KR100541733B1

KR100541733B1 - 웨이퍼검사장치

Info

Publication number: KR100541733B1
Application number: KR1020030051996A
Authority: KR
Inventors: 편희수; 윤광준; 김영환; 최승민; 김용식; 김균래; 전충삼; 박동진; 신경수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2006-01-11
Also published as: KR20050013371A

Abstract

본 발명은, 웨이퍼검사장치에 관한 것으로서, 웨이퍼를 지지하는 시료대와; 상기 시료대에 지지된 웨이퍼의 판면 방향으로 상기 시료대를 이송시키는 시료대이송부와; 상기 웨이퍼의 판면과 이격된 위치에서 상기 웨이퍼를 관측하는 대물렌즈와; 상기 대물렌즈와 상기 시료대에 지지된 웨이퍼의 이격거리를 조절하는 렌즈구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 구조가 간단하고 신속한 검사 및 분류가 가능할 뿐만 아니라, 정확도를 향상시키고, 부품간의 간섭을 줄여 안정적으로 동작을 구현할 수 있다.

Description

웨이퍼검사장치{WAFER INSPECT APPARATUS}

도 1은 종래의 웨이퍼검사장치를 개략적으로 나타낸 측면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼검사장치의 전체 평면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼검사장치에 사용되는 시료대이송부의 평면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼검사장치의 부분 정면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼검사장치에 사용되는 진공척의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 웨이퍼 10 : 시료대

11 : 진공척 12 : 진공흡착구

13 : 진공라인 20 : 시료대이송부

21 : X축 리니어모터 22 : Y축 리니어모터

23 : X축 가이드 24 : Y축 가이드

25 : X축 이동블록 26 : Y축 이동블록

27 : 연결브래킷 28 : 시료대지지부

30 : 광학현미경 31 : 접안렌즈

32 : 대물렌즈 33 : 렌즈구동부

34 : 터릿 35 : 본체부

40 : 얼라이너 50 : 로봇암

51 : 카세트부 60 : 진동절연부

61 : 에어댐퍼 70 : 시료대챔버

71 : 디스플레이부 72 : 조작부

본 발명은, 웨이퍼검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 웨이퍼를 신속하게 검사하고 분류하도록 구조를 개선한 웨이퍼검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼는 여러 가지 물질의 박막을 웨이퍼표면에 성장시키거나 더하는 막형성공정, 웨이퍼로부터 박막을 선택적으로 제거하는 패턴형성공정, 웨이퍼의 선택된 영역의 저항성과 전도성 변화를 위해 도펀트(Dopant)를 첨가하는 주입공정 등의 가공공정을 거친다.

웨이퍼검사장치는 상기한 바와 같은 가공공정들을 거친 웨이퍼의 표면상의 손상이나 먼지의 부착, 크랙, 오염, 얼룩 등의 결함을 검사하고, 상기 검사를 통해 발견된 불량정보를 받아서 웨이퍼의 불량종류를 판별하고 분류한다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 종래의 웨이퍼검사장치는 웨이퍼(1)를 지지하는 시료대(110)와, 대물렌즈(132) 및 접안렌즈(131)를 통해 시료대(110)에 지지된 웨이퍼(1)를 검사하는 광학현미경(130)과, 상기 시료대(110)를 이동가능하게 하는 시 료대이송부(120)를 갖는다.

시료대(110)는 시료대(110)에 지지된 웨이퍼(1)의 판면 방향(이하 "X축 및 Y축 방향"이라 한다)으로 이동가능하며, 대물렌즈(132)와 웨이퍼(1)의 이격거리를 조절할 수 있도록 웨이퍼의 판면에 수직 방향(이하 "Z축방향" 이라 한다)으로 이동가능하게 마련된다.

그래서, 시료대이송부(120)는 볼스크류(Ball Screw)기구을 사용하여 시료대(110)를 X축, Y축 및 Z축의 3축 방향으로 이송시킨다.

종래의 웨이퍼검사장치는 웨이퍼(1)를 시료대(110)에 지지되게 올려놓고, 시료대(110)를 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜 시료대(110)에 지지된 웨이퍼(1)의 검사하고자 하는 부위를 상기 대물렌즈(132)와 대응되도록 위치시킨다. 다시 시료대(110)를 Z축 방향으로 이송시켜 초점을 맞추고, 광학현미경(130)으로 웨이퍼(1)의 표면을 검사하여 불량의 종류를 판별하고 분류한다.

그러나, 종래의 웨이퍼검사장치에 사용되는 시료대이송부(120)는 시료대(110)를 X축, Y축 및 Z축의 3축 방향으로 이동시켜야 하므로 그 구조가 복잡하고, 시료대(110)가 Z축 방향으로 이동하게 되면 다른 부품과 간섭을 피하기 위한 구조를 가져야 하므로 공간효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 시료대이송부(120)는 볼스크류(Ball Screw)기구을 사용하여 이송속도가 비교적 느리고 정밀한 위치이동이 어렵다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 구조가 간단하고 신속한 검사 및 분류가 가능할 뿐만 아니라, 정확도를 향상시키고, 부품간의 간섭을 줄여 안정적으로 동작이 구현될 수 있는 웨이퍼검사장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 웨이퍼검사장치에 있어서, 웨이퍼를 지지하는 시료대와; 상기 시료대에 지지된 웨이퍼의 판면 방향으로 상기 시료대를 이송시키는 시료대이송부와; 상기 웨이퍼의 판면과 이격된 위치에서 상기 웨이퍼를 관측하는 대물렌즈와; 상기 대물렌즈와 상기 시료대에 지지된 웨이퍼의 이격거리를 조절하는 렌즈구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어퍼검사장치에 의해서 달성된다.

상기 시료대이송부는 리니어모터를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 시료대에 마련되며, 진공라인 및 진공흡착구가 형성되어 웨이퍼를 진공압에 의해 지지하는 진공척을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 시료대에 전달되는 웨이퍼를 수납 및 정렬하는 얼라이너를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 웨이퍼검사장치의 진동을 방지하기 위한 진동절연부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 진동절연부는 상기 시료대 하부에 마련되는 에어댐퍼를 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서 본 발명에 따른 웨이퍼검사장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼검사장치는 웨이퍼(1)를 수납하고 정렬하는 얼라이어(40)와, 웨이퍼(1)의 검사가 행하여지는 공간인 시료대챔버(70)와, 시료대챔버(70) 내부에 마련되며 웨이퍼(1)를 올려놓고 지지하는 시료대(10)와, 웨이퍼(1)를 얼라이어(40)에 수납시키고 얼라이어(40)에서 정렬된 웨이퍼(1)를 다시 시료대(10)로 전달하는 로봇암(50)과, 검사하여 분류할 웨이퍼(1)를 얼라이너(40)에 제공하는 카세트부(51)와, 시료대(10)에 지지된 웨이퍼(1)의 판면 방향(이하 "X축 및 Y축 방향"이라 한다)으로 시료대(10)를 이송시키는 시료대이송부(20)와, 시료대(10)에 지지된 웨이퍼(1)를 확대 관찰할 수 있는 광학현미경(30)과, 광학현미경(30)을 통해 관측되는 웨이퍼(1)의 상을 확대 투영하는 디스플레이부(71)와, 시료대(10)에 마련되어 웨이퍼(1)를 진공압에 의해 지지하는 진공척(11)과, 시료대이송부(20)와 광학현미경(30)을 제어하는 조작부(72)와, 웨이퍼검사장치의 진동을 방지하는 진동절연부(60)와, 시료대챔버(70)내부에 이물질이 유입되는 것을 방지하는 송풍기(미도시)를 포함한다.

얼라이어(40)는 웨이퍼(1)의 노치 등을 탐색하여 항상 일정한 방향으로 웨이퍼(1)를 정렬시킨다.

시료대이송부(20)는 동력을 발생시키는 X축 리니어모터(21) 및 Y축 리니어모터(22)와, X축 및 Y축 방향으로 움직임을 가이드 하는 X축 가이드(23) 및 Y축 가이드(24)와, X축 리니어모터(21) 및 Y축 리니어모터(22)의 동력을 전달받아 X축 가이드(23) 및 Y축 가이드(24)를 따라 이동하는 X축 이동블록(25) 및 Y축 이동블록(26) 과, X축 이동블록(25)과 Y축 가이드(24)를 연결하는 연결브래킷(27)과, Y축 이동블록(26)에 상측에 마련되어 시료대(10)를 지지하는 시료대지지부(28)를 포함한다. 여기서, 관측자를 기준으로 전후 방향은 X축, 좌우 방향은 Y축으로 한다.

시료대이송부(20)의 동작원리에 대해서 좀더 상세히 설명하면, 먼저 X축 리니어모터(21)가 구동되면 X축 가이드(23)의 외면에 결합된 X축 이동블록(25)이 X축가이드(23)를 따라 X축 방향으로 전진 및 후진을 하게 된다.

이때, X축 이동블록(25)의 상측에 연결브래킷(27)에 의해 연결되어 설치된 Y축 이송수단, 즉, Y축 리니어모터(22), Y축 가이드(24) 및 Y축 이동블록(26)과 Y축 이동블록(26) 상측에 연결된 시료대지지부(28) 및 시료대(10)가 함께 X축 방향으로 이동을 하게 된다.

한편, Y축 이동시에는 Y축 리니어모터(22)가 구동되어 Y축 가이드(24)의 외면에 결합된 Y축 이동블록(26)이 Y축 가이드(24)를 따라 Y축 방향으로 전진 및 후진을 하며 Y축 이동블록(26) 상측에 연결된 시료대지지부(28) 및 시료대(10)가 함께 Y축 방향으로 이동을 하게 된다.

이때, Y축 이동블록(26)은 Y축가이드(24) 상면에 얹혀진 상태로 슬라이딩되는 구조이므로 X축 움직임에는 아무런 영향을 주지 않게 된다.

광학현미경(30)은 본체부(35)와, 본체부(35)의 전면에 마련되어 관측자가 바라보게 되는 접안렌즈(31)와, 웨이퍼(1)의 판면과 이격된 위치에서 웨이퍼(1)를 관측하는 대물렌즈(32)와, 대물렌즈(32)를 구동시키는 렌즈구동부(33)를 포함한다.

대물렌즈(32)는 다양한 배율을 갖도록 복수로 마련될 수 있으며, 복수의 대 물렌즈(32)는 터릿(34)에 마련되는 것이 바람직하다.

렌즈구동부(33)는 본체부(35) 내부에 마련된 구동제어부(미도시)와, 대물렌즈(32)와 본체부(35) 사이에 마련되는 실린더(36) 및 로드(37)를 포함한다. 이 로드(37)는 구동제어부(미도시)에 의해서 실린더(36)에 대해 신축되도록 마련된다.

이러한 구성을 통해 렌즈구동부(33)는 대물렌즈(32)와 시료대(10)에 지지된 웨이퍼(1) 사이의 이격거리를 조절할 수 있도록 웨이퍼(1)의 판면에 수직 방향(이하 "Z축 방향" 이라 한다)으로 대물렌즈(32)를 전진 및 후진시켜 초점을 맞추며, 배율이 다른 대물렌즈(32)로 웨이퍼(1)를 관측할 수 있도록 터릿(34)을 회동시킨다.

진공척(11)은, 도 5에서 도시된 바와 같이, 진공흡착구(12)와 진공라인(13)을 포함하며, 진공라인(13)을 통해 공기를 빨아들여 발생되는 진공압에 의해 진공흡착구(12)에 웨이퍼(1)를 흡착 지지한다.

웨이퍼(1)를 지지하는 수단은 상기 바람직한 실시예에 한정되지 않으며, 에어척, 보통척 등을 사용하여 웨이퍼를 지지할 수 있다.

진동절연부(60)는 에어댐퍼(61)를 포함하며, 웨이퍼검사장치의 작동과정에서 발생되는 진동을 감쇠하거나 외부의 진동이 웨이퍼검사장치에 전달되지 않도록 방지한다.

진동절연부(60)는 상기 바람직한 실시예에 한정되지 않으며, 스프링 및 댐퍼의 특성을 가지는 방진공무, 공기스프링, 겹판스프링, 오일댐퍼 등을 채용할 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 고안의 실시예에 따른 디스플레이장치의 작동효과를 설명하면 다음과 같다.

카세트부(51)에서 검사 및 분류할 웨이퍼(1)를 얼라이너(40)에 수납시키고 웨이퍼(1)의 노치 등을 탐색하여 일정한 방향으로 웨이퍼(1)를 정렬시킨다. 얼라이너(40)에 정렬된 웨이퍼(1)를 로봇암(50)을 이용하여 시료대(10)에 전달한다. 시료대(10)에 마련된 진공척(11)을 이용하여 웨이퍼(1)를 시료대(10)에 지지한다. 시료대(10)를 X축 및 Y축 방향으로 이송시켜 시료대(10)에 지지된 웨이퍼(1)의 검사하고자 하는 부위가 대물렌즈(32)와 대응되도록 위치시킨다. 대물렌즈(32)가 Z축 방향으로 이동되게 렌즈구동부(33)를 구동하여 광학현미경(30)의 초점을 맞추고 웨이퍼(1)를 관측한다. 디스플레이부(71)에 광학현미경(30)을 통해 관측되는 웨이퍼(1)의 불량이미지를 확대 투영하여 불량여부를 판별하고 분류한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼검사장치는 시료대(10)를 X축 및 Y축 방향으로만 이송시키고, 대물렌즈(32)를 Z축 방향으로 이동시켜 초점을 맞춤으로써, 시료대(10)를 이송시키는 시료대이송부(20)는 3축 방향으로 이동가능하게 작동되는 종래의 것보다 그 구조를 간단히 할 수 있으며, 시료대(10)가 Z축 방향으로 이동되는 과정에서 발생될 수 있는 다른 부품과의 간섭을 방지할 수 있다. 또한, 시료대이송부(20)는 리니어모터(21, 22)를 채용함으로써, 종래의 볼스크류기구에 비해 이송속도가 빠르고 정밀하게 작동되므로 웨이퍼의 검사 및 분류속도와 정확도를 향상시킨 웨이퍼검사장치를 제공할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 구조가 간단하고 신속한 검사 및 분류가 가능할 뿐만 아니라, 정확도를 향상시키고, 부품간의 간섭을 줄여 안정적으로 동작이 구현될 수 있다.

Claims

웨이퍼검사장치에 있어서,

웨이퍼를 지지하는 시료대와;

상기 시료대에 지지된 웨이퍼의 판면 방향으로 상기 시료대를 이송시키는 리니어모터를 갖는 시료대이송부와;

상기 웨이퍼의 판면과 이격된 위치에서 상기 웨이퍼를 관측하는 대물렌즈와;

웨이퍼의 판면에 수직방향으로 상기 대물렌즈의 초점을 맞추도록 상기 대물렌즈와 상기 시료대에 지지된 웨이퍼 사이의 이격거리를 조절하는 렌즈구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼검사장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 시료대에 마련되며, 진공라인 및 진공흡착구가 형성되어 웨이퍼를 진공압에 의해 지지하는 진공척을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼검사장치.
제1항에 있어서,

상기 시료대에 전달되는 웨이퍼를 수납 및 정렬하는 얼라이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼검사장치.
제1항에 있어서,

웨이퍼검사장치의 진동을 방지하기 위한 진동절연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼검사장치.
제5항에 있어서,

상기 진동절연부는 상기 시료대 하부에 마련되는 에어댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼검사장치.