된 전기 신호는 컴퓨터에 의해 분석되어 일정신호 이상의 전기 신호가 검출되는 경우, 결함이 존재하는 것으로 판단된다.
이러한 검사를 수행하기 위해서는 레이저가 웨이퍼의 표면에 정확히 조사되는지를 확인하기 위해 APS(Auto Position System)가 사용된다. APS는 검사시 사용하는 레이저를 이용하여 웨이퍼 표면의 높낮이에 따른 반사위치를 감지하고 이를 웨이퍼 위치 제어 장치에 피드-백하여 웨이퍼의 높낮이를 조절한다. 즉 검사위치에 레이저를 입사하여 결함유무를 판단하고 동시에 검사위치에서 반사된 레이저를 분석하여 검사위치에서의 웨이퍼 높낮이를 감지한다. 그러나 이에는 아래와 같은 문제점을 가진다.
도 1은 종래기술에 의한 웨이퍼 표면검사를 수행하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 1을 참조하면, 먼저 웨이퍼를 검사장치 내로 로딩하여 검사위치에 레이저를 입사(S10)한다. 입사광은 검사위치에서 산란되고 산란된 광은 이미지 검출기에 의해 검출되어 웨이퍼의 표면검사(S20)가 수행된다. 계속하여 검사위치에서 반사된 광은 위치 감지부에 의해 검출되어 상기 검사위치에 대한 위치분석(S30)이 수행된다. 이후, 위치분석에 의한 위치보정(S40) 과정이 이루어지며, 검사예정위치에 대한 표면검사를 수행하기 위한 웨이퍼의 수평이동(S50)이 수행된다.
상술한 종래기술에 따르면 검사위치에서 감지된 웨이퍼 높낮이는 이후에 검사가 이루어지는 검사예정위치에 대한 높낮이 조절을 위해 피드-백된다. 즉 검사위치에서 검출된 웨이퍼의 높낮이 데이터가 검사위치의 높낮이를 제어하는데 사용되지 않고, 검사예정위치에 대해 높낮이를 제어하는 데 사용된다.
만일 검사위치에서의 높낮이가 잘못된 경우, 검사장치는 검사위치에서의 검사를 그대로 진행하고 이후의 검사에서 잘못된 위치를 보정하게 된다. 따라서 검사위치에서의 검사 데이터는 위치보정이 되지 않은 상태에서 얻어진 결과이며, 그만큼 검사장치의 결과 데이터에 대한 신뢰성이 떨어지게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은 검사위치에서의 웨이퍼 표면검사 이전에 웨이퍼의 위치에 대한 보정을 실시하여 실시간으로 정확한 위치에서 웨이퍼에 대한 검사가 실시될 수 있도록 하는 검사방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은 검사위치에서의 웨이퍼 표면검사 이전에 웨이퍼의 위치에 대한 보정을 실시하여 실시간으로 정확한 위치에서 웨이퍼에 대한 검사가 실시될 수 있도록 하는 검사 장치을 제공하는데 있다.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 웨이퍼를 지지하여 표면 검사가 수행되는 공간으로 로딩하는 단계; 상기 웨이퍼의 수직위치를 감지하기 위한 제1 광 및 상기 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 제2 광을 포함하는 입사광을 조사하는 단계; 상기 제1 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼의 검사위치 또는 검사예정위치에서 반사된 광을 검출하여 상기 웨이퍼의 위치를 제어하는 단계; 및 상기 제2 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼의 검사위치로부터 산란된 광을 검출하여 상기 위치가 제어된 웨이퍼에 대한 표면 검사를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 방법을 제공한다.
상기 제2 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼를 상기 웨이퍼의 표면에 대해 수직방향 및 수평방향으로 구동하기 위한 웨이퍼 구동부; 상기 웨이퍼의 수직 위치를 감지하기 위한 제1 광 및 상기 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 제2 광을 포함하는 입사광을 조사하기 위한 광학계; 상기 제1 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼로부터 반사된 광을 검출하여 디지털화된 위치 정보 신호를 출력하기 위한 위치 감지부; 상기 제2 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼로부터 산란된 광을 검출하여 이미지 정보 신호로 변환하기 위한 이미지 감지부; 상기 위치 감지부에서 출력된 상기 위치 정보 신호를 이용하여 상기 스테이지 구동부에 상기 웨이퍼의 기준위치 대비 오프-셋 값을 공급하기 위한 궤환 회로망을 포함하는 웨이퍼 표면 검사 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 검사대상인 웨이퍼 표면에 대한 위치보정 및 표면검사가 순차적으로 수행되어 실시간으로 위치를 제어된 상태에서 정확한 표면검사가 수행된다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 검사방법을 설명하기 위한 플로우 차트 및 이를 실현하기 위한 검사장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 먼저 웨이퍼를 검사장치 내로 로딩(S100)한다. 로딩후, 검사장치는 검사가 이루어지는 위치, 즉 검사위치에 입사광을 조사(S200)한다. 상기 검사위치에서 입사광은 산란되기도 하고 반사되기도 한다. 본 발명에서는 웨이퍼의 정확한 위치분석을 위해 반사광을 검출하여 웨이퍼의 위치제어를 실시(S300)한다. 반사광을 검출하고 프로세서 및 제어회로에 의해 웨이퍼의 위치가 보정된후, 웨이퍼의 검사(S400)가 수행된다. 상기 웨이퍼의 검사는 당업자에게 알려진 이미지 프로세싱 방법에 의해 검사위치에서의 산란광을 검출하여 이미지를 구축하고,이를 디지털 코드화하는 인코딩 및 인코딩된 데이터를 압축하여 고주파 부분의 이미지 및 노이즈 영역을 제거하여 프로세싱하는 과정을 통해 이루어진다. 이러한 데이터 압축은 JPEG(joint photographers experts group) 또는 MPEG(moving photographers experts group)방법을 사용함이 타당하다. 이러한 웨이퍼의 검사위치에서의 검사가 완료되면 웨이퍼를 수평이동(S500)에 의해 검사예정위치는 검사위치로 이동되어 상술한 일련의 플로우가 진행되게 된다.
또한, 본 발명에서는 입사광을 2종류 이상의 광으로 구성할 수 있으며, 상기 2종류의 광은 직렬로 구성되기도 하고 병렬로 구성될 수도 있다. 이외에도 일정한 스폿 사이즈를 가지고 조사된 광에 대한 분석으로 검사예정위치의 위치분석을 수행할 수도 있다.
도 3을 참조하면, 광학계(110)는 입사광을 형성하여 이를 웨이퍼의 검사위치 또는 검사예정위치에 조사한다. 실시예에 따라서는 2종류 이상의 광을 직렬로 구성하기 위해 쵸퍼를 구비할 수도 있으며, 상기 광은 360nm 이상이며 1㎛이하의 파장을 가진 레이저광임이 바람직하다. 또한 실시예에 따라 2종류 이상의 광을 병렬로 구성하기 위해 2이상의 레이저를 구비할 수 있다.
웨이퍼 구동부(102)는 웨이퍼를 지지하여 이를 수평이동 또는 수직이동시키는 역할을 수행한다. 이는 수평 및 수직이동을 위한 모터부를 구비하며, 상기 수직위치에 대한 정밀한 제어를 위해 압전소자를 구비한다.
위치 감지부(104)는 웨이퍼의 검사위치 또는 검사예정위치에서 반사된 광을 검출하여 이를 디지털화하여 프로세서에 공급한다. 바람직하게는 반사된 광을 반사거울을 통해 재반사하여 위치 감지부에 입력한다.
이미지 감지부(106)는 검사위치에서 산란된 광을 검출한다. 이러한 검출을 수행하기 위해 이미지 감지부는 2이상일 수 있으며, 2차원 평면 이미지를 1차원적인 전기 신호로 변환하는 역할을 수행한다.
프로세서(108)는 이미지 감지부(106)에 의해 발생한 평면 이미지 정보를 가지는 전기 신호 및 위치 감지부에 의해 공급되는 디지털화된 위치정보신호를 처리한다. 즉 이미지 프로세싱을 수행하고, 상기 위치정보신호를 연산처리하여 기준위치와 비교하고 상기 웨이퍼 구동부(102)에 의한 웨이퍼의 수직위치 보정을 위한 보정값을 산출한다.
상기 보정값은 검사위치 또는 검사예정위치에서의 위치정보와 기준정보가 되는 이전의 스폿에 따라 기억된 위치정보를 비교하여 산출한다. 또한 상기 보정값은 버스라인(114)을 통해 시스템 컨트롤러(112)에 입력된다. 바람직하게는 상기 보정값의 저장을 위한 기억장치를 버스라인(114)에 연결한다.
시스템 컨트롤러(112)는 상기 프로세서(108)의 지시를 받아 광학계(110)를 제어하고, 웨이퍼 구동부(102)의 동작 및 상기 위치 감지부(104)와 이미지 감지부(106)의 클럭 발생기들의 동작을 제어한다.
상기 버스라인(114)에는 I/O 컨트롤러가 연결되며, 상기 I/O 컨트롤러는 입력부(120) 및 출력부(122)의 동작을 제어한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 4 및 도 7 내지 도 10는 본 발명의 실시예 1에 따른 2종류의 입사광을 직렬로 구성하여 검사위치에서의 웨이퍼 표면검사를 수행하기 전에 검사위치에서의 위치를 제어하는 방법을 도시한 플로우 차트 및 이를 달성하기 위한 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 2종류의 불연속적인 입사광을 직렬로 구성하여 검사위치에서의 웨이퍼 표면검사를 수행하기 전에 검사위치에서의 위치를 제어하는 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 직렬로 구성된 2종류의 광중에서 위치분석용으로 사용되는 제1 광은 웨이퍼의 검사위치에서 반사된다. 반사된 광은 검출되는 단계(S310)를 거쳐 위치정보신호로 변환(S312)된다. 상기 위치정보신호 및 기준값을 근거로 상기 웨이퍼의 수직위치 보정값이 산출(S314)된다. 이어서 상기 수직위치 보정값을 근거로 상기 수직위치 보정을 위한 전기적 신호가 발생되며, 상기 전기적 신호에 따라 상기 수직위치의 보정(S316)이 실시된다.
도 7은 본 발명의 실시예 1을 구현하는 장치의 개략도이며, 도 8은 입사광을 제1 광과 제2 광으로 분리하고 이를 직렬로 구성하기 위한 쵸퍼의 평면도이다.
도 7을 참조하면, 일정한 주기를 가지는 연속파를 발생시키는 광학계(110)가 웨이퍼(100) 상면의 소정의 위치에 위치하여 일정한 입사각으로 입사광을 웨이퍼(100)의 검사위치에 조사한다. 이때, 입사광을 위치분석용 제1 광과 표면검사용 제2 광으로 분리하고 이를 직렬로 구성하기 위해, 바람직하게는 상기 광학계(110)에 쵸퍼(132)를 포함한다. 계속해서, 상기 웨이퍼(100)의 검사위치에서 반사된 광은 반사거울(105)을 통해 위치 감지부(104)에 의해 디지털화된 신호로 검출된다. 이는 궤환회로망(130)을 거쳐 웨이퍼 구동부(102)를 제어하여 상기 웨이퍼의 수직위치를 보정하게 된다. 상기 궤환회로망(130)은 프로세서(108), 버스라인(114), 기억장치(116) 및 시스템 컨트롤러(112)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 입사광을 위치분석용 제1 광과 표면검사용 제2 광으로 분리하고 이를 직렬로 구성하기 위한 쵸퍼(132)가 도시된다. 쵸퍼(132)는 소정의 주기를 가지고 회전하며, 이는 하나의 프레임을 구성하는 입사광에 있어서, 프레임의 주기의 1/n 이다. 이때의 n은 정수이다. 상기 쵸퍼(132)는 원판형 플레이트 상에 웨이퍼의 위치분석용 제1 광을 형성하기 위한 제1 개구부(134)가 있으며, 검사위치에서의 검사를 수행하기 위한 제2 광을 형성하는 제2 개구부를 구비한다. 상기 제1 개구부 및 제2 개구부는 다수 존재할 수 있으며, 입사광 프레임의 주기 및 쵸퍼(132)의 회전속도에 상응하여 구비될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따라 쵸퍼에 의해 형성된 입사광을 도시한 타이밍도이다.
도 9를 참조하면, 레이저로 구성된 광학계의 파형은 일정한 주기를 가진 연속파(continuous wave)이다. 상기 연속파는 360nm 이상이며 1㎛이하의 파장을 가진 레이저광임이 바람직하다. 상기 연속파가 진행하는 위치에 쵸퍼(132)가 위치하여 소정의 간격으로 상기 광을 통과하게 된다. 즉 t1 동안 광을 통과하고, t2 동안 광을 통과시키지 않으며, 다시 t3 동안 광을 통과하고, t4 동안 광을 통과시키지 않는다. 상기 t1은 회전하는 상기 쵸퍼(132)의 제1 개구부(134)에 따른 시간이며, 상기 t3는 회전하는 상기 쵸퍼(132)의 제2 개구부(138)에 따른 시간이다. t1에 존재하는 광은 상기 웨이퍼의 위치분석을 위한 제1 광이 되며, t3에 존재하는 광은 상기 웨이퍼의 표면검사를 위한 제2 광이 된다. 상기 제1 광을 감지하여 위치분석 및 위치보정은 t2 시간간격 동안 수행되며, 상기 제2 광을 감지하여 표면검사를 수행하는 것은 t3 및 t4 시간간격 동안 수행된다. 즉 입사광이 스폿을 가지고 검사위치에 조사될 때, 상기 t1, t2, t3 및 t4 의 시간구간을 이루는 파형은 하나의 프레임을 구성하여 입사광을 형성한다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 이미지 감지부를 도시한 블럭도이다.
도 10을 참조하면, 검사위치에서 산란된 광에 포함된 2차원인 평면 이미지를 감지하여 1차원 전기신호인 제1 신호로 변환하기 위한 광센서가 위치하며, 상기 t2 및 t4 시간구간에 기인한 무신호 구간을 보상하기 위한 보상기가 위치한다. 제1 신호와 보상기의 출력은 믹서기에 의해 연속적인 신호인 제2 신호가 되며, 상기 제2 신호는 위상고정루프에 입력된다. 클럭 발생기는 시스템 컨트롤러의 제어를 받아 일정한 주파수를 가진 클럭을 상기 위상고정루프에 공급한다. 상기 위상고정루프는 클럭의 위상과 제2 신호의 위상을 일치시킨 제3 신호를 발생시키고, 이를 신호제어부에 공급한다. 위상고정루프에 의해 상기 제2 신호와 위상이 일치된 클럭은 카운터에 입력되며, 상기 카운터는 입사광중 상기 제2 광에 기인한 산란광에 포함된 이미지 신호를 검출하기 위한 구형파를 발생시킨다. 상기 구형파는 제3 신호중 상기 제2 광에 기인한 신호에 상응하는 시간간격을 가진다. 상기 구형파를 신호제어부에 입력하여 상기 제3 신호중 상기 제2 광에 기인한 신호만을 통과시킨다. 통과된 제2 광에 기인한 신호는 이를 디지털화하기 위하여 A/D변환기로 입력된다. 상기 A/D변환기에 의해 상기 제2 광에 상응하는 1차원적인 디지털 신호로 변환되며, 이는 프로세서에 입력되고, 상기 프로세서는 이미지 프로세싱을 수행한다.
이미지 프로세싱은 디지털화된 이미지 정보 신호를 코드화한 후, 이를 압축하여 고주파 영역 및 노이즈를 제거한 다음, 이미지를 구축하여 die-to-die비교를 통해 웨이퍼 검사위치에서의 결함유무를 판단한다. 상기 검사위치에서의 검사가 완료되면 웨이퍼의 수평이동을 통해 검사예정위치를 검사위치로 이동하게되고, 다시 위치제어를 준비하게 된다.
실시예 2
도 5 및 도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 2개 이상의 입사광을 병렬로 구성하여 웨이퍼의 표면검사 및 위치분석을 동시에 실시하는 방법을 도시한 플로우 차트 및 이를 달성하기 위한 장치의 개략도이다. 본 실시예에서는 표면검사는 상기 웨이퍼의 검사위치에 대해 실시되며, 위치분석은 검사예정위치에 대해 실시된다. 이를 위하여 광학계는 2이상의 레이저를 구비한다. 즉 검사예정위치에 조사되고, 반사되어 위치 정보 신호로 변환되는 적어도 하나의 제1 광 및 검사위치에 조사되고, 산란되어 이미지 정보 신호로 변환되는 제2 광을 구비한다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따라 2개 이상의 입사광을 병렬로 구성하여 웨이퍼의 표면검사 및 위치분석을 동시에 실시하는 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 웨이퍼의 검사예정위치에서의 상기 제1 광에 대한 반사광을 감지(S320A)하면서, 동시에 검사위치에서의 상기 제2 광에 대한 산란광을 감지(S320B)한다. 계속하여 감지된 반사광을 위치 정보 신호로 변환(S322A)하는 과정을 거치며, 상기 위치 정보 신호로 변환하는 과정과 동시에 또는 시간적 편차를 두고 상기 감지된 산란광을 이미지 정보 신호로 변환(S320B)한다.
이어서, 상기 위치 정보 신호로 변환하는 과정 및 이미지 정보 신호로 변환하는 과정이 끝난 후, 웨이퍼의 수직위치를 보정(S324)한다. 상기 보정후, 웨이퍼의 검사예정위치는 검사위치로 이동되어 상술한 제1 광에 대한 반사광을 감지하고, 제2 광에 대한 산란광을 감지하게 되는 플로우를 반복하게 된다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 2개 이상의 입사광을 병렬로 구성하여 웨이퍼의 표면검사 및 위치분석을 동시에 실시하기 위한 장치의 개략도이다.
도 11을 참조하면, 광학계(110)는 2개 이상의 광을 웨이퍼(100)에 조사한다. 적어도 하나의 제1 광은 검사예정위치에 대한 위치분석을 위해 조사되며, 제2 광은 검사위치에 대한 표면검사를 위해 조사된다.
먼저, 화살표 방향으로 진행하는 웨이퍼(100)에 대한 검사를 수행하는 데 있어서, 상기 제1 광은 상기 웨이퍼(100)의 진행방향에 대해 상대적으로 선행하는 검사예정위치에 조사되며, 검사예정위치에서 반사된 광은 위치 감지부(104)에 의해 감지되고, 디지털화된 위치 정보 신호로 변환된다. 바람직하게는 상기 반사된 광은 반사거울(105)을 통해 재반사시켜서 위치 감지부(104)에 입력한다. 상기 위치 감지부(104)에 의해 디지털화된 위치 정보 신호는 궤환회로망(130)을 거쳐 웨이퍼 구동부(102)를 제어하여 상기 웨이퍼의 수직위치를 보정하게 된다. 상기 궤환회로망(130)은 프로세서(108), 버스라인(114), 기억장치(116) 및 시스템 컨트롤러(112)를 포함한다.
상기 제1 광의 조사와 함께, 검사위치에 대한 제2 광의 조사가 수행된다. 상기 검사위치는 검사예정위치와 비교할 때, 상기 웨이퍼(100)의 진행방향에 대해 상대적으로 후행하는 위치이다. 상기 제2 광의 조사에 의해 검사위치에서 산란된 광은 상기 웨이퍼의 상단에 위치하는 하나 이상의 이미지 감지부(104)에 의해 감지되고 이미지 정보 신호로 변환된다.
상기 제1 광 및 제2 광은 간섭을 피하기 위해 360nm 이상이며 1㎛이하의 파장을 가진 레이저광이며, 서로 다른 파장을 가짐이 바람직하다.
실시예 3
도 6 및 도 12는 본 발명의 실시예 3에 따라 검사위치에서의 반사광에 대한 이미지 프로세싱을 통해 검사예정위치에 대한 위치정보를 예측하여 웨이퍼의 위치를 제어하는 방법을 도시한 플로우 차트 및 위치 감지부의 블럭도이다.
본 실시예에서는 일정한 스폿 사이즈를 가지고 검사위치에 입사된 광이 상기 검사위치에서 산란되고 반사되는데, 산란되는 광은 표면검사에 사용되고 반사되는 광은 이미지 프로세싱을 통해 검사예정위치에 대한 위치정보를 예측하는 데 사용된다. 상기 입사광은 360nm 이상이며 1㎛이하의 파장을 가진 레이저광임이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따라 검사위치에서의 반사광에 대한 이미지 프로세싱을 통해 검사예정위치에 대한 위치정보를 예측하여 웨이퍼의 위치를 제어하는 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 6을 참조하면, 검사위치에서의 반사광을 감지하여 검사예정위치에 대한 웨이퍼의 수직위치 및 수평면의 기울기를 예측(S330A)한다. 이와 동시에 상기 검사위치에서의 산란광을 감지하여 이미지 정보 신호로 처리(S330B)한다.
계속해서, 상기 예측된 위치에 대한 보정값을 근거로 상기 웨이퍼의 수직위치 및 수평면의 기울기를 보정(S332)한 다음, 검사예정위치를 검사위치로 이동(S334)하여 검사을 수행한다.
상기 위치 정보 신호는 이미지 프로세싱을 통해 원형이면서 소정의 면적을 가지는 2차원 이미지로 구축되는데, 기준값에 비해 수평면의 기울기가 차이가 있을 경우, 구축된 상기 2차원 이미지는 기준화된 이미지에 비해 면적에서 차이점을 가지게 되며, 기준값에 비해 웨이퍼의 높낮이에 차이가 있을 경우, 상기 2차원 이미지의 중심점에서 차이를 가지게 된다.
이러한 이미지 프로세싱을 위해서는 프로세서에 스폿 이미지가 포함된 펄스열 또는 펄스열을 계수한 디지털 값 및 펄스열의 중심치가 입력되어야 한다.
도 12는 검사위치에서 반사된 광을 감지하여 펄스열화된 위치 정보 신호로 변환시키기 위한 위치 감지부의 블럭도이다.
도 12를 참조하면, 일정한 단면적을 가지고 입사된 광은 검사위치에서 반사되어 위치 감지부의 광센서에 의해 웨이퍼의 수직위치와 수평면에 대한 기울기정보를 가지는 제1 전기신호로 전환된다. 상기 제1 전기신호는 레귤레이터의 입력이 되며 상기 레귤레이터는 상기 제1 전기신호를 릴정한 레벨을 가지는 구형파로 변환한다. 구형파가 발생하는 구간은 상기 웨이퍼의 검사위치에서의 스폿 사이즈에 비례한다. 상기 구형파는 타이머의 입력이 되며, 상기 타이머는 구형파의 폭에 상응하는 주기적인 펄스열을 출력한다. 이를 위하여 클럭 발생기는 시스템 컨트롤러(112)의 제어신호에 따라 상기 타이머에 클럭을 공급한다. 상기 펄스열은 펄스 카운터에 입력되고 펄스의 수 및 중심펄스의 위치가 계수된 위치 정보 신호로 변환되어 프로세서에 입력된다.
상기 프로세서에 입력된 위치 정보 신호는 이미지 프로세싱을 거쳐 검사예정위치의 수직위치 및 수평면에 대한 기울기의 예측값으로 산출되고, 상기 검사예정위치에 대한 표면검사 이전에 수직위치 및 기울기를 보정하는 과정을 수행하게 된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 검사위치에서의 웨이퍼 표면검사 이전에 웨이퍼의 위치정보를 검출하고 이를 궤환회로망을 통해 보정하여, 위치가 보정된 상태에서 웨이퍼에 대한 정확한 표면검사를 수행하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 의한 웨이퍼 표면검사를 수행하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 검사방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3은 본 발명에 따른 검사장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 2종류의 불연속적인 입사광을 직렬로 구성하여 검사위치에서의 웨이퍼 표면검사를 수행하기 전에 검사위치에서의 위치를 제어하는 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따라 2개 이상의 입사광을 병렬로 구성하여 웨이퍼의 표면검사 및 위치분석을 동시에 실시하는 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따라 검사위치에서의 반사광에 대한 이미지 프로세싱을 통해 검사예정위치에 대한 위치정보를 예측하여 웨이퍼의 위치를 제어하는 방법을 도시한 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1을 구현하는 장치의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 따라 입사광을 제1 광과 제2 광으로 분리하고 이를 직렬로 구성하기 위한 쵸퍼의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 따라 쵸퍼에 의해 형성된 입사광을 도시한 타이밍도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 따른 이미지 감지부를 도시한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 2에 따른 2개 이상의 입사광을 병렬로 구성하여 웨이퍼의 표면검사 및 위치분석을 동시에 실시하기 위한 장치의 개략도이다.
도 12는 검사위치에서 반사된 광을 감지하여 펄스열화된 위치 정보 신호로 변환시키기 위한 위치 감지부의 블럭도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 웨이퍼 102 : 웨이퍼 구동부
104 : 위치 감지부 105 : 반사거울
106 : 이미지 감지부 108 : 프로세서
110 : 광학계 112 : 시스템 컨트롤러
114 : 버스라인 116 : 기억장치
118 : I/O 컨트롤러 120 : 입력부
122 : 출력부 130 : 궤환 회로망
132 : 쵸퍼 134 : 제1 개구부
136 : 회전축 138 : 제2 개구부

Claims (24)

  1. 웨이퍼를 지지하여 표면 검사가 수행되는 공간으로 로딩하는 단계;
    상기 웨이퍼의 수직위치를 감지하기 위한 제1 광 및 상기 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 제2 광을 포함하는 입사광을 조사하는 단계;
    상기 제1 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼의 검사위치 또는 검사예정위치에서 반사된 광을 검출하여 상기 웨이퍼의 위치를 제어하는 단계; 및
    상기 제2 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼의 검사위치로부터 산란된 광을 검출하여 상기 위치가 제어된 웨이퍼에 대한 표면 검사를 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 입사광을 조사하는 단계는,
    일정주기를 가지는 연속파인 레이저광을 불연속적으로 반복되고 상기 웨이퍼의 수직위치를 감지하기 위한 제1광 및 상기 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 제2광으로 분리하는 단계; 및
    상기 제1 광 및 상기 제2 광을 포함하는 입사광을 상기 웨이퍼의 검사위치 또는 검사예정위치에 조사하는 단계를 포함하는 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼의 위치를 제어하는 단계는,
    상기 웨이퍼의 검사위치에서 반사된 반사광을 검출하는 단계;
    상기 반사광을 위치 정보 신호로 전환하는 단계;
    상기 위치 정보 신호와 기준 위치를 비교하여 수직위치 보정값을 도출하는 단계;
    상기 수직위치 보정값을 근거로 상기 웨이퍼의 수직 위치 보정을 위한 전기적 신호로 전환하는 단계; 및
    상기 위치분석을 근거로 웨이퍼의 수직위치를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 표면 검사를 수행하는 단계는,
    상기 웨이퍼의 검사위치에서 산란된 산란광을 감지하여 이미지 정보 신호로 처리하는 단계;
    상기 이미지 정보 신호를 근거로 상기 웨이퍼의 검사위치에서의 결함유무를 판단하는 단계; 및
    상기 웨이퍼를 수평이동하여 위치 제어를 준비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이미지 정보 신호로 처리하는 단계는,
    상기 산란광을 상기 웨이퍼 표면에 대한 정보를 포함하는 제1 신호로 변환하는 단계;
    상기 제1 신호중 상기 입사광의 불연속에 기인한 시간구간을 보상하여 제2 신호를 형성하는 단계;
    상기 제2 신호의 위상을 보정하기 위해 클럭을 공급하는 단계;
    상기 제2 신호와 클럭의 위상을 일치시킨 제3 신호를 생산하는 단계;
    상기 제3 신호중 상기 제2 광의 시간구간에 상응하는 구형파를 형성하는 단계;
    상기 구형파를 제어신호로 하여 상기 제2 광의 시간구간에 상응하는 신호를 출럭하는 단계; 및
    상기 제2 광의 시간구간에 상응하는 신호를 디지털화하여 상기 이미지 정보 신호를 출력하는 단계를 포함하는 웨이퍼 표면 검사 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 웨이퍼를 지지하여 표면 검사가 수행되는 공간으로 로딩하는 단계;
    상기 웨이퍼의 수직위치를 감지하기 위한 제1 광 및 상기 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 제2 광을 포함하는 입사광을 조사하는 단계;
    상기 제1 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼의 검사위치 또는 검사예정위치에서 반사된 광을 검출하여 상기 웨이퍼의 위치를 제어하는 단계; 및
    상기 제2 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼의 검사위치로부터 산란된 광을 검출하여 상기 위치가 제어된 웨이퍼에 대한 표면 검사를 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 제1광 및 제2광은 동일한 주파수의 연속파형을 이루며, 원형이면서 일정한 단면적을 갖고, 그리고 상기 웨이퍼의 위치를 제어하는 단계는,
    상기 검사위치에서 반사된 반사광을 근거로 상기 웨이퍼의 수직위치 및 수평면에 대한 기울기를 분석하여 상기 웨이퍼의 검사 예정 위치에 대한 수직위치 및 수평면에 대한 기울기를 예측하는 단계;
    상기 검사위치에서 산란된 산란광을 감지하여 이미지정보신호로 처리하는 단계;
    상기 산란광에 대한 감지 후, 상기 웨이퍼 상의 검사예정위치를 상기 검사위치로 이동하는 단계; 및
    상기 이동 후, 상기 예측된 수직위치 및 수평면에 대한 기울기을 근거로 상기 웨이퍼의 수직위치 및 기울기를 보정하는 단계를 포함하는 웨이퍼 표면 검사 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 검사예정위치에 대한 수직위치 및 수평면에 대한 기울기를 예측하는 단계는,
    상기 웨이퍼의 수직위치와 수평면에 대한 기울기정보를 가지는 제1 전기신호로 전환하는 단계;
    상기 제1 전기신호를 입력으로 하여 신호가 발생하는 구간에 대해 일정한 레벨을 가지는 구형파로 변환하는 단계;
    상기 구형파의 폭에 상응하는 주기적인 펄스열을 출력하는 단계;
    상기 펄스열을 계수하여 상기 구형파의 중심에 위치하는 펄스와 상기 구형파의 폭에 상응하는 펄스수를 출력하는 단계;
    상기 폭과 중심점을 근거로 원형의 이미지로 구축하는 단계; 및
    상기 이미지와 기준 이미지를 비교하여 상기 검사 예정 위치의 수직 위치 보정값 및 기울기 보정값을 산출하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 표면 검사 방법.
  11. 웨이퍼를 상기 웨이퍼의 표면에 대해 수직방향 및 수평방향으로 구동하기 위한 웨이퍼 구동부;
    상기 웨이퍼의 수직 위치를 감지하기 위한 제1 광 및 상기 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 제2 광을 포함하는 입사광을 조사하기 위한 광학계;
    상기 제1 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼로부터 반사된 광을 검출하여 디지털화된 위치 정보 신호를 출력하기 위한 위치 감지부;
    상기 제2 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼로부터 산란된 광을 검출하여 이미지 정보 신호로 변환하기 위한 이미지 감지부;
    상기 위치 감지부에서 출력된 상기 위치 정보 신호를 이용하여 상기 스테이지 구동부에 상기 웨이퍼의 기준위치에 대한 수직위치 보정값을 공급하기 위한 궤환 회로망을 포함하되,
    상기 광학계는 상기 제1 광 및 제2 광이 불연속적으로 반복되고, 이를 형성하기 위한 쵸퍼를 포함하되, 상기 쵸퍼는 원반형 플레이트이며,
    일정한 주기를 가지고 회전하기 위한 회전축;
    상기 제1 광을 형성하기 위해 상기 회전축을 중심으로 제1회전각을 가지는 제1 개구부; 및
    상기 제2 광을 형성하기 위해 상기 회전축을 중심으로 상기 제2회전각을 가지는 제2 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 상기 이미지 감지부는,
    상기 산란광을 상기 웨이퍼 표면에 대한 정보를 포함하는 제1 신호로 변환하기 위한 광센서;
    상기 제1 신호중 상기 입사광의 불연속에 기인한 시간구간을 보상하기 위한 레벨 보상기;
    상기 광센서에 의해 변환된 제1 신호와 레벨 보상기에 의한 보상치를 혼합하여 연속적인 제2 신호로 구성하기 위한 믹서기;
    상기 제2 신호와 출력 신호인 제3 신호 사이의 위상차를 검출하여 상기 제2 신호와 제3 신호의 위상을 일치시키기 위한 위상 고정 루프;
    상기 위상 고정 루프에 클럭을 공급하고 상기 위상 고정 루프에 의해 위상이 보상된 클럭을 출력하기 위한 클럭 발생기;
    상기 클럭 발생기의 위상이 보상된 클럭을 입력으로 하여 상기 제2 광의 시간구간에 상응하는 구형파를 출력하기 위한 카운터;
    상기 위상 고정 루프의 출력인 제3 신호를 입력으로 하고, 상기 카운터 회로의 출력인 구형파를 제어신호로 하여, 상기 제2 광의 시간구간에 상응하는 신호를 출력하기 위한 신호제어부; 및
    상기 제2 광의 시간구간에 상응하는 신호를 디지털화하여 상기 이미지 정보 신호를 출력하기 위한 A/D변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 웨이퍼를 상기 웨이퍼의 표면에 대해 수직방향 및 수평방향으로 구동하기 위한 웨이퍼 구동부;
    상기 웨이퍼의 수직 위치를 감지하기 위한 제1 광 및 상기 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 제2 광을 포함하는 입사광을 조사하기 위한 광학계;
    상기 제1 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼로부터 반사된 광을 검출하여 디지털화된 위치 정보 신호를 출력하기 위한 위치 감지부;
    상기 제2 광의 조사에 의해 상기 웨이퍼로부터 산란된 광을 검출하여 이미지 정보 신호로 변환하기 위한 이미지 감지부;
    상기 위치 감지부에서 출력된 상기 위치 정보 신호를 이용하여 상기 스테이지 구동부에 상기 웨이퍼의 기준위치에 대한 수직위치 보정값을 공급하기 위한 궤환 회로망을 포함하되,
    상기 제1광 및 제2광은 일정한 단면적을 가지고 상기 웨이퍼의 표면에 입사되고, 그리고 상기 위치 감지부는 상기 웨이퍼의 수직위치와 수평면에 대한 기울기 정보를 가지는 제1 전기신호로 전환하기 위한 광센서;
    상기 제1 전기신호를 입력으로 하여 신호가 발생하는 구간에 대해 일정한 레벨을 가지는 구형파로 변환하기 위한 레귤레이터;
    상기 구형파의 폭을 검출하기 위해 상기 구형파의 폭에 상응하는 주기적인 펄스열을 출력하기 위한 타이머;
    상기 펄스열을 계수하기 위한 펄스 카운터; 및
    상기 타이머 및 펄스 카운터에 클럭을 공급하기 위한 클럭 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 장치.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서, 상기 궤환 회로망은 검사위치에 대한 이미지를 근거로 검사예정위치에 대한 수직위치 보정값 및 기울기 보정값을 연산하기 위한 이미지 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 장치.
  20. 제11항에 있어서, 상기 입사광은 파장이 364nm 이상이고 1㎛이하인 레이저인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 장치.
  21. 제11항에 있어서, 상기 웨이퍼 표면 검사 장치는 상기 웨이퍼에 의해 반사된 광을 재반사하여 상기 위치 감지부에 입사시키기 위한 반사거울을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 장치.
  22. 제11항에 있어서, 상기 웨이퍼 구동부는 상기 궤환 회로망으로부터 오프-셋 값을 공급받아 상기 기준위치에 대해 러프(rough)한 보정을 하기 위한 모터부 및 상기 기준위치에 대한 미세한(fine) 보정을 하기 위한 피에조(piezo) 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 장치.
  23. 제11항에 있어서, 상기 궤환 회로망은,
    상기 디지털화된 위치 정보 신호를 상기 기준위치에 대한 수직위치 보정값으로 연산하고 이미지 프로세싱을 통해 상기 웨이퍼의 검사위치에서의 결함유무를 판단하기 위한 프로세서;
    상기 오프-셋 값을 수신받아 상기 스테이지 드라이브에 아날로그화 된 전기적 신호로 공급하기 위한 시스템 컨트롤러; 및
    상기 프로세서와 상기 시스템 컨트롤러 사이에 데이터의 전송을 실현하기 위한 버스라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 궤환 회로망은 상기 버스라인에 연결되고, 상기 프로세서에 의해 도출된 상기 수직위치 보정값을 저장하기 위한 기억장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 검사 장치.
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