KR101503141B1 - 웨이퍼 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예의 웨이퍼 검사 장치는, 웨이퍼 표면의 검사를 수행하기 위하여, 내부 공간을 갖는 웨이퍼 검사박스; 상기 웨이퍼 검사박스 내에 배치되고, 상기 웨이퍼가 수용되는 측정부; 상기 웨이퍼 검사박스 내로 공기를 공급하기 위한 에어 공급부; 상기 에어 공급부를 통해 제공되는 공기를 상기 측정부로 안내하기 위한 에어 공급 호스; 상기 측정부 내로 공급된 공기의 배출로가 되는 에어 배출 호스; 상기 에어 공급부 내의 압력을 측정하는 압력 측정부; 및 상기 압력 측정부에 의하여 측정되는 압력값이 기설정된 기준값보다 작은지 여부를 판단하는 모니터링부;를 포함한다.

Description

웨이퍼 검사 장치{Apparatus for monitoring a wafer}
본 발명은 웨이퍼 검사 장치에 대한 것으로서, 웨이퍼 표면의 검사시 필요한 클린 에어의 지속적인 공급에 문제가 발생하는 여지를 신속히 판단할 수 있는 장치에 대한 것이다.
일반적으로 반도체 장치의 제조공정에는 수 마이크로미터의 파티클과 같은 오염원에도 심각한 영향을 받기 때문에 모든 제조공정에서는 이들 오염원들을 관리하고 제거하기 위한 기술개발 노력이 부단히 이루어지고 있다.
잉곳을 성장시키고, 성장된 잉곳을 절단함으로써 제조되는 웨이퍼에 대해서도 다양한 세정 공정등이 수행되는데, 이러한 세정 공정의 완료 후에 웨이퍼 표면 상에 존재하는 파티클의 개수를 스캔(확인)하는 것이 필요하다. 이러한 웨이퍼 표면의 검사를 통하여 불량 제품이 출하되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 웨이퍼 검사는 통상 레이저 스캐닝을 이용하는 설비에 의하여 이루어지고 있다. 즉, 웨이퍼에 대한 검사를 실시하기 위해서는 도 1에서와 같이, 웨이퍼(W) 표면 전면에 대해 레이저 빔을 조사하면서 난반사되는 산란광을 스캐닝에 의해 검출기(1)를 통하여 검출하게 된다. 이러한 방법을 통하여 웨이퍼 표면의 결함을 찾아내거나, 웨이퍼 표면의 파티클 입자의 개수를 측정하게 된다.
제조된 웨이퍼를 출하하기 전에, 이러한 파티클 개수의 확인을 위한 스캐닝 검사가 이루어지는데, 이러한 검사중에 외부의 파티클이 웨이퍼에 유입되지 않도록, 웨이퍼가 위치한 공간으로는 클린에어가 유입되어야 한다. 즉, 스캐닝 작업의 공간 내에 위치한 웨이퍼로 클린에어가 유입되어야 하고, 또한, 원활히 배출되어야 한다.
그러나, 검사 대상의 웨이퍼가 수용된 공간으로 공기를 불어넣기 위한 팬이 고장나는 경우에는, 공기의 유입이 정상적으로 이루어지지 않으며, 파티클 검사후에 웨이퍼가 인출입되는 과정에서 파티클이 웨이퍼 표면에 흡착되는 경우가 빈번히 발생할 수 있다.
이러한 경우, 웨이퍼의 파티클 개수의 검사시에는 정상 개수에 불과하였으나, 출하 후 고객에게 전달된 웨이퍼에는 많은 수의 파티클이 흡착되어 있어 불량의 웨이퍼가 전달된 결과가 되어버린다.
한국공개특허 2011-0006023호에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 모터구동부에 회로를 구성하여 모터의 정상동작 여부를 판단하고, 팬 필터 유닛 일측에 마련된 표시램프의 발광 상태에 따라 정상동작 여부를 판단하는 실시예가 기재되어 있다. 상술한 바와 같이 검사 대상이 되는 웨이퍼가 수용된 공간으로 공기를 불어넣는 클린 에어 장치의 이상을 사전에 식별하는 점은 웨이퍼에 추가적인 오염이 발생하는 것을 방지하는데 있어 중요한 문제이다.
본 발명의 실시예는 제조된 웨이퍼를 검사하는 공정에 있어서, 검사 장비의 고장 또는 비정상 동작을 감지하고, 감지된 상황을 작업자 등에게 알릴 수 있는 장치를 제안하고자 한다.
특히, 복수의 팬을 이용하여 웨이퍼가 수용된 공간으로 클린에어를 불어넣는 장비에 있어서, 어느 하나의 팬에 대해서도 고장이나 오동작을 감지할 수 있기 위한 제어 회로를 제안하며, 설비의 구성요소에 대한 고장이나 오동작이 감지되는 경우에 작업자에게 알릴 수 있는 장치를 제안하고자 한다.
본 실시예의 웨이퍼 검사 장치는, 웨이퍼 표면의 검사를 수행하기 위하여, 내부 공간을 갖는 웨이퍼 검사박스; 상기 웨이퍼 검사박스 내에 배치되고, 상기 웨이퍼가 수용되는 측정부; 상기 웨이퍼 검사박스 내로 공기를 공급하기 위한 에어 공급부; 상기 에어 공급부를 통해 제공되는 공기를 상기 측정부로 안내하기 위한 에어 공급 호스; 상기 측정부 내로 공급된 공기의 배출로가 되는 에어 배출 호스; 상기 에어 공급부 내의 압력을 측정하는 압력 측정부; 및 상기 압력 측정부에 의하여 측정되는 압력값이 기설정된 기준값보다 작은지 여부를 판단하는 모니터링부;를 포함한다.
제안되는 바와 같은 웨이퍼 검사 장치에 의해서, 청정하게 유지되어야 할 측정부 내부가 팬의 고장에 따라 미세 입자들이 웨이퍼 표면에 부착되는 경우를 줄일 수 있다. 즉, 팬의 고장 여부 또는 팬의 완전하지 않은 동작 상태를 사용자가 빠르게 알 수 있기 때문에, 팬의 수리 또는 교체등의 완전한 동작을 위한 행위가 신속하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
도 1은 웨이퍼 표면을 검사하는 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치의 압력 측정부와 모니터링부의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치에서 측정부 내부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치의 제어 회로도를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 실시예의 모니터링부의 일례를 보여주는 도면이다.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 2는 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치의 각 구성요소를 보여주기 위한 도면이고, 도 3은 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
먼저, 도 2를 참조하여 웨이퍼 검사 장치의 구성을 살펴보면, 클렌에어의 공급과 배출이 이루어지면서 웨이퍼 표면 검사를 위한 웨이퍼 검사박스(200)가 제공되고, 상기 웨이퍼 검사박스(200) 내에 위치하는 측정부(210)에는 웨이퍼가 수용된다.
또한, 상기 웨이퍼 검사박스(200) 상측에는 외부의 클린에어를 빨아들이는 적어도 하나 이상의 팬이 구비된 에어 공급부(220)가 배치된다. 그리고, 상기 웨이퍼 검사박스(200) 내에는 웨이어가 수용되는 측정부(210)와, 상기 에어 공급부(220)를 통하여 유입되는 클린에어가 측정부(210) 내부로 제공되도록 하는 에어 공급 호스(261,262)가 구비된다. 그리고, 상기 측정부(210) 내의 공기를 외부로 배출하기 위한 에어 배출 호스(271,272) 또한 구비된다.
한편, 상기 측정부(210) 내에는 검사 대상의 웨이퍼가 수용되는데, 웨이퍼는 로봇 암과 같은 이송 수단에 의하여 상기 측정부(210) 내로 로딩되고, 상기 에어 공급부(220) 하측에 마련된 광학부에 의한 레이저 스캔이 이루어진다. 에어 공급부(220) 하측에 구비되는 광학부에는 UV 레이저를 방출하는 광원과, 웨이퍼 표면으로부터 반사된 레이저 빔을 수광하는 수광부가 구비된다.
상기 측정부(210) 내에 웨이퍼가 수용된 상태에서 웨이퍼 표면에 대한 검사가 수행되는 때에는, 제 1 및 제 2 팬(221,222)의 동작으로 외부의 클린에어가 에어 공급부(220) 내로 공급되고, 제 1 및 제 2 에어 공급 호스(261,262)를 통하여 클린에어가 측정부(210) 내부로 공급된다. 그리고, 검사가 진행되는 동안, 측정부(210) 내의 클린에어가 제 1 및 제 2 에어 배출 호스(271,272)를 통하여 외부로 빠져나감으로써, 웨이퍼 표면 검사 동안에 클린에어가 지속적으로 공급 및 배출이 이루어진다.
상기 측정부(210)의 내부 구성에 대해서는 도 4를 함께 참조하여 보면, 이송된 웨이퍼가 안착되는 로딩 척(211)과, 상기 로딩 척(211)이 회전하는 때에 상기 로딩 척(211)을 고정 및 지지하기 위한 베이스 척(212)과, 상기 로딩 척(211)이 회전될 수 있도록 회전력을 발생 및 전달하기 위한 척 구동부(213)가 구비된다. 따라서, 측정부(210) 내에 웨이퍼가 수용되고, 웨이퍼 표면에 대한 검사가 시작되면, 상기 로딩 척(211) 및 웨이퍼가 회전되고, 에어 공급부(220) 하측에 마련된 광학부로부터 레이저 빔이 출사되어 웨이퍼 표면에서 반사하게 된다. 이러한 과정을 통하여 웨이퍼 표면의 검사, 예를 들면, 웨이퍼 표면에 존재하는 파티클의 개수를 확인할 수 있다.
상기 웨이퍼 검사박스(200) 상측에 마련되어 측정부(210)측으로 클린에어를 공급하기 위한 에어 공급부(220) 및, 에어 공급부(220)의 내부 압력 변화를 감지하기 위한 수단에 대해서 자세히 살펴본다.
상기 에어 공급부(220)는 적어도 하나 이상의 팬(221,222)이 구비되어, 팬의 동작에 의하여 외부의 클린에어가 에어 공급부(220) 내로 유입된다. 그리고, 에어 공급부(220) 내로 유입된 클린에어는 에어 공급 호스(261,262)를 따라 측정부(210)로 이동하게 된다.
상기 에어 공급부(220)가 외부의 클린에어를 측정부(210)로 공급하기 위하여, 적어도 하나 이상의 팬이 에어 공급부(220) 상측에 마련된다. 본 실시예에서는, 두 개의 팬(221,222)이 에어 공급부(220)에 마련되는 것을 예로 들어 설명하며, 이 경우 상기 에어 공급부(220) 내부는 두 공간으로 구획되며, 각각의 팬을 통하여 공급되는 클린에어는 서로 혼합되지 않은 상태로 에어 공급 호스로 이동된다.
특히, 상기 에어 공급부(220) 내부의 압력을 센싱하기 위하여 압력 측정부(231,232)가 상기 에어 공급부(220)에 마련되며, 상기 압력 측정부는 에어 공급부(220) 내부의 구획된 공간의 내부 압력을 측정하기 위하여 복수개가 구비될 수 있다.
즉, 제 1 팬(221)을 통하여 공급되는 클린에어가 이동하는 에어 공급부(220)의 제 1 공간의 압력을 측정하기 위한 제 1 압력 측정부(231)와, 제 2 팬(222)을 통하여 공급되는 클린에어가 이동하는 에어 공급부(220)의 제 2 공간의 압력을 측정하기 위한 제 2 압력 측정부(232)가 구비될 수 있다.
상기 압력 측정부(231,232)들 각각은 상기 에어 공급부(220) 상측면에 마련될 수 있으며, 에어 공급부(220)의 내부의 압력이 정확히 측정될 수 있도록 압력 측정부(231,232)와 에어 공급부(220) 상부면의 연결 부위는 고무 또는 실리콘 재질로 밀봉될 수 있다.
또한, 상기 압력 측정부(231,232)들 각각은 압력 센서 튜브(241,242)를 통하여 모니터링부(150)와 연결되어 있으며, 상기 모니터링부(150)는 제 1 및 제 2 압력 센서 튜브(241,242)를 통하여 제 1 및 제 2 압력 측정부(231,232)에 의하여 측정된 압력을 사용자에게 표시하고, 기설정된 압력보다 측정된 압력이 더 작은 경우에는 소리 또는 빛으로 사용자에게 경고할 수 있다. 상기 모니터링부(150)는, 도 6에 도시된 예와 같이, 각각의 압력 측정부들에 의하여 측정되는 압력값이 표시되고, 사용자가 팬의 고장으로 판단할 수 있는 기준값(최저 압력값)을 설정할 수 있는 수단이 마련된다. 그리고, 상기 모니터링부(150)는 시끄러운 환경에서도 사용자가 팬의 정상동작 여부를 인지할 수 있도록, 싸이렌과 같이 경고 소리를 발생시킬 수 있는 수단도 포함할 수 있다.
도 3은 본 실시예의 웨이퍼 검사 장치의 구성을 블록도로 표현한 것으로서, 도 6과 같은 모니터링부에 대해서 제어부(120), 사용자 입력부(130), 디스플레이부(140) 및 알림부(150)로 도시되어 있다. 이러한 각각의 기능을 수행하는 구성요소들은 단일의 장치인 모니터링부로 구현될 수 있겠으나, 실시의 변형예에 따라서는 별도의 부재로 구성될 수 있음은 물론이다.
앞서 설명한 바와 같이, 센싱부(110)를 구성하는 제 1 및 제 2 압력 측정부(231,232)에 의하여 에어 공급부(220) 내부 공간의 압력이 각각 측정되고, 제어부(120)는 측정된 압력이 사용자에 의해 미리 설정된 값보다 큰지 여부를 판단하고, 설정된 압력값보다 측정된 압력값이 작은 경우에 알림부(150)에 의한 알림 소리 또는 알림 메시지가 발생되도록 제어한다.
특히, 다양한 환경에서 웨이퍼 검사 장치가 사용될 수 있기 때문에, 사용자가 직접 사용자 입력부(130)를 조작하여 에어 공급부 내의 최소 압력값(기준값)을 설정할 수 있으며, 작업자는 설정된 압력보다 압력이 떨어지게 되면 에어 공급부로 클린에어를 공급하는 팬의 고장으로 간주할 수 있다. 팬의 고장 또는 불완전한 동작에 대한 검사가 신속히 이루어져야하고, 웨이퍼 검사 장치는 보통 시끄러운 환경에 놓여지는 경우가 많으므로 사용자에 대한 정확한 알림이 필요하다. 따라서, 각각의 팬에 대해서 고장 또는 불완전한 동작을 감지할 수 있고, 사용자에게 이러한 정보를 신속히 알릴 수 있게 되어, 웨이퍼 표면 검사시에 웨이퍼가 오히려 감염되는 경우를 줄일 수 있게 된다.
도 5에는 압력 센서 튜브와 연결되어 있는 모니터링부(150)는 안정적인 센싱 및 구동을 위한 제어 회로도가 도시되어 있으며, 에어 공급부(220) 내부의 압력을 측정하기 위한 센싱부(110)에 의해 측정된 신호(압력값)들은 릴레이 소자(503)의 입력신호가 되고, 상기 릴레이 소자(503)로부터 출력되는 신호는 부저와 같은 알림부로 전달된다.
특히, 상기 릴레이 소자(503)는, 예를 들면, 5V 전원 입력시 OFF 상태가 되고, 24V 전원 입력시에는 ON 상태가 되며, 센싱부(110)를 구성하는 복수의 압력 측정부에 의해 측정된 압력값이 기준값보다 작은 경우에 스위칭 트랜지스터(501,502)가 ON된다. 그리고, 스위칭 트랜지스터(501,502)는 센싱부를 구성하는 각각의 압력 측정부와 연결되어 있기 때문에, 압력 측정부 중 어느 하나만이 기준값보다 작은 압력이 센싱되는 경우에도, 릴레이 소자(503)의 입력신호로 전달될 수 있다.
이와 같은 제어 회로도를 통하여, 복수의 압력 측정부들로부터 측정되는 압력값중 어느 하나만이라도 기준값보다 작은 경우에, 릴레이 소자를 통한 알림이 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의해서, 청정하게 유지되어야 할 측정부 내부가 팬의 고장에 따라 미세 입자들이 웨이퍼 표면에 부착되는 경우를 줄일 수 있다. 즉, 팬의 고장 여부 또는 팬의 완전하지 않은 동작 상태를 사용자가 빠르게 알 수 있기 때문에, 팬의 수리 또는 교체등의 완전한 동작을 위한 행위가 신속하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 웨이퍼 표면의 검사를 수행하기 위하여, 내부 공간을 갖는 웨이퍼 검사박스;
    상기 웨이퍼 검사박스 내에 배치되고, 상기 웨이퍼가 수용되는 측정부;
    상기 웨이퍼 검사박스 내로 공기를 공급하기 위한 에어 공급부;
    상기 에어 공급부를 통해 제공되는 공기를 상기 측정부로 안내하기 위한 에어 공급 호스;
    상기 측정부 내로 공급된 공기의 배출로가 되는 에어 배출 호스;
    상기 에어 공급부 내의 압력을 측정하는 압력 측정부; 및
    상기 압력 측정부에 의하여 측정되는 압력값이 기설정된 기준값보다 작은지 여부를 판단하는 모니터링부;를 포함하고,
    상기 모니터링부에는 상기 에어 공급부 내부의 압력을 측정하는 센싱부에 의해 측정된 신호를 입력신호로 설정하는 릴레이 소자가 포함되고,
    상기 릴레이 소자는 상기 센싱부를 구성하는 압력 측정부에 의해 측정된 압력값이 기준값보다 작은 경우 스위칭 트랜지스터를 온시키며, 상기 스위칭 트랜지스터는 상기 센싱부를 구성하는 각각의 압력 측정부와 연결되어 상기 압력 측정부 중 어느 하나가 기준값보다 작은 압력이 센싱되는 경우 상기 릴레이 소자의 입력신호로 전달되는 웨이퍼 검사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어 공급부는 공기의 흡입을 위한 팬을 복수개 포함하고,
    상기 에어 공급부는 상기 팬의 개수에 따라 내부 공간이 구획되는 웨이퍼 검사 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 압력 측정부는 상기 에어 공급부의 각각의 내부 공간의 압력을 측정할 수 있는 개수로 제공되는 웨이퍼 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링부는 상기 기준값을 사용자가 설정할 수 있도록 하는 사용자 입력부와, 사용자에게 소리 또는 메시지를 전달하기 위한 알림부를 포함하는 웨이퍼 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 측정부와 모터링부는 압력 센서 튜브로 각각 연결되고,
    상기 모니터링부의 제어수단은 상기 압력 센서 튜브를 이용하여 상기 압력 측정부의 측정 압력값을 읽어들이고, 기설정된 상기 기준값과 비교하는 웨이퍼 검사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어 공급부의 하측에는 상기 측정부로 광을 조사하고, 반사된 광을 수광하기 위한 광학부가 마련되는 웨이퍼 검사 장치.
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