KR100803758B1 - An inspection device for semiconductor wafer - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 검사장치의 사시도,1 is a perspective view of a semiconductor wafer inspection apparatus according to the present invention;
도 2는 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 검사장치의 정면도,2 is a front view of a semiconductor wafer inspection apparatus according to the present invention;
도 3은 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 검사장치의 측면도.3 is a side view of a semiconductor wafer inspection apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 검사장치의 평면도,4 is a plan view of a semiconductor wafer inspection apparatus according to the present invention;
도 5는 본 발명의 검사장치에서 웨이퍼의 이동경로 즉, 카메라의 스캔 경로를 개략적으로 도시한 평면도이다.5 is a plan view schematically showing a movement path of the wafer, that is, a scan path of the camera in the inspection apparatus of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 프레임 10 : 카세트 테이블1
20 : X-Y 스테이지 21 : X축 레일20: X-Y stage 21: X axis rail
22 : 리니어 서보모터 23 : 하부 플레이트22: linear servomotor 23: lower plate
24 : Y축 레일 25 : 리니어 서보모터24: Y-axis rail 25: linear servomotor
26 : 상부 플레이트 27 : 안착부26: upper plate 27: seating portion
30 : 로봇 40 : 카메라 유닛30: robot 40: camera unit
41,42,43 : 클램프 44,45,46 : 위치정렬기41,42,43: Clamp 44,45,46: Positioner
50 : 모니터 C1,C1' : 라인 카메라50: monitor C1, C1 ': line camera
C2 : 에어리어 카메라 K : 카세트C2: Area Camera K: Cassette
L1,L1'L2 : 적외선 램프 W : 웨이퍼L1, L1'L2: Infrared lamp W: Wafer
본 발명은 반도체 웨이퍼 검사장치에 관한 것으로, 상세히는 종래 웨이퍼를 턴 테이블 위에 재치하여 회전시키면서 검사할 때 기동 토크에 의해 발생할 수 있는 위치 편차로 인한 검사 정밀도의 저하를 방지하기 위해 웨이퍼를 X-Y축으로 이동되는 X-Y 스테이지 위에 올려놓고 X-Y방향으로 지그재그 상태로 이동시키면서 고정된 카메라로 스캔하도록 하되, 웨이퍼의 이동경로에 대하여 직각으로 복수의 라인 카메라를 설치하며, 라인 카메라에서 찾아낸 불량 지점을 에어리어 카메라가 촬영하여 화면으로 출력함으로써 오퍼레이터가 이를 확인하여 웨이퍼의 양/불량을 판정할 수 있도록 한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 반도체 칩은 실리콘 웨이퍼 상에 미세패턴을 형성시킨 후 이를 개별 크기로 절단하여 패키지화한 것으로, 미세패턴의 형성 전에 웨이퍼 표면이나 내부의 결함 즉, 웨이퍼 표면에 달라붙은 먼지나 스크래치 및 에어 포켓과 같은 웨이퍼 내부의 결함 여부를 검사함으로써 수율을 높일 수 있도록 하고 있다.In general, semiconductor chips are packaged by forming micropatterns on silicon wafers and then cutting them into individual sizes. Before the formation of the micropatterns, a semiconductor chip is formed of defects or scratches and air pockets on the wafer surface or inside the wafer surface. By inspecting for defects in the same wafer, the yield can be increased.
이러한 웨이퍼의 표면과 내부의 검사는 웨이퍼의 제조라인 중의 어느 공정에서 문제가 있는지를 알아낼 수 있으며, 이에 의해 장비 제조 및 공정에 효과적인 대책을 마련할 수 있을 뿐만 아니라 수율 향상을 도모할 수 있다.Inspection of the surface and inside of such a wafer can find out which process is a problem in the wafer's manufacturing line, thereby not only providing effective countermeasures for equipment manufacturing and processing, but also improving yield.
한편, 이들 웨이퍼 표면과 내부의 결함은 통상의 광학장비 즉, 카메라로 촬영하여 결함이 있는 것으로 예상되는 부분의 화상을 확대하여 오퍼레이터가 육안으로 검사하고 있는데, 종래의 기술에 있어서는 웨이퍼를 턴 테이블 위에 재치하여 회전시키면서 스캔 카메라로 스캔하여 결함이 있는 부분의 좌표를 기억하였다가 촬영용 카메라가 이 부분을 촬영하여 모니터상에 확대하여 보여줌으로써 결함 여부를 판정할 수 있도록 되어 있었으므로, 통상 전기모터의 동력을 이용하는 턴 테이블의 구동부 및 동력전달부가 유격이 있는 기어와 베어링을 사용하고 있으므로 이러한 유격의 존재로 인해 실제 스캔 된 지점의 좌표와 촬영 지점의 좌표가 완전하게 일치하지 못하게 되는 위치 편차가 필연적으로 발생하게 됨으로써 위치편차로 인한 검사 정밀도의 저하가 뒤따르게 되었다.On the other hand, defects on the surface and inside of these wafers are visually inspected by an operator by enlarging an image of a part which is expected to be defective by using a normal optical device, that is, a camera. In the related art, a wafer is placed on a turn table. Since the coordinates of the defective parts are memorized by scanning with the scanning camera while rotating them, the photographing camera can take a picture and enlarge it on the monitor to determine whether there is a defect. Since the driving part and the power transmission part of the turntable which use the sine are using the gears and bearings with the clearance, the existence of such clearance inevitably causes the position deviation that the coordinates of the actual scanned point and the photographing point do not coincide completely. Of the inspection accuracy due to position deviation And it was followed by.
본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 위치편차로 인한 검사 정밀도의 저하 문제를 해소할 수 있는 새로운 방식의 웨이퍼 검사장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a wafer inspection apparatus of a novel method that can solve the problem of deterioration of inspection accuracy due to positional deviation.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼 표면과 내부의 결함 즉, 웨이퍼 표면에 달라붙은 먼지나 스크래치 및 에어 포켓과 같은 웨이퍼 내부의 결함 여부를 카메라로 촬영하여 검사하는 장치에 있어서, 웨이퍼를 X-Y축으로 이동되는 X-Y 스테이지 위에 올려놓고 X-Y방향으로 지그재그 상태로 이동시키면서 고정된 카메라로 스캔하도록 하여 기동 토크에 의한 위치 편차의 발생을 최소화한 반도체 웨이퍼 검사장치를 제공한 것으로, 구체적으로는 프레임의 상부 일측에 복수의 웨이퍼가 적재된 카세트가 안치되는 카세트 테이블과, 상기 카세트에서 인출된 웨이퍼가 안치되어 X-Y방향으로 지그재그 상태로 이동되는 X-Y 스테이지와, 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하기 위한 로봇과, X-Y스테이지에 의해 이동되는 웨이퍼를 스캔하는 적어도 하나의 라인 카메라와 이 라인 카메라에서 찾아낸 불량 위치를 촬영하는 에어리어 카메라 및 이들 카메라에 각각 대응되는 적외선 램프를 포함하는 카메라 유닛과, 상기 에어리어 카메라가 촬영한 영상을 웨이퍼의 양/불량을 판단하는 오퍼레이터에게 보여주기 위한 모니터를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for photographing and inspecting a wafer surface and an internal defect, ie, a defect in the wafer surface such as dust, scratches, and air pockets that adhere to the wafer surface. Provided is a semiconductor wafer inspection apparatus which minimizes the occurrence of positional deviation due to the starting torque by placing on the XY stage moved in the axis and scanning in a fixed camera while moving in a zigzag state in the XY direction. A cassette table having a cassette loaded with a plurality of wafers on one side, an XY stage where the wafers drawn from the cassette are placed and moved in a zigzag state in the XY direction, a robot for loading and unloading wafers, and an XY stage At least one line to scan the wafer being moved by A camera unit including a camera, an area camera photographing a defective position found in this line camera, and an infrared lamp corresponding to each of these cameras, and an image captured by the area camera is shown to an operator who judges whether a wafer is defective or not. It is made by including a monitor.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments that do not limit the present invention will be described in detail.
도 1 내지 도 4는 각각 본 발명에 의한 반도체 웨이퍼 검사장치의 사시도, 정면도, 측면도 및 평면도이고, 도 5는 본 발명의 검사장치에서 웨이퍼의 이동경로 즉, 카메라의 스캔 경로를 개략적으로 도시한 평면도이다.1 to 4 are a perspective view, a front view, a side view, and a plan view, respectively, of a semiconductor wafer inspection apparatus according to the present invention, and FIG. 5 schematically shows a wafer movement path, that is, a scan path of a camera, in the inspection apparatus of the present invention. Top view.
상기 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 반도체 웨이퍼 검사장치는 프레임(1)의 상부 일측에 복수의 웨이퍼(W)가 적재된 카세트(K)가 안치되는 카 세트 테이블(10)과; 상기 프레임(1)의 상부에 설치되며, 상기 카세트(K)에서 인출된 웨이퍼(W)가 안치되어 X-Y방향으로 지그재그 상태로 이동되는 X-Y 스테이지(20)와; 상기 카세트(K)와 X-Y 스테이지(20) 사이에서 웨이퍼(W)를 로딩 및 언로딩하기 위한 로봇(30)과; 상기 프레임(1)에 고정 설치되어 X-Y스테이지(20)에 의해 이동되는 웨이퍼(W)를 스캔하는 적어도 하나의 라인 카메라(C1)와 이 라인 카메라(C1)에서 찾아낸 불량 위치를 촬영하는 에어리어 카메라(C2) 및 이들 카메라(C1,C2)에 각각 대응되는 적외선 램프(L1,L2)를 포함하는 카메라 유닛(40); 및 상기 에어리어 카메라(C2)가 촬영한 영상을 웨이퍼의 양/불량을 판단하는 오퍼레이터에게 보여주기 위한 모니터(50)를 포함하여 이루어져 있다.1 to 5, the semiconductor wafer inspection apparatus of the present invention includes a cassette table 10 having a cassette K on which a plurality of wafers W are placed on an upper side of the
상기 프레임(1)의 내부에는 로봇(30)의 본체(31)를 비롯하여 본 발명의 장치를 제어하기 위한 콘트롤 박스(도시 안 됨)가 내장되며, 그 상부에 본 발명을 구성하는 카세트 테이블(10), X-Y 스테이지(20) 및 카메라 유닛(40)이 설치되어 있고, 모니터(50)는 프레임(1) 위에 직접 설치되거나 또는 오퍼레이터가 위치한 별도의 장소에 설치될 수 있는바, 도면상으로는 이 모니터(50)가 가상선으로 도시되어 있다.Inside the
상기 카세트 테이블(10)은 복수의 웨이퍼(W)가 적재된 카세트(K)가 안치되는 곳이며, X-Y 스테이지(20)는 상기 카세트(K)에서 인출된 웨이퍼(W)가 안치되어 X-Y방향으로 지그재그 상태로 이동되는 곳으로, 이는 도 3의 측면도 및 도 4의 평면도 에서 알 수 있는 바와 같이 프레임(1) 상에 X축 방향으로 설치된 X축 레일(21)과, 이 X축 레일(21) 위에서 리니어 서보모터(22)에 의해 X축 방향으로 이동되는 하부 플레이트(23)와, 이 하부 플레이트(23) 위에 상기 X축 레일(21)과 직교하도록 Y축 방향으로 설치된 Y축 레일(24)과, 이 이 Y축 레일(24) 위에서 리니어 서보모터(25)에 의해 Y축 방향으로 이동되는 상부 플레이트(26)를 포함하여 이루어져 있으며, 이 상부 플레이트(26)에는 웨이퍼(W)가 안착되는 안착부(27)가 형성되어 있다.The cassette table 10 is a place where a cassette K on which a plurality of wafers W are placed is placed. In the
상기 안착부(27)는 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 작은 원형의 구멍으로 이루어져 있어 웨이퍼(W)의 하부에 설치된 적외선 램프(L1,L2)의 조명이 웨이퍼(W)를 투과하여 웨이퍼(W)의 상부에 설치된 카메라(C1,C2)로 비칠 수 있도록 되어 있다.The
상기 리니어 서보모터(22,25)는 통상의 모션 시스템에서 사용하는 회전형 모터와 벨트, 랙/피니언, 볼 스크류 등을 이용하여 직선운동으로 전환하는 방식에 비해 직선으로 직접 구동되는 모터로, 이는 일렬로 배열된 자석 사이에 위치한 코일에 전류를 흐르게 함으로써 힘을 얻게 된다. 이 리니어 서보모터는 직접 구동식이므로 회전형 모터를 이용한 모션 시스템에 비하여 구조가 간단하고 차지하는 공간이 적으며, 비접촉식이므로 소음 및 마모가 상대적으로 적은 장점이 있으며, 성능면에서도 빠른 이동속도와 정밀한 위치제어가 가능한 장점이 있다.The
상기 로봇(30)은 통상의 웨이퍼 제조장비에서 웨이퍼를 장비에 로딩 및 언로딩할 때 사용되는 것으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The
한편, 카메라 유닛(40)은 X-Y스테이지(20)에 의해 이동되는 웨이퍼(W)를 스캔하는 적어도 하나의 라인 카메라(C1)와 이 라인 카메라(C1)에서 찾아낸 불량 위치를 촬영하는 에어리어 카메라(C2) 및 이들 카메라(C1,C2)에 각각 대응되는 적외선 램프(L1,L2)를 포함하여 이루어져 있는데, 도면에 도시된 실시 예에서는 2대의 라인 카메라(C1,C1')가 웨이퍼의 이동 경로(도 5 참조)에 대하여 직각이 되게 일정 간격 이격된 상태로 설치되어 있으며, 이들 라인 카메라(C1,C1') 각각을 위하여 대응되는 위치에 적외선 램프(L1,L1')가 구비되어 있다.On the other hand, the
상기 카메라(C1,C1',C2)와 적외선 램프(L1,L1',L2)는 각각 웨이퍼(W)의 상부와 하부의 대응위치에 설치되는데, 라인 카메라(L1,L1')는 각각 수동 초점 조절을 위한 클램프(41,42)에 의해 상하로 위치조절을 할 수 있도록 되어 있으며, 에어리어 카메라(C2)는 클램프(43)에 의해 대략적인 상하 높이조절이 가능하고 미세하게는 자동 초점조절이 가능한 오토포커싱 기능을 갖는 것을 사용한다.The cameras C1, C1 'and C2 and the infrared lamps L1, L1' and L2 are respectively installed at the corresponding positions of the upper and lower portions of the wafer W, respectively, and the line cameras L1 and L1 'respectively have a manual focus. It is possible to adjust the position up and down by the clamps (41, 42) for adjustment, the area camera (C2) is possible to adjust the approximate height of the top and bottom by the
한편, 상기 라인 카메라(L1,L1')와 에어리어 카메라(C)는 상호간의 정렬과 웨이퍼(W) 하부에 설치된 적외선 램프(L1,L1',L2)와의 위치 정렬을 위하여 미세위치조절이 가능하도록 위치정렬기(44,45,46)를 갖고 있다.On the other hand, the line camera (L1, L1 ') and the area camera (C) is to enable fine positioning adjustment for alignment between each other and the position alignment with the infrared lamp (L1, L1', L2) installed under the wafer (W).
이와 같이 구성된 본 발명의 웨이퍼 검사장치를 사용하여 반도체 웨이퍼를 검사하는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.The process of inspecting a semiconductor wafer using the wafer inspection apparatus of the present invention configured as described above is as follows.
먼저, 카세트(K)에서 로봇(30)이 하나의 웨이퍼(W)를 꺼내어 X-Y 스테이 지(20)의 상부 플레이트(26)에 형성된 안착부(27)에 로딩한 후 원위치로 복귀하면, X-Y 스테이지(20)의 상부 플레이트(26)가 상기 X축 레일(21)과 Y축 레일(24) 위에 설치된 리니어 서보모터(22,25)의 구동에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 지그재그 상태로 이동하게 됨으로써 카메라(C1,C1',C2)는 정지한 상태에서 웨이퍼(W)가 이동하여 라인 카메라(L1,L1')가 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 폭으로 일부 중첩구역을 형성하면서 스캔하면서 웨이퍼(W) 표면과 내부에 존재하는 각종 결함 즉, 웨이퍼 표면에 달라붙은 먼지나 스크래치 또는 웨이퍼 내부의 에어 포켓 등이 있는지를 찾아내게 되고, 결함이 있는 것으로 보이는 부분의 좌표를 기억하였다가 라인 카메라(L1,L1')의 후방에 위치한 에어리어 카메라(L2)가 결함이 있는 것으로 예상되는 기억된 좌표에 해당하는 위치를 촬영하여 모니터(50)에 확대하여 출력하게 되는 것이고, 오퍼레이터는 모니터(50)상에 확대된 화면을 보면서 결함의 여부 및 결함의 종류와 웨이퍼의 양/불량을 최종적으로 판단하는 것이며, 결함 여부의 검사가 완료된 웨이퍼(W)는 로봇(30)이 이를 들어올려 카세트(K)에 다시 적재하게 되며, 이러한 과정을 자동으로 순차 반복함으로써 연속적인 웨이퍼 검사가 이루어지게 되는 것이다.First, when the
따라서, 본 발명에서는 2대의 라인 카메라(C1,C1')에서 스캔하면서 결함이 있는 부분의 좌표를 기억하면, 2개의 리니어 서보모터(22,25)로 이루어진 X-Y 스테이지(20)가 이 좌표에 해당하는 위치를 에어리어 카메라(C2)가 촬영할 수 있도록 정밀한 위치제어를 이루게 되므로 스캔위치와 실제 촬영위치의 편차 발생이 없이 위치편차로 인한 검사 정밀도의 저하 문제가 발생하지 않게 되므로 보다 정확한 검사가 가능하게 되는 것이다.Therefore, in the present invention, when two line cameras C1 and C1 'are scanned and the coordinates of the defective part are stored, the
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 종래 웨이퍼를 턴 테이블 위에 재치하여 회전시키면서 검사할 때 기동 토크에 의해 발생할 수 있는 위치 편차로 인한 검사 정밀도의 저하를 방지하기 위해 웨이퍼를 리니어 서보모터 방식의 X-Y축으로 이동되는 X-Y 스테이지 위에 올려놓고 X-Y방향으로 지그재그 상태로 이동시키면서 고정된 라인 카메라로 스캔하여 불량위치를 탐색하고 그 후 에어리어 카메라로 탐색된 지점을 정확하게 촬영하도록 되어 있어 라인 카메라에 의한 스캔과 에어리어 카메라에 의한 촬영단계에서의 위치편차를 최소화하여 검사 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 웨이퍼의 이동경로에 대하여 직각으로 복수의 라인 카메라를 설치함으로써 한 번에 스캔되는 폭을 넓힐 수 있으므로 X-Y스테이지 방식의 단점인 느린 속도를 어느 정도 보완해 줌으로써 웨이퍼의 검사에 소요되는 시간도 절약할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, according to the present invention, the wafer is moved on the XY axis of the linear servomotor method in order to prevent the degradation of inspection accuracy due to the positional deviation that may occur due to the starting torque when the wafer is placed and rotated on the turntable. Placed on the XY stage and moved in a zigzag direction in the XY direction, scanning with a fixed line camera to search for a defective location and then accurately photographing the spot detected by the area camera. The inspection accuracy can be improved by minimizing the positional deviation in the shooting stage, and the scanning speed can be widened by installing a plurality of line cameras at right angles to the wafer movement path. To some extent Written has an effect capable of saving the time required for the inspection of the wafer.
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