KR100774826B1 - Method for detecting the defect of wafer - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 다이에서 결함이 발생된 웨이퍼의 일부를 보여주는 평면도,1 is a plan view showing a portion of a wafer in which a defect occurs in a die;
도 2는 웨이퍼에서 처음 시작하는 에지부의 다이에 결함이 발생된 경우와 발생되지 않은 경우를 보여주는 평면도,2 is a plan view showing a case where a defect occurs in a die of an edge portion starting from a wafer and a case where no defect occurs;
도 3은 노광시 샷(shot)단위가 2*2인 웨이퍼 일부를 보여주는 평면도, 3 is a plan view showing a portion of a wafer having a shot unit of 2 * 2 during exposure;
도 4는 본 발명의 웨이퍼 결함 검출방법을 나타내는 흐름도,4 is a flowchart showing a wafer defect detection method of the present invention;
도 5는 웨이퍼의 샷단위가 2*2에서 처음 시작하는 에지(edge)부의 다이에 결함이 발생된 경우를 보여주는 부분평면도.FIG. 5 is a partial plan view showing a case where a defect occurs in a die of an edge portion in which a shot unit of a wafer first starts at 2 * 2; FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
W : 웨이퍼 110 : 샷영역W: Wafer 110: Shot Area
d : 결함d: defect
본 발명은 웨이퍼 결함 검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 다이의 이미지를 센싱하여 결함이 있는지 여부를 검출하는 웨이퍼 결함 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer defect detection method, and more particularly, to a wafer defect detection method for detecting whether a defect is detected by sensing an image of a wafer die.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a Fab process for forming an electrical circuit including electrical elements on a silicon wafer used as a semiconductor substrate, and an EDS (electrical) for inspecting electrical characteristics of the semiconductor devices formed in the fab process. die sorting) and a package assembly process for encapsulating and individualizing the semiconductor devices with an epoxy resin.
상기 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 반도체 기판 상에 형성된 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.The fab process includes a deposition process for forming a film on a semiconductor substrate, a chemical mechanical polishing process for planarizing the film, a photolithography process for forming a photoresist pattern on the film, and the photoresist pattern. An etching process for forming the film into a pattern having electrical characteristics, an ion implantation process for implanting specific ions into a predetermined region of the semiconductor substrate, a cleaning process for removing impurities on the semiconductor substrate, and Inspection processes for inspecting defects of the formed film or pattern, and the like.
상기 검사 공정은 상기 반도체 기판 상에 형성된 막 또는 패턴의 결함들을 검출하기 위해 수행된다. 상기 결함들은 반도체 장치의 동작 특성을 저하시키고, 경쟁력 향상을 위한 생산 효율을 감소시킨다. 상기 결함들은 스크레치, 파티클, 반도체 기판의 표면 상에 형성된 물질 막의 제거되지 않은 부분 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있으며, 검사 공정을 통해 검출되지 않은 결함들은 반도체 기판으로부터 제조되는 반도체 장치의 불량의 원인으로 작용한다.The inspection process is performed to detect defects in a film or pattern formed on the semiconductor substrate. The defects lower the operating characteristics of the semiconductor device and reduce the production efficiency for improving the competitiveness. The defects may have various forms such as scratches, particles, unremoved portions of the material film formed on the surface of the semiconductor substrate, and defects not detected through the inspection process may be the cause of defects in the semiconductor device manufactured from the semiconductor substrate. Works.
도 1은 다이에서 결함이 발생된 웨이퍼의 일부를 보여주는 평면도이다. 도 1 에서 A,B,C,D,E는 각각 하나의 다이(Die)를 나타내는 것이고, C다이에 결함(d)이 형성된 것을 나타내고 있다.1 is a plan view showing a portion of a wafer in which a defect has occurred in a die. In Fig. 1, A, B, C, D, and E each represent one die, and a defect d is formed in the C die.
종래의 결함 검출 방법은, 실시간으로 다이(Die)와 다이(Die)의 이미지를 비교하여 더블 디텍션(Double detection)이 이루어져야만 결함(defect)으로 인식하도록 되어 있다.In the conventional defect detection method, a double detection is performed by comparing images of the die and the die in real time to recognize the defect as a defect.
즉, 도 1에서 B다이의 결함을 검출하는 경우에는 A다이의 이미지와 B다이의 이미지를 비교하여 차이가 있는지 여부를 판단한 후, B다이의 이미지와 C다이의 이미지를 비교하여 차이가 있는지 여부를 판단한 후, 2번 모두 차이가 있다고 판단되는 경우에만 결함으로 판단하게 된다. 이를 판단식으로 정리하면, (A-B)와 (B-C) 두 개의 판단식으로 정리되고, 그 결과 B다이와 C다이의 이미지 비교에서만 차이가 있으므로 결함으로 판단하지 않게 된다.That is, in the case of detecting a defect of the die B in FIG. 1, the image of the die A and the image of the die B are compared to determine whether there is a difference, and then the image of the die B and the image of the die C are compared to determine whether there is a difference. After judging, it is judged as a defect only when it is determined that there is a difference in both times. If this is arranged as a judgment formula, (A-B) and (B-C) are summarized into two judgment formulas, and as a result, since there is a difference only in image comparison between the B die and the C die, it is not judged as a defect.
C다이의 결함을 검출하는 경우에는, (B-C)와 (C-D)의 판단식으로부터, 두 번 모두 이미지에 차이가 있다고 판단하므로, C다이에 결함이 있다고 판단하게 된다.In the case of detecting a defect of the C die, it is determined from the judgment equations of (B-C) and (C-D) that there is a difference in the image both times, and it is determined that the C die is defective.
그러나 이와 같은 방법은 웨이퍼가 2*2 또는 2*1 다이(Die)로 구성된 경우 처음 시작하는 에지부의 다이에서 결함이 발생되었는지 여부에 따라 판단에 오류를 범하게 되는데, 이를 도 2를 참조하여 설명한다.However, this method makes an error in the determination depending on whether a defect occurs in the die at the beginning of the edge when the wafer is composed of 2 * 2 or 2 * 1 dies, which will be described with reference to FIG. 2. do.
도 2는 웨이퍼에서 처음 시작하는 에지부의 다이에 결함이 발생된 경우와 발생되지 않은 경우를 보여주는 평면도이다. 도 2에서 A와 A1다이는 에지부의 처음 시작하는 다이를 의미하고, B다이와 A1다이 및 C1다이에 결함(d)이 있다. A와 A1다이의 경우 처음 시작하는 다이이므로, 판단식은 A다이의 경우 (A-B)와(A-C)이고, A1다이의 경우 (A1-B1)과 (A1-C1)이 된다.2 is a plan view showing a case where a defect occurs in a die of an edge portion starting at the wafer and a case where no defect occurs. In Figure 2 A and A1 die refers to the beginning die of the edge portion, there is a defect (d) in the B die, the A1 die and the C1 die. Since dies A and A1 are the first dies, the decision equations are (A-B) and (A-C) for die A, and (A1-B1) and (A1-C1) for die A1.
A,B,C다이의 결함판단을 해보면, A다이의 경우 판단식 (A-B)와 (A-C)의 대비결과 (A-B)의 경우에만 차이가 있어 싱글 디텍션(Single detection)이 되어 결함이 없다고 판단하고, B다이의 경우 (A-B)와 (B-C)의 판단결과 모두 이미지에 차이가 있어 더블 디텍션이 되어 결함으로 인식하게 되어, 정상적인 판단이 이루어진다.In case of A, B, C die defects, there is a difference in case of A die only in contrast result of judgment formula (AB) and (AC). In the case of the die B, both the determination results of (AB) and (BC) are different in the image, and thus double detection is recognized as a defect.
A1,B1,C1다이의 결함판단을 해보면 A1다이의 경우 판단식 (A1-B1)와 (A1-C1)의 대비결과 더블 디텍션이 되어 결함으로 판단하지만, B1다이의 경우 판단식 (A1-B1)와 (B1-C1) 모두 이미지에 차이가 있어 더블 디텍션이 되므로 실제 결함이 없음에도 불구하고 결함이 있는 것으로 판단하는 오류를 범하게 되는 문제점이 있다.Decisions on the dies A1, B1, and C1 determine that the defect is a double detection as a result of the contrast between the judgment formulas (A1-B1) and (A1-C1) in the case of die A1, B1, and C1. ) And (B1-C1) are double detection because there is a difference in the image, there is a problem that the error is determined to be defective even though there is no actual defect.
이와 같은 오류는 결함검출원리가 더블 디텍션의 방법에서 샷단위가 2*2 또는 2*1이기 때문에 발생하는 것이다.This error occurs because the defect detection principle is a 2 * 2 or 2 * 1 shot unit in the double detection method.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 웨이퍼의 결함 검출시 정상다이의 이미지를 고정레퍼런스 이미지로 설정하고 이 고정레퍼런스 이미지를 검출대상다이의 이미지와 비교함으로써 웨이퍼 샷 단위가 2*2 또는 2*1 다이인 경우에도 정확하게 결함을 검출할 수 있어 수율을 향상시킬 수 있는 웨이퍼 결함 검출방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. When detecting defects of a wafer, a wafer shot unit is 2 * 2 by setting an image of a normal die as a fixed reference image and comparing the fixed reference image with an image of a detection target die. Another object of the present invention is to provide a wafer defect detection method capable of accurately detecting defects even in a 2 * 1 die, thereby improving yield.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 웨이퍼 레벨링 방법은, 웨이퍼의 다이 중 결함이 없는 정상다이의 이미지가 고정레퍼런스 이미지로 설정되는 단계; 상기 고정레퍼런스 이미지와 결함을 검출하고자 하는 검출대상다이의 이미지를 비교하여 차이가 있는지 여부를 판단하고, 상기 검출대상다이의 이미지와 검출대상다이의 다음에 연속하여 형성되어 있는 다이의 실시간레퍼런스 이미지를 비교하여 차이가 있는지 여부를 판단하는 단계; 상기 이미지의 차이 여부 판단결과 고정레퍼런스 이미지와 검출대상다이의 이미지에 차이가 있고, 검출대상다이의 이미지와 실시간레퍼런스 이미지에도 차이가 있는 경우, 검출대상다이에 결함이 있는 것으로 판단하는 단계;를 포함하여 이루어진다.The wafer leveling method of the present invention for realizing the above object comprises the steps of: setting an image of a normal die without defects among the dies of the wafer as a fixed reference image; The fixed reference image and the image of the detection target die to detect a defect are compared to determine whether there is a difference, and the real-time reference image of the die formed successively after the image of the detection target die and the detection target die is determined. Comparing and determining whether there is a difference; And determining that there is a defect in the detection target die when there is a difference between the fixed reference image and the image of the detection target die and the difference between the image of the detection target die and the real-time reference image. It is done by
이 경우 상기 고정레퍼런스 이미지는 검사 대상이 되는 웨이퍼를 프리 스캔하여 정상적인 다이의 이미지로 설정될 수 있다.In this case, the fixed reference image may be set to an image of a normal die by prescanning a wafer to be inspected.
또한 상기 웨이퍼는 노광 샷(shot) 단위가 2*2 또는 2*1 다이로 이루어진 것으로 구성될 수 있다.In addition, the wafer may be configured of an exposure shot unit consisting of 2 * 2 or 2 * 1 dies.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, in adding reference numerals to the elements of each drawing, it should be noted that the same elements are denoted by the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings.
도 3은 노광시 샷(shot)단위가 2*2인 웨이퍼를 보여주는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 웨이퍼 결함 검출방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a plan view illustrating a wafer having a shot unit of 2 * 2 during exposure, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a wafer defect detection method of the present invention.
웨이퍼(W)는 노광공정의 단위가 되는 샷(shot)영역이 설정되고, 하나의 샷(shot)영역내에는 반도체 칩으로 형성되는 다수의 다이(Die)가 형성된다. 도 3에서 하나의 샷(shot)영역(110)내에 형성되는 다이(Die)의 수는 2*2로 4개가 형성되어 있고, A,B,C,D,E는 연속하여 형성되어 있는 다이(Die)에 일련번호를 임의로 부여한 것이다.In the wafer W, a shot region which is a unit of an exposure process is set, and a plurality of dies formed of semiconductor chips are formed in one shot region. In FIG. 3, the number of dies formed in one
상기 웨이퍼(W)의 각 다이(Die)에 결함이 형성되어 있는지 여부를 확인하기 위해, 본 발명은 먼저 웨이퍼(W)의 다이 중 결함이 없는 정상다이의 이미지를 고정레퍼런스 이미지로 설정하게 된다(S201).In order to check whether or not a defect is formed in each die of the wafer W, the present invention first sets an image of a normal die without defect among the die of the wafer W as a fixed reference image ( S201).
여기서 다이의 이미지는 이미지 센서(도면에 미도시)를 이용하여 센싱을 하게 되고, 센싱된 이미지는 컴퓨터에 저장되어 다이의 결함을 검출하기 위한 기준되는 이미지가 된다.In this case, the image of the die is sensed using an image sensor (not shown), and the sensed image is stored in a computer to become a reference image for detecting a defect of the die.
이 경우 고정레퍼런스 이미지는 웨이퍼(W)의 결함검출을 하기 전에 웨이퍼(W)를 프리(pre)스캔하여 정상적인 다이 이미지인 것으로 판단되는 것을 임의로 추출한 것으로 구성될 수 있다.In this case, the fixed reference image may be composed of a random extraction of what is determined to be a normal die image by pre-scanning the wafer W before the defect detection of the wafer W is performed.
상기 고정레퍼런스 이미지가 기준되는 이미지로서 제어부에 설정되면, 실제 결함이 있는지 여부를 검출하고자 하는 다이(Die)와 비교함으로써 결함검출이 진행된다.When the fixed reference image is set in the control unit as a reference image, defect detection proceeds by comparing the die with a die to detect whether there is an actual defect.
즉, 상기 고정레퍼런스 이미지와 결함을 검출하고자 하는 검출대상다이의 이미지를 비교하여 차이가 있는지 여부를 먼저 판단하고(S203), 다음으로 상기 검출대상다이의 이미지와 검출대상다이의 다음에 연속하여 형성되어 있는 다이의 이미지인 실시간레퍼런스 이미지를 비교하여 차이가 있는지 여부를 판단하게 된 다(S205). 이 두 단계의 순서는 바뀌어도 무방하다.That is, the fixed reference image and the image of the detection target die to detect a defect are compared to first determine whether there is a difference (S203), and subsequently formed next to the image of the detection target die and the detection target die. It is determined whether there is a difference by comparing the real-time reference image which is the image of the die (S205). The order of these two steps may be reversed.
이 단계의 판단식은 다음과 같다.The judgment of this stage is as follows.
(1) 고정레퍼런스 이미지 - 검출대상다이의 이미지(1) Fixed reference image-Image of die to be detected
(2) 검출대상다이의 이미지 - 실시간레퍼런스 이미지(2) Image of detection target die-Real-time reference image
이 경우 이미지 센서에서는 일례로, 결함이 있는 다이의 경우 결함부분이 화이트(White)로 인식되고 나머지 정상부분이 다크(dark)로 인식된다. 따라서 결함이 있는 다이와 결함이 없는 다이의 이미지를 비교하면 결함부분인 화이트(White)에서 차이점이 있는 것으로 인식된다.In this case, for example, in the case of a defective die, the defective part is recognized as white and the remaining normal part is recognized as dark. Therefore, when comparing images of a die that is defective and a die that is not defective, it is recognized that there is a difference in the defect portion White.
상기 이미지의 차이 여부 판단결과 고정레퍼런스 이미지와 검출대상다이의 이미지에 차이가 있고, 검출대상다이의 이미지와 실시간레퍼런스 이미지에도 차이가 있는 경우에는 검출대상다이에 결함이 있는 것으로 판단하게 된다(S207, S209).As a result of determining whether there is a difference between the images, when there is a difference between the fixed reference image and the image of the detection target die, and there is also a difference between the image of the detection target die and the real-time reference image, it is determined that the detection target die is defective (S207, S209).
즉, 상기 고정레퍼런스 이미지와 검출대상다이의 이미지 및 실시간레퍼런스 이미지를 각각 비교한 결과, 상기 판단식 (1), (2) 두 경우 모두 이미지에 차이가 없어 디텍션이 이루어지지 않거나 판단식 (1), (2) 둘 중 하나의 판단결과에서 디텍션이 발생하면 싱글디텍션이 되어 검출대상다이는 결함이 없는 것으로 판단하고, 판단식 (1), (2) 두 경우 모두 이미지에 차이가 있어 더블 디텍션인 경우에만 검출대상다이에 결함이 있는 것으로 판단하게 된다.That is, as a result of comparing the fixed reference image, the image of the detection target die, and the real-time reference image, respectively, the determinations (1) and (2) do not have any difference in the image, and thus no detection is made or the determination (1) , (2) If detection occurs in one of the two judgment results, it becomes single detection, and the die to be detected is judged to be free of defects. Only when the die to be detected is determined to be defective.
도 3에서 A다이와 결함(d)이 있는 B다이에 본 발명의 판단식을 적용하면 다음과 같다. 여기서 고정레퍼런스 이미지를 R로 표시하고, A,B,C는 A,B,C각 다이의 이미지를 의미하며, 이하 동일하다.In FIG. 3, the decision equation of the present invention is applied to the die A and the die B having the defect (d) as follows. Herein, the fixed reference image is represented by R, and A, B, and C denote images of dies A, B, and C, which are the same below.
A 다이의 경우 (1) R - A, (2) A - B의 판단식이 적용되어 (2)의 경우에만 디텍션이 되어 싱글 디텍션이므로, 결함이 없는 것으로 판단한다.In the case of die A, (1) R-A, (2) A-B judgment equations are applied, and detection is made only in case of (2), so it is determined that there is no defect.
B 다이의 경우 (1) R - B, (2) B - C의 판단식이 적용되어 (1), (2)의 경우 모두 디텍션이 되어 더블 디텍션이므로, 결함이 있는 것으로 판단한다.In the case of the B die, (1) R-B and (2) the judgment formulas of B-C are applied, and in the case of (1) and (2), both detection is performed and double detection.
도 5는 웨이퍼의 샷단위가 2*2에서 처음 시작하는 에지(edge)부의 다이에 결함이 발생된 경우를 보여주는 부분평면도이다. A다이와 C다이 모두에 결함(d)이 형성되어 있다. 이 경우는 종래 결함판단방법을 적용할 경우 B다이에서 판단 오류를 범하는 경우이다.FIG. 5 is a partial plan view illustrating a case where a defect occurs in a die of an edge portion at which a shot unit of a wafer first starts at 2 * 2. The defect d is formed in both A die and C die. In this case, a decision error is made in the B die when the conventional defect determination method is applied.
본 발명의 판단식을 적용하면 다음과 같다.Applying the judgment formula of the present invention is as follows.
A다이의 경우 (1) R - A, (2) A - B의 판단식이 적용되어 (1), (2) 모두 차이가 있어 더블 디텍션이 되므로, A다이에 결함이 있는 것으로 판단한다.In the case of die A, (1) R-A, (2) A-B judgment formulas are applied, and both (1) and (2) are different, resulting in double detection, so it is determined that the die A is defective.
B다이의 경우 (1) R - B, (2) B - C의 판단식이 적용되어 (2)의 경우에만 차이가 있는 것으로 인식되어 싱글 디텍션이 되므로, B다이에 결함이 없는 것으로 판단한다. In the case of die B, (1) R-B and (2) B-C are applied, and it is recognized that there is a difference only in case (2).
C다이의 경우 (1) R - C, (2) C - D의 판단식이 적용되어 더블 디텍션이 되므로, C다이에 결함이 있는 것으로 판단한다.In the case of die C, since the double-detection is performed by applying the determination formulas of (1) R-C and (2) C-D, it is determined that the die is defective.
따라서 종래 B다이에서 판단오류를 범하던 것이 본 발명에서는 2*2다이에서도 오류를 범하지 않고 정상적으로 판단이 가능하다.Therefore, in the present invention, it is possible to make a normal determination without making an error even in a 2 * 2 die in the present invention.
상기와 같은 결함판단방법은, 샷단위가 2*2 또는 2*1인 경우뿐만 아니라 모 든 샷단위의 웨이퍼에 모두 적용가능하다.The defect determination method as described above is applicable not only to the case where the shot unit is 2 * 2 or 2 * 1, but also to the wafer of all shot units.
또한 본 발명은 검사 대상인 해당 웨이퍼에 패턴오류가 있거나 파티클이 있는 경우에만 적용가능한 것이 아니라, 레티클(Reticle)에 패턴오류 또는 파티클이 있어 웨이퍼의 샷단위마다 반복적으로 결함이 발생되는 경우에도 결함검출에 오류를 범하지 않고 정상적으로 판단이 가능하다.In addition, the present invention is not only applicable to a pattern error or a particle on the wafer to be inspected, but also to a defect detection even when a defect is repeatedly generated for each shot of the wafer due to a pattern error or particle in the reticle. Normal judgment is possible without making an error.
이상, 본 발명을 실시 예를 사용하여 설명하였으나 이들 실시예는 예시적인 것에 불과하며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상에서 벗어나지 않으면서 다양한 수정과 변경을 가할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, the present invention has been described using embodiments, but these embodiments are merely exemplary, and those skilled in the art may make various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. I can understand that.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 결함 검출방법에 의하면, 웨이퍼 샷단위에 관계없이, 또한 검사대상이 웨이퍼 에지부의 다이인 경우에도 결함판단시 오류를 범하지 않고 정상적으로 판단이 가능하여 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described in detail above, according to the wafer defect detection method according to the present invention, regardless of the wafer shot unit, even when the inspection target is a die of the wafer edge portion, it is possible to judge normally without committing an error in determining the yield. There is an advantage to improve.
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