KR101127563B1 - Large-area equipped with high-speed detection module inspection equipment - Google Patents

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KR101127563B1
KR101127563B1 KR1020100079938A KR20100079938A KR101127563B1 KR 101127563 B1 KR101127563 B1 KR 101127563B1 KR 1020100079938 A KR1020100079938 A KR 1020100079938A KR 20100079938 A KR20100079938 A KR 20100079938A KR 101127563 B1 KR101127563 B1 KR 101127563B1
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wafer
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image sensor
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KR1020100079938A
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임재원
신동욱
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주식회사 에프에스티
(주)오로스 테크놀로지
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Abstract

PURPOSE: An inspection apparatus which includes a large-area high-speed detection module is provided to acquire a wafer image with high speed in a line scan mode by arranging area scan cameras into a single line. CONSTITUTION: A detection part(100) is comprised of a plurality of image sensors(120) and a plurality of optical systems(110). A stage(210) transfers a wafer. A trigger pulse generation part(200) creates a trigger signal for controlling a lighting part(220). An image separator(300) separates an image acquired by the detection part into a plurality of images. A master terminal detects wafer defects by collecting processed imaged from a plurality of terminals(310).

Description

대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치{Large-area equipped with high-speed detection module inspection equipment}Large-area equipped with high-speed detection module inspection equipment

본 발명은 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 웨이퍼 결함을 검출할 때 라인 스캔 카메라 방식으로 영상을 획득하는 광학 검출모듈을 효과적으로 구성하여 고속으로 웨이퍼 영상을 획득할 수 있는 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an inspection apparatus equipped with a large-area high speed detection module, and more particularly, to obtain a wafer image at high speed by effectively configuring an optical detection module that acquires an image by a line scan camera method when detecting a wafer defect. It relates to an inspection apparatus having a large area high speed detection module capable of.

반도체 웨이퍼 검사장비는 작게는 수십 나노의 결함부터 수십 마이크로의 결함 검사까지 다양한 크기의 결함을 검사한다. 그러나 반도체 마이크로 검사장비는 수백나노 이하의 웨이퍼 결함을 검출하는 장비로서 대물렌즈의 배율이 10*부터 100* 정도까지 영역을 확대할 수 있도록 3 내지 5 종류의 렌즈로 구성된다.Semiconductor wafer inspection equipment inspects defects of various sizes ranging from defects of tens of nanometers to defect inspection of tens of microns. However, semiconductor micro-inspection equipment is a device that detects wafer defects of several hundred nanometers or less and is composed of three to five kinds of lenses so that the magnification of the objective lens can be enlarged from about 10 * to 100 *.

하지만, 일반적으로 카메라 하나만을 적용하고, 고 배율(여기서는 배율 50x)의 대물렌즈를 적용하여 검사를 하면 카메라에서 취득(Grab)할 수 있는 영역(Field of view)이 1 ~ 2백 마이크로에 불과하여 300mm의 웨이퍼를 1~2백 마이크로의 FOV(field of view)로 웨이퍼 전면을 검사하게 되면 검사는 웨이퍼 1장을 검사하여도 수 시간이 걸릴 수도 있다. 따라서, 웨이퍼를 양산하는 라인에 적용하기에는 접합하지가 않다. 단지, 이 경우에는 양산 라인에서 일부 웨이퍼를 샘플링하여 검사하는 샘플링 검사만을 실시할 수 밖에 없다. 하지만, 샘플링 검사를 한다면, 검사를 하지 않는 웨이퍼에서 불량이 발생하여 라인의 수율에 큰 피해를 발생시킬 수 있으며, 이 외에도 많은 피해가 발생할 수 있다.However, in general, when only one camera is applied and the objective is applied with a high magnification (here, 50x magnification), the field of view that can be grabbed from the camera is only 1 to 200 micro. If a 300mm wafer is inspected from the front of the wafer with a field of view (FOV) of one to two hundred microns, the inspection may take several hours to inspect one wafer. Therefore, it is not bonded for application to a line for producing a wafer. In this case, however, only sampling inspection for sampling and inspecting a portion of wafers in a production line is inevitable. However, if the sampling test is performed, defects may occur in the untested wafer, which may cause a large damage to the yield of the line, and many other damages may occur.

또한, 웨이퍼 검사를 위한 다른 예로 라인 스캔 카메라가 구비되는데, 라인 스캔 카메라를 이용하여 영상을 취득하면, Image pixel 1라인의 영상만이 취득된다. 하지만, 고배율의 렌즈를 이용하여 대면적의 영상을 Scanning 하면 전 검사영역의 영상을 취득하는데, 너무 많은 시간이 소요되어 웨이퍼의 전수 검사에 부적합하다.In addition, a line scan camera is provided as another example for wafer inspection. When an image is acquired using the line scan camera, only an image of one line of image pixels is acquired. However, when scanning a large area image using a high magnification lens, it takes too much time to acquire the image of the entire inspection area, which is not suitable for the entire inspection of the wafer.

또 다른 예로 도 1은 Area sensor 카메라를 이용한 광학검출모듈을 개략적으로 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 웨이퍼에 입사 되는 또는 반사되는 광을 입사 받아 우선, 다수의 빔스플리터(Beam Splitter)를 통해 다수의 방향으로 분리한 후 각 방향에서 위치한 이미지센서를 통해 각 영역을 획득한다. 이러한 종래기술은 대면적 영역의 웨이퍼 영상을 고속으로 획득할 수 있는 이점이 있다.As another example, FIG. 1 schematically illustrates an optical detection module using an area sensor camera. As shown in the drawing, the incident or reflected light is incident on the wafer, and first, the beam splitter is separated into a plurality of directions through a plurality of beam splitters, and then each area is acquired by an image sensor located in each direction. This prior art has the advantage that it is possible to obtain a wafer image of a large area at high speed.

하지만, 이러한 종래기술의 경우 영상을 나누기 위해 Beam splitter(또는 Half mirror)를 통하여야 하기 때문에 광량이 입력 광량 대비 절반으로 줄어들기 때문에 빔스플리터를 사용하지 않을 때 보다 2배 이상의 광량이 요구되고, 양쪽으로 나누어진 대면적의 영상을 취득하기 위해 옵틱 블럭이나 어레이를 구성하여야 하기 때문에 매우 복잡한 형태의 광학계를 구성하여야 한다. 따라서 이를 구성하여 원하는 영상을 얻기 위해서는 많은 노력과 시간이 소요되는 문제점이 있다.However, in the prior art, since the amount of light is reduced by half compared to the amount of input light because a beam splitter (or half mirror) is required for dividing the image, more than twice as much light is required than when the beam splitter is not used. In order to acquire a large-area image divided by an optical block or an array, an optical system having a very complicated shape must be configured. Therefore, there is a problem that takes a lot of effort and time to obtain the desired image by configuring this.

따라서, 수십 나노의 결함부터 수백 나노의 웨이퍼 결함검사를 위해 효과적으로 달성하기 위해 라인 스캔 카메라와 장점과 Area(에어리어) 센서 카메라의 장점만을 가지는 효과적인 웨이퍼 검사용 검사장치의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, in order to effectively achieve defect inspection of several tens of nanometers to wafer defects of several hundred nanometers, there is a need to develop an effective wafer inspection inspection apparatus having only the advantages of a line scan camera and an area sensor camera.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 웨이퍼 결함 여부를 검출하기 위한 검사장치에서 에어리어 스캔 카메라를 1열로 구성하여 라인 스캔방식을 구현함으로써 웨이퍼 영상을 고속로 획득할 수 있는 검사장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention for solving the above problems is to provide an inspection apparatus for acquiring a wafer image at high speed by implementing a line scan method by configuring an area scan camera in one column in an inspection apparatus for detecting wafer defects. The purpose is.

또한, 블럭화된 프리즘 광학계를 통해 영상 정렬이 용이하고, 구조적으로도 안정적인 광학 검출모듈을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
In addition, an object of the present invention is to provide an optical detection module that is easy to align and structurally stable through a blocked prism optical system.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 웨이퍼의 결함을 검사하기 위한 검사장비에 있어 웨이퍼 영상을 광학적으로 획득하여 결함 여부를 검출하기 위한 검사장치에 있어서, 조명광을 검사 대상인 상기 웨이퍼에 라인 타입으로 조사한 후 반사되는 웨이퍼 영상을 반사시키기 위해 입사되는 웨이퍼 영상에 마주하게 1열로 구비되는 다수의 광학계와 상기 광학계에서 반사된 영상이나 직접적으로 입사되는 영상을 획득하기 위해 구비되는 다수의 이미지센서로 구성되는 검출부를 1열로 구성하고, 상기 웨이퍼 영상 검출 위치를 알려주기 위하여 웨이퍼를 이동시키는 스테이지의 이송 속도를 제어하기 위한 트리거 펄스 발생부 및 상기 웨이퍼 결함 검출을 위해 상기 이미지센서가 웨이퍼 영상을 획득할 수 있도록 이동시켜주는 스테이지와 상기 다수의 이미지센서를 통해 획득하는 영상을 처리하여 웨이퍼 결함 여부를 검출하는 영상처리수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, an inspection apparatus for optically acquiring a wafer image in an inspection apparatus for inspecting a defect of a semiconductor wafer and detecting a defect is provided. It consists of a plurality of optical systems provided in one row facing the incident wafer image to reflect the reflected wafer image after irradiation with a plurality of image sensors provided to acquire the image reflected or directly incident on the optical system The detection unit is configured in one row, the trigger pulse generator for controlling the transfer speed of the stage for moving the wafer to inform the wafer image detection position, and the image sensor can acquire the wafer image for detecting the wafer defect. To move the stage Is characterized in that comprises an image processing means for detecting whether a wafer defect by processing an image obtained via the image sensor, a plurality of groups.

또한, 제 1항에 있어서, 상기 광학계는, 일측면으로 반사면이 코팅된 삼각 프리즘을 2개 또는 4개 접하여 광학계를 구성하고, 상기 프리즘을 통해 반사 또는 투과 방향을 결정하여 상기 이미지센서로 영상을 제공하는 것을 특징으로 한다.The optical system of claim 1, wherein the optical system comprises two or four triangular prisms with a reflective surface coated on one side thereof to form an optical system, and determine a reflection or transmission direction through the prism to determine an image with the image sensor. It characterized in that to provide.

또한, 상기 영상처리수단은, 상기 이미지센서를 통해 획득한 영상을 다수의 영상으로 분리하는 영상분리부, 상기 영상분리부를 통해 획득한 영상을 입력받아 처리하고, 입력된 영상을 통신규격에 의해 외부로 제공하는 프로토콜을 구비한 다수의 단말기 및 상기 단말기는 통신망을 통해 연결되며, 각각의 단말기에서 제공되는 웨이퍼 영상을 입력받아 웨이퍼 결함을 최종 검출하는 마스터 단말기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the image processing means, the image separation unit for separating the image obtained through the image sensor into a plurality of images, receives the image obtained through the image separation unit and processes the input image, the external by the communication standard The terminal and the plurality of terminals having a protocol provided by the terminal is connected via a communication network, characterized in that further comprises a master terminal for receiving the wafer image provided from each terminal to finally detect the wafer defects.

또한, 상기 트리거 펄스 발생부는, 상기 이미지센서로 영상 취득을 위한 트리거(Trigger) 신호를 제공하는 것을 특징으로 한다.The trigger pulse generator may provide a trigger signal for obtaining an image to the image sensor.

또한, 상기 트리거 펄스 발생부는, 조명광을 제공하는 조명부로 조명 온(on) 제어 시그널을 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the trigger pulse generator is characterized in that for providing an illumination on (on) control signal to the illumination unit for providing illumination light.

또한, 상기 조명광은, 레이저 펄스 조명광을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the illumination light is characterized in that it comprises a laser pulse illumination light.

또한, 상기 검출부는, 상기 광학계를 통해 반사되는 영상을 획득하는 이미지센서와, 입사되는 영상을 그대로 획득하는 이미지센서로 구성되는 것을 특징으로 한다.
The detection unit may include an image sensor that acquires an image reflected through the optical system, and an image sensor that acquires an incident image as it is.

이와 같이 구성되는 본 발명은 기존의 라인 스캔 카메라 구성 보다 고속으로 웨이퍼 영상을 획득하여 결함을 검출할 수 있고, 트리거 펄스 발생부를 통해 정밀 제어가 가능하며, Area 센서 카메라를 1열로 배치함에 따라 라인 스캔카메라와 같은 효과도 동시에 가질 수 있는 이점이 있다.According to the present invention configured as described above, a wafer image can be detected at a higher speed than a conventional line scan camera configuration, and defects can be detected, and precise control is possible through a trigger pulse generator. There is an advantage that can have the same effect as the camera at the same time.

또한, 일반적인 Area 센서 카메라로 구성된 광학검출모듈에서는 영상을 나누기 위해 빔스플리터를 사용하는데, 이는 입력 광량 대비 절반으로 광량이 줄기 때문에 2배 이상의 광량이 적용되나 본 발명에서는 에어리어 센서 카메라를 1열로 구성하여 빔 분할 없이 라인 스캔카메라 구조로 획득하기 때문에 빔스플리터가 불필요한 이점이 있다.In addition, in the optical detection module composed of a general area sensor camera, a beam splitter is used to divide an image, and since the light is cut at half the input light amount, more than twice the light is applied, but in the present invention, the area sensor camera is configured in one row. The beam splitter is unnecessary because it is obtained with a line scan camera structure without beam splitting.

또한, 블??화된 프리즘을 위해 프리즘 정렬의 어려움이 없고, 이에 따라 정확한 영상을 획득할 수 있는 이점이 있다.
In addition, there is no difficulty of alignment of the prism for the blistered prism, and thus there is an advantage of obtaining an accurate image.

도 1은 종래기술에 따른 area 카메라를 이용한 광학검출모듈의 예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 광학계와 이미지센서로 구성된 검출부의 구성도,
도 4는 도 3을 예를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치의 광학계를 프리즘 블럭으로 적용한 예를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 검출모듈의 확장예를 나타낸 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치의 상세도.1 is a view showing an example of an optical detection module using an area camera according to the prior art,
2 is a schematic configuration diagram of a test apparatus equipped with a large-area high speed detection module according to the present invention;
3 is a block diagram of a detection unit composed of an optical system and an image sensor according to the present invention;
4 is a perspective view showing an example of FIG.
Figure 5 is a perspective view showing an example of applying the optical system of the inspection apparatus equipped with a large-area high-speed detection module according to the present invention as a prism block,
6 is a front view showing an extension example of a detection module according to the present invention;
Figure 7 is a detailed view of the inspection apparatus equipped with a large area high speed detection module according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the inspection apparatus provided with a large-area high-speed detection module according to the present invention in detail.

본 발명에 따른 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치은, 반도체 웨이퍼의 결함을 검사하기 위한 검사장비에 있어 웨이퍼 영상을 광학적으로 획득하여 결함 여부를 검출하기 위한 검사장치에 있어서, 조명광을 검사 대상인 상기 웨이퍼에 라인 타입으로 조사한 후 반사되는 웨이퍼 영상을 반사시키기 위해 입사되는 웨이퍼 영상에 마주하게 1열로 구비되는 다수의 광학계와 상기 광학계에서 반사된 영상이나 직접적으로 입사되는 영상을 획득하기 위해 구비되는 다수의 이미지센서로 구성되는 검출부를 1열로 구성하고, 상기 웨이퍼 영상 검출 위치를 알려주기 위하여 웨이퍼를 이동시키는 스테이지의 이송 속도를 제어하기 위한 트리거 펄스 발생부 및 상기 웨이퍼 결함 검출을 위해 상기 이미지센서가 웨이퍼 영상을 획득할 수 있도록 이동시켜주는 스테이지와 상기 다수의 이미지센서를 통해 획득하는 영상을 처리하여 웨이퍼 결함 여부를 검출하는 영상처리수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An inspection apparatus equipped with a large-area high-speed detection module according to the present invention is an inspection apparatus for detecting a defect by optically acquiring a wafer image in an inspection apparatus for inspecting a defect of a semiconductor wafer. After irradiating the wafer in a line type, a plurality of optical systems provided in one row facing the incident wafer image to reflect the reflected wafer image, and a plurality of optical systems provided to acquire the image reflected or directly incident on the optical system The detection unit comprising an image sensor is configured in one row, the trigger pulse generation unit for controlling the transfer speed of the stage for moving the wafer to inform the wafer image detection position, and the image sensor is used to detect the wafer defect. Move it to earn It characterized in that the process for obtaining the image via the stage and the plurality of image sensor comprises an image processing means for detecting whether a wafer defect.

본 발명에 따른 검출모듈은, 입사되는 웨이퍼 영상을 광학계를 통해 반사시켜 각 방향에서 설치된 이미지센서에서 획득할 수 있도록 구성되는 Area 센서 카메라 모듈을 1열로 배치하여 라인 스캔 카메라 방식으로 구성하고, 이를 이용하여 웨이퍼 영상을 고속으로 획득하는 검출모듈을 제공하는데 목적이 있다.The detection module according to the present invention is configured by a line scan camera method by arranging an area sensor camera module configured to be obtained by an image sensor installed in each direction by reflecting an incident wafer image through an optical system and using the same. It is an object to provide a detection module for obtaining a wafer image at a high speed.

도 2는 본 발명에 따른 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치의 개략적인 구성도이다. Area 센서가 1열로 다수 구비되는 검출부(100)와, 웨이퍼를 이동시키는 스테이지(210)와, 상기 검출부와 조명광을 제공하는 조명부(220)를 제어하기 위해 트리거(trigger) 신호를 제공하는 트리거 펄스 발생부(200)와, 상기 검출부(100)에 획득되는 영상을 다수의 영상으로 분배시키기 위한 영상분리부(310)와 상기 영상분리부에서 분리된 영상을 입력받아 처리하는 단말기(320)와 다수의 단말기에서 처리된 영상을 취합하여 웨이퍼 결합 여부를 검출하는 마스터 단말기(330)로 이루어진 영상처리수단(300)으로 구성된다.
2 is a schematic configuration diagram of an inspection apparatus equipped with a large area high speed detection module according to the present invention. Trigger pulse generation for providing a trigger signal to control the detection unit 100 including a plurality of area sensors in one row, a stage 210 for moving a wafer, and an illumination unit 220 for providing the detection unit and illumination light. The unit 200, an image separator 310 for distributing the images acquired by the detector 100, and a plurality of images, and a terminal 320 and a plurality of terminals 320 for receiving and processing the images separated by the image separator. It consists of an image processing means 300 consisting of a master terminal 330 for collecting the processed image in the terminal to detect whether the wafer is bonded.

도 3은 본 발명에 따른 광학계와 이미지센서로 구성된 검출모듈의 구성도이다.3 is a block diagram of a detection module composed of an optical system and an image sensor according to the present invention.

검출부(100)는 다수의 이미지센서(120)와 다수의 광학계(110)로 구성된 Area 센서 카메라로써, 본 발명에서 언급되는 Area 센서는 이미지센서의 배치의 효율성을 통해 웨이퍼 영상을 효과적으로 획득하기 위한 구조로써, 다수의 이미지센서(CCD 또는 CMOS)가 다면에 배치되고 입사되는 웨이퍼 영상을 각각의 이미지센서로 반사시키기 위하여 다수의 광학계(110 ; 프리즘)로 구성된 모듈을 의미한다. 이러한 구조를 가지는 검출모듈이 1열로 배치되어 라인 스캔 타입을 구현하는 것을 본 발명의 주요 기술적 요지로 한다. 따라서 에어리어 센서로 구성된 다수의 검출부를 통해 한 번에 많은 면적의 영상을 획득할 수 있게 된다. 여기에 좀 더 설명하면, 종래에는 영상 촬상을 위하여 CCD센서를 적용한 카메라를 사용하였으며, 적용한 고해상도(ex. 2M pixels)의 CCD 카메라는 "초당 Grab 할 수 있는 영상(이하, fps : frame per second)은 Normal 60Hz 이상으로 영상을 grab 할 수 없다. 이러한 대면적의 영상을 취득하기 위해서는 광학 모듈을 구성하여 고해상도의 CCD 센서를 4*5, 6*4 배열 등의 여러 가지 조합으로 광학모듈을 구성하고 대면적의 영상을 취득하였으나 상용화된 2M의 CCD카메라 기준으로 60fps 이상의 영상을 취득할 수 없다. 6*4 배열 60fps로 영상 취득의 경우와 6*1 배열로 영상 취득속도가 동일한 경우 카메라에서 영상 취득 속도를 산술적으로 4배로 하면 동일한 영상 취득 면적이 될 수 있다. 이를 위해서는 카메라의 frame rate가 4배 이상으로 되어야 하는데, 한 예로 2M CCD 카메라는 60Hz 이상으로는 영상을 grab할 수 없어 6*4 배열의 카메라 모듈과 동일한 FOV의 영상 취득이 안된다. 하지만 최근 출시되고 있는 4M 이상의 CMOS 센서가 탑재된 카메라는 최근 촬상소자의 기술이 발달함에 따라 CMOS센서를 이용하여도 영상 노이즈 없이 240Hz 이상의 Super high frame으로 영상 촬상이 가능하며, 이런 카메라를 적용하게 되면, 6*1 센서 배열로 6*4 배열 형식으로 취득 영상 영역보다 더 빨리 영상취득이 가능하다.The detection unit 100 is an area sensor camera composed of a plurality of image sensors 120 and a plurality of optical systems 110. The area sensor referred to in the present invention has a structure for effectively obtaining a wafer image through the efficiency of the arrangement of the image sensors. As such, a plurality of image sensors (CCD or CMOS) are disposed on multiple surfaces, and mean a module composed of a plurality of optical systems 110 (prisms) for reflecting an incident wafer image to each image sensor. It is a main technical gist of the present invention that a detection module having such a structure is arranged in one column to implement a line scan type. Therefore, it is possible to acquire an image of a large area at a time through a plurality of detection units composed of area sensors. Herein, a camera using a CCD sensor is conventionally used for image capturing, and a high resolution (ex. 2M pixels) CCD camera is applied to an image that can be grabbed per second (hereinafter referred to as fps: frame per second). Can't grab the image more than normal 60Hz To obtain this large area image, the optical module is composed and the high resolution CCD sensor is composed of various combinations such as 4 * 5, 6 * 4 array, etc. A large-area image is acquired, but images of 60 fps or more cannot be obtained based on a commercially available 2M CCD camera.If a 6 * 4 array 60fps and 6 * 1 array have the same image acquisition speed, the camera acquires an image. By arithmetically quadrupling the speed, the same image acquisition area can be achieved, for which the camera's frame rate must be four or more times. Can't grab the image, so it can't acquire the same FOV image as the 6 * 4 camera module, but recently, cameras equipped with more than 4M CMOS sensor are using CMOS sensor due to the development of image pickup device technology. Even if it is possible to capture images with super high frame of 240Hz or more without image noise, if you apply this camera, you can acquire images faster than the acquired image area in 6 * 4 array format with 6 * 1 sensor array.

도 4는 도 3의 예를 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이 삼각 프리즘이 웨이퍼 영상을 다면의 이미지센서로 제공하기 위해 해당 방향에 따라 위치하며, 도면상 위에서부터 살펴보면, 하나의 프리즘을 통해 해당 영상을 왼쪽에 위치한 이미지센서로 제공하고, 다음의 영상은 이미지센서로 직접 입사된다. 세 번째 영상은 다른 프리즘을 통해 오른쪽에 위치한 이미지센서로 제공하고 그 밑에 영상은 다시 이미지센서로 직접 입사된다. 다번째 영상은 다시 프리즘을 통해 왼쪽에 위치한 이미지센서로 입사되며, 이러한 구조를 통해 광학계와 이미지센서를 배열하여 구성할 수 있다.4 is a perspective view illustrating an example of FIG. 3. As shown, the triangular prism is positioned along the direction to provide the wafer image to the multi-sided image sensor. Looking from the top of the drawing, the triangular prism provides the image to the left image sensor through one prism. The image is incident directly on the image sensor. The third image is provided to the image sensor located on the right through another prism, and the image below it is incident directly on the image sensor. The second image is incident again to the image sensor located on the left side through the prism. Through this structure, the optical system and the image sensor can be arranged.

도 5는 본 발명에 따른 검출모듈에 구성되는 광학계를 프리즘 블럭을 적용한 예를 나타낸 사시도이다. 도 5에 도시된 프리즘 블럭은 본 발명에 따른 기술적 요지에 해당하는 것으로, 다방향 반사면을 가지는 삼각 프리즘을 서로 접하여 프리즘 블럭을 구성함으로써 다수의 프리즘을 접하도록 구성하여 다면 반사와 투과를 구현할 수 있는 프리즘 블럭을 구성한다. 도시된 바와 같이 좌우측에 구비된 이미지센서로 웨이퍼 영상을 전달하기 위해서는 반사면을 가지는 프리즘이 구비되어야 하기 때문에 일측면으로 반사면이 코팅된 삼각 프리즘(하나의 삼각프리즘만 반사면이 코팅됨)을 두 개 합쳐 하나의 블럭을 구성하고 투과되는 영역에 대해서는 반사면이 불필요하기 때문에 사각 프리즘을 사용하거나 반사면이 없는 삼각 프리즘 두 개를 겹쳐 구성할 수 있다. 다시 오른쪽에 구비된 이미지센서로 웨이퍼 영상을 반사시키기 위해 일측면으로 반사면이 코팅된 삼각프리즘 2개를 다시 접하도록 구성시키고 다음 블럭은 앞서 언급한 바와 마찬가지로 투과 구조의 프리즘을 구성한다. 이와 같이 웨이퍼 영상을 반사 및 투과시키는 다수의 프리즘을 통해 하나의 프리즘 블럭으로 구성하고 이미지센서로 영상을 전달하기 위해 적용함으로써 광학적인 정렬이 매우 용이한 이점이 있다.5 is a perspective view showing an example in which the prism block is applied to the optical system configured in the detection module according to the present invention. The prism block shown in FIG. 5 corresponds to the technical gist of the present invention. When the prism block having a multi-directional reflective surface is in contact with each other, the prism block is configured to contact a plurality of prisms, thereby realizing multi-faceted reflection and transmission. Construct a prism block. As shown, in order to transfer the wafer image to the image sensors provided on the left and right sides, a prism having a reflective surface must be provided, so that a triangular prism coated with one reflective surface (only one triangular prism is coated) The two blocks form a block and the reflection surface is unnecessary for the transmitted area, so a rectangular prism can be used or two triangular prisms without a reflection surface can be overlapped. In order to reflect the wafer image with the image sensor provided on the right side, the two triangular prisms having the reflective surface coated on one side are contacted again, and the next block constitutes the prism of the transmissive structure as mentioned above. As such, the optical alignment is very easy because the prism block is configured through a plurality of prisms reflecting and transmitting the wafer image and applied to transfer the image to the image sensor.

지금까지는 검출부의 구성으로 5개의 이미지센서 구성된 검출모듈을 1열로 배열하는 구조를 설명하였지만, 상기 이미지센서의 개수는 얼마든지 변경할 수 있다.Up to now, the structure of the detection unit has been described a structure in which the detection module consisting of five image sensors arranged in one column, the number of the image sensor can be changed as much.

도 6은 에어리어 카메라를 1열로 구성한 검출모듈의 확장상태를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 상기 검출부는 다수의 Area 센서를 1열로 연속 배열함으로써 검출속도를 향상시킬 수 있는 라인 스캔 카메라 타입으로 구현할 수 있으며, 다수의 에어리어 센서를 통해 영상 영역(400)을 획득한다. 검출부의 연속 배열은 측정 대상물의 사이즈에 따라 용이하게 확장 구현할 수 있다.FIG. 6 is a diagram illustrating an extended state of the detection module in which the area cameras are configured in one column. As shown in the drawing, the detection unit can be implemented as a line scan camera type that can improve detection speed by continuously arranging a plurality of area sensors in one row, and acquires an image area 400 through a plurality of area sensors. The continuous arrangement of the detection unit can be easily extended and implemented according to the size of the measurement object.

트리거 펄스 발생부(200)는 웨이퍼 영상 획득을 위해 웨이퍼를 이송시키는 스테이지(210)의 구동 시그널과, 조명광을 제공하는 조명부(220) 제어 신호와 상기 검출부의 제어를 위한 트리거 신호를 발생시켜준다. 본 발명에 따른 검출부는 1회에 취득할 수 있는 면적이 적다. 예를 들어 6*4 배열(비 라인 스캔 카메라)의 Area 센서 카메라 보다 1라인으로 구성되기 때문에 한 번에 획득할 수 있는 면적이 작다. 따라서 획득 면적이 작기 때문에 보다 빠른 속도로 영상을 획득하여야 함에 따라 웨이퍼를 고속 이동시켜야 함으로써 정밀도 높게 제어가 이루어져야 한다. 즉, 저 배율에서 고배율로 영상 취득 시에는 상대적으로 카메라 pixel resolution이 작으므로 더 높은 스테이지의 정밀도가 요구된다. 따라서, 상기 트리거 펄스 발생부는 트리거 신호를 통해 스테이지 구동을 정밀하게 하여야 하는데, 본 발명에 따른 바람직한 예로 상기 스테이지는 나노급 수준의 스테이지에 해당한다.The trigger pulse generator 200 generates a driving signal of the stage 210 for transferring the wafer for acquiring a wafer image, a control signal for the illumination unit 220 for providing illumination light, and a trigger signal for controlling the detection unit. The detection unit according to the present invention has a small area that can be acquired at one time. For example, since it consists of one line than the area sensor camera of 6 * 4 array (non-line scan camera), the area which can be acquired at once is small. Therefore, since the acquisition area is small, the image must be acquired at a higher speed, and therefore, the wafer must be moved at high speed, so that the control must be performed with high precision. In other words, when the image is acquired at a low magnification and at a high magnification, the camera pixel resolution is relatively low, and thus higher stage precision is required. Accordingly, the trigger pulse generator should precisely drive the stage through the trigger signal. In the preferred embodiment of the present invention, the stage corresponds to a nano-level stage.

또한, 상기 트리거 펄스 발생부(200)는 웨이퍼 영상을 획득하기 위해 조명광을 제공하는 조명부(220)와 상기 검출부(100)로 캡션 제어 신호를 제공하여 준다. 따라서, 검사 위치가 맵핑(mapping)되어 있는 위치 데이터가 하위의 스테이지 제어 장치에 저장되고, 저장된 맵핑 데이터는 해당 위치에 도달하면 영상 촬상과 조명부의 조명광 Turn on을 위한 트리거 신호를 발생시킨다. 발생된 트리거 펄스 신호는 상기 트리거 펄스 발생부에서 조명과 영상 취득을 위한 정확한 동기신호가 발생되도록 구성하여 영상 획득 신호와 조명 발생 신호를 구분하여 출력한다.In addition, the trigger pulse generator 200 provides a caption control signal to the illumination unit 220 and the detection unit 100 that provide illumination light to obtain a wafer image. Therefore, the position data to which the inspection position is mapped is stored in the lower stage control apparatus, and when the stored mapping data reaches the corresponding position, the trigger signal for turning on the image light and turning on the illumination light of the illumination unit is generated. The generated trigger pulse signal is configured to generate an accurate synchronization signal for illumination and image acquisition in the trigger pulse generator to separately output an image acquisition signal and an illumination generation signal.

트리거 펄스 발생부와 검출부의 구동에 따라 웨이퍼 영상을 라인형으로 획득하게 되고, 여기서 획득되는 웨이퍼 영상은 영상처리수단(300)으로 입력되어 획득한 웨이퍼의 결함 여부를 검사하게 된다.According to the driving of the trigger pulse generation unit and the detection unit, a wafer image is acquired in a line shape, and the obtained wafer image is input to the image processing unit 300 to inspect whether the obtained wafer is defective.

한편, 본 발명에 따른 광학검출모듈은 500mm/s의 고속운전으로 운전하면서 영상을 획득하기 영상 촬상 시간이 수 마이크로 초 이내로 매우 짧으며, 이에 따라 수명도 수 마이크로 이내에서 강한 빛(에너지가 큰)을 발생시켜야 하므로 Flash 또는 Strobe 조명 형식의 조명을 적용하며 필요에 따라서는 레이빔 조명을 적용할 수 있다. 레이저 빔 조명으로 적용하기 위해서는 수 마이크론 초 이내에서 강한 에너지를 발생하는 펄스 레이저를 이용하여야 하고, 레이저 빔 에너지 발생 시간과 영상 촬상 시간을 동기시켜야 함으로 상기 트리거 펄스 발생수단(200)이 필수적이다. On the other hand, the optical detection module according to the present invention is very short within a few microseconds image acquisition time to acquire an image while driving at a high speed operation of 500mm / s, and thus a strong light (big energy) within a few microseconds Because it needs to generate, you can apply Flash or Strobe lighting type and apply ray beam lighting if necessary. In order to apply the laser beam illumination, a pulse laser generating strong energy within a few microns must be used, and the trigger pulse generating means 200 is essential because the laser beam energy generation time and the image capturing time must be synchronized.

상기 영상처리수단(300)은 검출부에서 검출되는 영상을 분리하는 영상분리부(310)와, 영상분리부에서 분리된 웨이퍼 영상을 처리하는 다수의 단말기(320) 및 상기 단말기에 처리된 영상을 취합하여 최종적으로 웨이퍼 결함 여부를 검출하는 마스터 단말기(330)를 포함하여 구성된다.The image processing unit 300 collects an image separation unit 310 for separating an image detected by the detection unit, a plurality of terminals 320 for processing a wafer image separated by the image separation unit, and an image processed at the terminal. And finally includes a master terminal 330 for detecting wafer defects.

상기 영상분리부(310)는 검출부에 구성된 다수의 이미지센서에서 처리되는 영상처리 데이터가 증가하기 때문에 이를 해결하기 위한 것으로, 하나의 검출부에서 입력되는 영상을 분배(Image Distributor)하여 동일한 영상이 2, 3 또는 4 out 되도록 출력되도록 하고, 여기서 출력된 각각의 영상은 다수의 단말기(PC)가 입력받아 해당 영상을 처리한다. 상기 단말기는 입력되는 영상 수에 따라 대수를 늘려 영상처리 용량을 해결할 수 있다.The image separation unit 310 is to solve this problem because image processing data processed by a plurality of image sensors configured in the detection unit is increased, and the same image is distributed by distributing an image input from one detection unit. 3 or 4 out to be output, and each outputted image is inputted by a plurality of terminals (PC) to process the corresponding image. The terminal may solve the image processing capacity by increasing the number according to the number of input images.

도 7은 본 발명에 따른 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치의 상세도이다. 도시된 바와 같이 상기 단말기(320)는 내부적으로 다수의 단말기와 통신할 수 있는 통신포트를 구비한다. 바람직한 예로 본 발명에서는 프로세서와 입출력 장치 간 데이터 흐름에 대한 구조 및 규격인 공지의 InfiniBand 통신을 사용하여 단말기간에 무한대 확장성을 가질 수 있는 것이다. 따라서, 상기 통신 규격인 인피니밴드를 통해 다수의 단말기는 마스터 단말기(320)와 연결되고, 상기 마스터 단말기에서 최종적으로 웨이퍼 영상이 취합되어 결함을 분류하게 된다.7 is a detailed view of an inspection apparatus equipped with a large area high speed detection module according to the present invention. As shown, the terminal 320 has a communication port for communicating with a plurality of terminals internally. As a preferred example, the present invention can have infinite scalability between terminals using well-known InfiniBand communication, which is a structure and standard for data flow between a processor and an input / output device. Therefore, a plurality of terminals are connected to the master terminal 320 through the Infini band, which is the communication standard, and a wafer image is finally collected from the master terminal to classify defects.

앞서 언급한 바와 같이 본 발명에 따른 영상처리수단은 일실시예로 설명한 것이며, 이는 본 발명의 기술적 요지인 검출부의 구성을 통해 웨이퍼 영상을 획득하고 이를 영상처리 할 수 있다면, 다양하게 변경 가능함은 물론이다. As mentioned above, the image processing means according to the present invention has been described as an embodiment, which may be variously modified as long as it is possible to acquire the wafer image and process the image through the configuration of the detection unit, which is a technical gist of the present invention. to be.

이와 같이 구성되는 본 발명은 웨이퍼 영상을 고속으로 획득할 수 있어 대면적 대면적의 웨이퍼 전수 검사에 용이한 이점이 있다.According to the present invention, the wafer image can be obtained at a high speed, thereby facilitating the inspection of the entire wafer of a large area.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. On the contrary, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.

100 : 검출부 110 : 광학계
120 : 이미지센서 200 : 트리거 펄스 발생부
210 : 스테이지 220 : 조명부
300 : 영상처리수단 310 : 영상분리부
320 : 단말기 330 : 마스터 단말기100 detection unit 110 optical system
120: image sensor 200: trigger pulse generator
210: stage 220: lighting unit
300: image processing means 310: image separation unit
320: terminal 330: master terminal

Claims (7)

반도체 웨이퍼의 결함을 검사하기 위한 검사장비에 있어 웨이퍼 영상을 광학적으로 획득하여 결함 여부를 검출하기 위한 검사장치에 있어서,
선형의 조명광을 검사 대상인 상기 웨이퍼에 조사한 후 반사되는 웨이퍼 영상을 반사시키기 위해 입사되는 웨이퍼 영상에 마주하게 1열로 구비되는 다수의 광학계;
상기 광학계에서 반사된 영상이나 직접적으로 입사되는 영상을 획득하기 위해 구비되는 다수의 이미지센서로 구성되는 검출부를 1열로 구성하고,
상기 웨이퍼 영상 검출 위치를 알려주기 위하여 웨이퍼를 이동시키는 스테이지의 이송 속도를 제어하기 위한 트리거 펄스 발생부; 및
상기 웨이퍼 결함 검출을 위해 상기 이미지센서가 웨이퍼 영상을 획득할 수 있도록 이동시켜주는 스테이지와 상기 다수의 이미지센서를 통해 획득하는 영상을 처리하여 웨이퍼 결함 여부를 검출하는 영상처리수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치.An inspection apparatus for detecting defects by optically acquiring a wafer image in an inspection apparatus for inspecting a defect of a semiconductor wafer,
A plurality of optical systems provided in one row facing the incident wafer image for reflecting the reflected wafer image after irradiating a linear illumination light onto the wafer to be inspected;
Comprising a detection unit consisting of a plurality of image sensors provided to acquire an image reflected from the optical system or an image that is directly incident, in one column,
A trigger pulse generator for controlling a transfer speed of a stage for moving a wafer to inform the wafer image detection position; And
And image processing means for detecting a wafer defect by processing a stage for moving the image sensor so as to acquire a wafer image and detecting images through the plurality of image sensors for detecting the wafer defect. Inspection device provided with a large area high-speed detection module, characterized in that. 제 1항에 있어서, 상기 광학계는,
일측면으로 반사면이 코팅된 삼각 프리즘을 2개 또는 4개 접하여 광학계를 구성하고, 상기 프리즘을 통해 반사 또는 투과 방향을 결정하여 상기 이미지센서로 영상을 제공하는 것을 특징으로 하는 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치.The method of claim 1, wherein the optical system,
A large area high speed detection module comprising an optical system by contacting two or four triangular prisms coated with a reflective surface on one side, and determining a reflection or transmission direction through the prism to provide an image to the image sensor. This inspection device provided. 제 1항에 있어서, 상기 영상처리수단은,
상기 이미지센서를 통해 획득한 영상을 다수의 영상으로 분리하는 영상분리부;
상기 영상분리부를 통해 획득한 영상을 입력받아 처리하고, 입력된 영상을 통신규격에 의해 외부로 제공하는 프로토콜을 구비한 다수의 단말기; 및
상기 단말기는 통신망을 통해 연결되며, 각각의 단말기에서 제공되는 웨이퍼 영상을 입력받아 웨이퍼 결함을 최종 검출하는 마스터 단말기;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치.The method of claim 1, wherein the image processing means,
An image separator for dividing the image acquired through the image sensor into a plurality of images;
A plurality of terminals having a protocol for receiving and processing an image obtained through the image separating unit and providing the input image to the outside by a communication standard; And
The terminal is connected via a communication network, the terminal receiving a wafer image provided from each terminal for the final detection of the wafer defect; further comprising a large-area high-speed detection module, characterized in that the configuration is configured. 제 1항에 있어서, 상기 트리거 펄스 발생부는,
상기 이미지센서로 영상 취득을 위한 트리거(Trigger) 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치.The method of claim 1, wherein the trigger pulse generator,
And a large-area high-speed detection module for providing a trigger signal for image acquisition to the image sensor. 제 1항에 있어서, 상기 트리거 펄스 발생부는,
조명광을 제공하는 조명부로 조명 온(on) 제어 시그널을 제공하는 것을 특징으로 하는 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치.The method of claim 1, wherein the trigger pulse generator,
An inspection apparatus with a large-area high-speed detection module, characterized in that to provide an illumination on control signal to the illumination unit for providing illumination light. 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 상기 조명광은,
레이저 펄스 조명광을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치.The method according to claim 1 or 5, wherein the illumination light,
Inspection device with a large-area high-speed detection module, characterized in that it comprises a laser pulsed illumination light. 제 1항에 있어서, 상기 검출부는,
상기 광학계를 통해 반사되는 영상을 획득하는 이미지센서와, 입사되는 영상을 그대로 획득하는 이미지센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 대면적 고속 검출모듈이 구비된 검사장치.The method of claim 1, wherein the detection unit,
And an image sensor for acquiring an image reflected through the optical system, and an image sensor for acquiring an incident image as it is.
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