KR102050960B1 - method for testing particle in peripheral region of wafer - Google Patents

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Abstract

반도체 공정용 패턴 검사 장치로 웨이퍼를 검사할 때 검사 경로를 설정함에 있어서 칩영역에 더하여 블랭크 영역까지 포함시켜 검사를 진행시키는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법 및 장치가 개시된다. 이때, 칩영역에 대해서는 영상을 이용한 비교가 이루어지는 패턴 검사용 프로그램이 적용되고, 블랭크 영역에 대해서는 별도의 파티클 검사용 프로그램이 적용되어 전체 검사를 진행할 수 있으며, 이를 위해 검사 장치 내에는 촬상장치 외에 산란광 감지기가 더 구비되어 감지한 신호의 변화를 통해 파티클을 감지하는 검사를 실시할 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체장치 제조 공정에 있어서, 칩영역 패턴을 검사하는 장비로 블랭크 영역의 파티클 존재를 발견하고 조치할 수 있게 되어 별도의 검사 장비 및 검사 비용 투입 없이도 파티클 불량의 가능성을 낮추고, 반도체 장치 불량율을 낮출 수 있다.Disclosed are a method and an apparatus for inspecting a particle around a semiconductor wafer, characterized in that the inspection is performed by including a blank region in addition to a chip region in setting an inspection path when inspecting a wafer with a pattern inspection apparatus for a semiconductor process. In this case, a pattern inspection program for comparing images is applied to the chip region, and a separate particle inspection program is applied to the blank region, so that the entire inspection can be performed. A detector may be further provided to detect particles by changing the detected signal.
According to the present invention, in the semiconductor device manufacturing process, the equipment for inspecting the chip region pattern enables the detection of and presence of particles in the blank region, thereby reducing the possibility of particle defects without additional inspection equipment and inspection cost, and The device failure rate can be lowered.

Description

반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법{method for testing particle in peripheral region of wafer}Method for testing particle in peripheral region of wafer

본 발명은 반도체장치 제조 과정에서 사용되는 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼의 주변부에 파티클 존재 여부를 검사하기 위한 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method used in a semiconductor device manufacturing process, and more particularly to an inspection apparatus and an inspection method for inspecting the presence of particles in the periphery of the semiconductor wafer.

반도체장치는 반도체 기판상에 반도체, 부도체, 도체로 이루어진 복잡하고 다양한 기능층을 형성하고, 이 층을 이루는 물질막을 패터닝, 이온주입 등의 방법으로 다양하게 가공하여 다수의 회로 소자 및 배선을 형성하여 이루어진다.A semiconductor device forms a complex and diverse functional layer composed of semiconductors, insulators, and conductors on a semiconductor substrate, and variously processes a material film constituting this layer by a method such as patterning and ion implantation to form a plurality of circuit elements and wirings. Is done.

이런 반도체장치의 복잡한 구조를 이루기 위해 반도체 기판은 수많은 물리적, 화학적 공정을 거치게 된다. 이러한 공정 가운데 노광 공정은 좁은 평면에 복잡한 패턴을 형성하여 소자 고집적화를 가능하게 하는 가장 중요한 공정이 되고 있다.In order to achieve such a complicated structure of the semiconductor device, the semiconductor substrate undergoes numerous physical and chemical processes. Among these processes, the exposure process has become the most important process that enables the high integration of devices by forming a complex pattern in a narrow plane.

소자 고집적화를 고도로 진행시키기 위해 더욱더 정밀한 장비가 사용되어야 한다. 또한, 공정 중에 발생하는 파티클은 반도체 장치의 CD(critical dimension)가 점차 줄어들고 디자인 룰이 엄격해지는 고집적화된 반도체 장치 생산에 있어 공정 불량을 발생시키는 가장 큰 문제 가운데 하나이므로 공정 공간은 점차 높은 청정도를 가져야 한다.More precise equipment must be used to advance device high integration. In addition, the particles generated during the process are one of the biggest problems that cause process defects in the production of highly integrated semiconductor devices in which the CD (critical dimension) of the semiconductor device is gradually reduced and the design rules are strict. do.

웨이퍼의 패턴 영역에 파티클이 놓인 경우, 파티클은 공정막 형성을 방해하거나, 에칭을 방해하는 등의 직접적인 문제를 일으켜 파티클이 부착된 부분의 소자나 회로 패턴 정상 형성을 불가능하게 한다. 즉, 파티클이 부착된 부분에서 만들어진 반도체 장치는 불량이 되어 공정 수율을 저하시키게 된다.When particles are placed in the pattern region of the wafer, the particles directly cause problems such as impeding the process film formation or etching, thereby making it impossible to form a device or circuit pattern on the part where the particles are attached. That is, the semiconductor device made at the portion where the particles are attached becomes defective and lowers the process yield.

한편으로, 패턴 영역이 아닌 곳에 파티클이 있는 경우에도 문제가 될 수 있다. 반도체 장비가 보다 정밀해지고 반도체 장치가 고집적화 되면서 공정 조건의 조그만 변화도 웨이퍼 전체에 혹은 부분적으로 해당 반도체 장치에 불량을 초래할 수 있다. On the other hand, there may be a problem even if the particles are located in the non-pattern area. As semiconductor equipment becomes more precise and semiconductor devices become more integrated, even small changes in process conditions can cause defects in the semiconductor device as a whole or in part.

가령, 웨이퍼 뒷면에 파티클이 부착된 경우, 노광 장비의 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼가 적재될 때 웨이퍼면의 레벨(LEVEL)을 다르게 하여 부분적으로 노광 심도, 포커스에 문제를 일으킬 수 있다. 에칭 공정에서 웨이퍼 뒤쪽에 파티클이 부착되면 정전척이나 진공척이 웨이퍼를 안정적으로 파지할 수 없도록 만들며, 백사이드 헬륨 등의 정상적 작용이 방해되어 부분적으로 식각 정도가 달라질 수 있다. 이런 문제들은 심각한 문제들이며, 공정 수율과 공정 소요 시간에 큰 영향 요인이 된다.For example, when particles are attached to the back surface of the wafer, when the wafer is loaded on the wafer stage of the exposure apparatus, the level LEVEL of the wafer surface may be changed, thereby partially causing an exposure depth and a focus problem. Particles attached to the back of the wafer during the etching process prevent the electrostatic chuck or vacuum chuck from holding the wafer stably, and the normal operation of the backside helium, etc. may be prevented, thereby partially changing the degree of etching. These are serious issues and are a major contributor to process yield and process turnaround.

또한, 웨이퍼 전면이지만 패턴 영역이 아닌 부분에 파티클이 있는 경우에도 이런 파티클이 후속 공정에서 전면 패턴 영역으로 이동하여 패턴 영역에서 문제를 일으킬 수 있다. In addition, even if there are particles in the front part of the wafer but not in the pattern area, the particles may move to the front pattern area in a subsequent process to cause problems in the pattern area.

이런 문제를 막기 위해서는 웨이퍼 전체에 대한 전수검사가 이루어져야 하고, 후속 공정의 진행 전에 검사가 행해져야 한다. To avoid this problem, a full inspection of the entire wafer must be performed and inspections must be conducted before proceeding with subsequent processes.

기존의 웨이퍼 검사 장비는, 검사 경로의 관점에서 볼 때, 통상의 스탭퍼나 스캐너와 같이 웨이퍼 평면의 패턴 영역(칩 영역)에 대해 가령 웨이퍼 가장 위쪽에서는 x방향으로 가면서 웨이퍼 검사를 하고, y방향으로 한 스탭 이동한 후에는 -x방향으로 가면서 검사를 하고, 다시 y방향으로 한 스탭 이동하여 x방향으로 진행하면서 이런 방식을 반복하여 웨이퍼의 가장 아래쪽까지 패턴 불량 여부를 검사하는 패턴 검사 장비로서, 대상 영역의 영상을 획득하여 비교하는 방식으로 검사는 하는 것이 통상적이다.Conventional wafer inspection equipment, in view of the inspection path, performs wafer inspection while going in the x direction at the top of the wafer, for example, on the pattern area (chip area) of the wafer plane like a normal stepper or scanner. It is a pattern inspection equipment that inspects whether the pattern is bad to the bottom of the wafer by repeating this method by moving one step in the y direction and moving in the x direction again after moving one step. Inspection is typically done by obtaining and comparing images of the area.

도1은 이러한 영상을 이용하여 웨이퍼를 검사하는 장비의 한 예에 대한 개략적 구성을 나타내는 구성 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a schematic configuration of an example of a device for inspecting a wafer using such an image.

이런 장비에 따르면, 검사 대상인 반도체 장치가 형성되어 있는 웨이퍼(100)가 테이블(웨이퍼 스테이지:120)에 안착된다. 테이블은 3축 방향으로 혹은 평면 내에서 이동 가능할 수 있다. 통상의 백색 평면광에 대해 웨이퍼와 초점 거리만큼 이격된 대물 광학계(대물렌즈: 130)가 웨이퍼(100)와 대향하여 있고, 대물 광학계(130)와 대물 광학계와 웨이퍼가 마주보는 방향으로 연장선상에 대물 광학계와 이격된 결상 광학계(결상렌즈:140), 촬상부(150), 즉 촬상소자가 차례로 위치한다. 촬상소자로는 통상과 같은 CCD(charge coupled device) 혹은 CMOS(complimentary metal oxide semiconductor) 촬상소자를 이용할 수 있다. 결상 광학계도 결상 광학계의 백색 평면파에 대해 초점거리만큼 촬상소자와 이격되어 있다.According to such equipment, the wafer 100 on which the semiconductor device to be inspected is formed is seated on the table (wafer stage 120). The table may be movable in three axes or in a plane. The objective optical system (objective lens 130) spaced apart from the wafer by the focal length with respect to the normal white plane light is opposed to the wafer 100, and the objective optical system 130 and the objective optical system and the wafer face each other in an extension line in a direction facing each other. The imaging optical system (imaging lens 140), which is spaced apart from the objective optical system, and the imaging unit 150, that is, the imaging device, are sequentially located. As the imaging device, a charge charged device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) imaging device may be used. The imaging optical system is also spaced apart from the image pickup device by a focal length with respect to the white plane wave of the imaging optical system.

대물 광학계와 결상 광학계 사이에 빔 스플리터(beam splitter: 161)가 위치하고, 광원(111), 광원의 빛을 대물 광학계나 웨이퍼로 전달하기 위해 그 경로 상에 위치하는 광원 렌즈(113)를 구비하는 조명광학계(110)도 구비된다. 광원의 구동과 웨이퍼가 놓이는 테이블의 구동, 촬상부의 동작과 그 연관 관계는 기존 기술을 통해 잘 알려진 부분이며 필요에 맞게 변형될 수 있다.A beam splitter 161 is positioned between the objective optical system and the imaging optical system, and includes a light source 111 and a light source lens 113 positioned on a path to transmit light of the light source to the objective optical system or the wafer. The optical system 110 is also provided. The driving of the light source, the driving of the table on which the wafer is placed, the operation of the imaging unit, and the relations thereof are well known through the existing technology and may be modified as necessary.

조명 광학계(110)를 나온 광빔(light beam)이 빔 스플리터(161)에 입사하면 일부가 반사되어 대물 광학계(130)를 통해 웨이퍼(100) 표면을 비추고, 웨이퍼 표면에서 반사 및 산란된 광은 다시 대물 광학계(130), 빔 스플리터(161), 미러(135), 결상 광학계(140)를 통해 촬상부(150)에 이르게 된다.When a light beam exiting the illumination optical system 110 enters the beam splitter 161, a portion of the light beam is reflected to reflect the surface of the wafer 100 through the objective optical system 130, and the light reflected and scattered from the wafer surface is again reflected. The imaging unit 150 is reached through the objective optical system 130, the beam splitter 161, the mirror 135, and the imaging optical system 140.

조명 광학계를 나온 광빔은 작은 폭의 일정 길이를 가지는 선형 광빔이나 원형이나 사각형 형태의 영역을 비추도록 이루어진 광빔일 수 있으며, 조명 광학계의 광원(light source)은 레이저나 기타 단일 파장 조명, 일반 백색광원일 수 있다. The light beam exiting the illumination optics may be a linear light beam having a small width or a light beam configured to illuminate a circular or rectangular region, and the light source of the illumination optics may be a laser or other single wavelength illumination or a general white light source. Can be.

패턴 검사 장비의 다른 예에서는 광원이 별도의 렌즈 배열을 통하지 않고 웨이퍼 전체를 비출 수도 있고, 일정한 짧은 시간만 웨이퍼를 비추어 해당 샷에 획득되는 이미지의 범위를 한정할 수 있다.In another example of the pattern inspection equipment, the light source may illuminate the entire wafer without passing through a separate lens array, or may limit the range of the image acquired in the shot by illuminating the wafer for only a short time.

이러한 패턴 검사 장비 외에 패턴이 형성되지 않은 웨이퍼에서 표면 결함이 있거나 파티클이 있는 지를 검사하는 파티클 검사 장비도 사용된다. 이런 파티클 검사 장비는 종래의 오디오 데크 장비에서 원형의 레코드 판은 회전 동작을 하고 카트리지의 핀은 레코드 판의 주변부에서 중심쪽으로 미세하게 이동하면서 핀이 레코드 판의 전체 면을 쓸고 지나갈 때 그리는 경로와 같은 경로로 웨이퍼의 전체 면을 스캔하면서 검사하게 되고, 파티클이 있거나 결함이 있는 웨이퍼 영역은 검사장치의 수신부에서 검출한 신호를 디스플레이로 나타내면 진폭이 다른 영역에 비해 두드러진 피크 형태를 이루게 된다.In addition to these pattern inspection equipment, particle inspection equipment is also used to check for surface defects or particles on unpatterned wafers. This particle inspection device is similar to the path that a circular record plate rotates in conventional audio deck equipment, and the pin of the cartridge moves finely from the periphery of the record plate toward the center, drawing the pin as it sweeps across the entire face of the record plate. The path is inspected by scanning the entire surface of the wafer, and the wafered or defective wafer area is in the form of a distinctive peak when compared to the areas of different amplitudes when the signal detected by the receiver of the inspection apparatus is displayed on the display.

도2는 이러한 파티클 검사 장비를 개략적으로 나타내는 구성 개념도이다. 웨이퍼(100) 위쪽의 레이저(210)는 회전하는 웨이퍼 표면에 레이저빔을 조사하면서 주변부에서 중심을 향하여 방사방향(radial direction)으로 이동하게 되다. 이런 방식으로 웨이퍼(100) 전체 표면에 레이저빔을 조사할 때 파티클이나 결정결함이 있는 곳에서는 레이저빔이 산란되어 주변의 산란광 감지기(detector: 250))가 산란광을 감지하게 된다. 그 감지 시간을 정확히 알면 웨이퍼(100) 회전속도와 레이저(210) 이동속도를 통해 웨이퍼 상의 파티클 위치도 파악할 수 있다. Fig. 2 is a schematic conceptual diagram showing such particle inspection equipment. The laser 210 above the wafer 100 moves in a radial direction from the periphery toward the center while irradiating a laser beam on the rotating wafer surface. In this way, when the laser beam is irradiated on the entire surface of the wafer 100, the laser beam is scattered where there are particles or crystal defects so that the scattered light detector 250 detects the scattered light. If the detection time is accurately known, the particle position on the wafer may be determined through the rotation speed of the wafer 100 and the moving speed of the laser 210.

도3은 공정 웨이퍼의 전면(앞면)을 나타내는 예시도이다.3 is an exemplary view showing a front surface (front surface) of a process wafer.

웨이퍼(100)는 패턴이 형성되는 칩영역(15)과, 패턴이 없고 공정 장비가 웨이퍼를 파지할 때 많이 닿게 되는 에지영역(11)을 가진다. 통상의 공정 웨이퍼 검사는 패턴 검사 장비를 이용하여 칩영역(15)에 대해서 패턴이 이상 없이 이루어지고 있는가를 검사하게 된다. 그런데, 소자 고집적화에 따른 디자인 룰이 감소하면서 파티클 방지에도 더 많은 예방 대책이 요구되고, 이런 요구에 따라 통상의 패턴 검사 장비에 의한 검사 외에 에지영역(11)에 대한 파티클 검사 장비의 검사가 추가로 이루어지게 된다. The wafer 100 has a chip region 15 in which a pattern is formed and an edge region 11 in which there is no pattern and touches a lot when the process equipment grips the wafer. In the normal process wafer inspection, the pattern inspection equipment is used to inspect whether the chip region 15 is properly patterned. However, as the design rule according to the high integration of the device is reduced, more preventive measures are required to prevent particles, and in addition to the inspection by the conventional pattern inspection equipment, the inspection of the particle inspection equipment for the edge region 11 is additionally required. Will be done.

공정 웨이퍼의 주변부 가운데 장비가 웨이퍼를 파지하기 위한 에지영역(11)에 대해서는, 웨이퍼를 필요한 공정 단계마다 에지 클리닝을 실시하여 일정 폭으로 공정에서 형성되는 다양한 물질막을 연마하거나 클리닝하여 공정 과정에서의 파티클의 발생을 막고 있다. 따라서, 이 부분은 매끈한 표면 상태를 유지하여 파티클 검사 장비에 의한 검사가 가능하게 된다.In the edge region 11 for the equipment to hold the wafer in the peripheral portion of the process wafer, the wafer is subjected to edge cleaning at each required process step to polish or clean various material films formed in the process with a predetermined width, thereby generating particles in the process. To prevent the occurrence of. Therefore, this part maintains a smooth surface state, and inspection by the particle inspection equipment is possible.

그러나, 도3의 검게 표시된 매개영역 혹은 블랭크 영역(blank area : 13)은 웨이퍼 주변부에 있으면서 패턴이 형성되지 않아 칩영역(15)에 속하지 않고, 에지영역(11)에도 속하지 않아 이 부분에 대해서는 패턴 검사나 파티클 검사가 이루어지지 않는다. 즉, 한편으로는 패턴이 형성되지 않으므로 패턴 검사 장비에 의한 검사가 무의미하다고 여겨져 검사 영역에서 배제된다. 다른 한편으로는, 기존의 파티클 검사 장비에 의하면 웨이퍼가 회전되면서 검사 경로가 패턴 영역과 패턴이 아닌 영역을 번갈아 지나게 되므로 이런 상황에서는 장비 디스플레이에 나타나는 진폭 변화나 피크가 칩영역 내의 패턴에 의한 것인지 파티클에 의한 것이지 구분할 수 없게 되므로 파티클 검사 장비에 의한 검사도 이루어지지 않게 된다.However, the black region or blank region 13 shown in FIG. 3 does not belong to the chip region 15 because the pattern is not formed at the periphery of the wafer and does not belong to the edge region 11, so that the pattern is not included in the pattern region. No inspection or particle inspection is done. That is, on the one hand, since no pattern is formed, the inspection by the pattern inspection equipment is considered meaningless and is excluded from the inspection area. On the other hand, according to the existing particle inspection equipment, as the wafer is rotated, the inspection path alternates between the pattern region and the non-pattern region, so in such a situation, whether the amplitude change or peak appearing on the equipment display is caused by a pattern in the chip region. It is due to the inseparable from the particle inspection equipment is not even made.

그러나 이런 블랭크 영역(13)은 에지영역(11)의 바로 내측에 있어서 적층되는 공정막의 가장 주변부를 이루고 있고, 에지 클리닝 과정에서 발생한 파티클이 쉽게 전이되는 곳이라 파티클이 존재할 가능성이 큰 영역이며, 이 부분의 파티클은 후속 공정에서 앞서 언급된 파티클에 의한 여러 공정 불량을 발생시킬 수 있으므로 문제가 된다. However, this blank area 13 forms the most periphery of the process film to be stacked just inside the edge area 11 and is a region where particles are likely to exist because particles generated during the edge cleaning process are easily transferred. Particles are a problem since subsequent processes can cause various process failures by the aforementioned particles.

따라서, 이런 웨이퍼의 블랭크 영역에 대한 파티클 검사를 위한 방법이나 장비가 강구될 필요가 있다.Thus, methods or equipment for particle inspection of blank areas of such wafers need to be devised.

미국특허 4,731,855U.S. Patent 4,731,855 미국특허 5,076,692U.S. Patent 5,076,692

본 발명은 상술한 바와 같은 웨이퍼 블랭크 영역의 파티클 발생의 문제를 경감 혹은 해소하기 위한 것으로,The present invention is to alleviate or eliminate the problem of particle generation in the wafer blank area as described above,

반도체장치 제조 공정에 있어서, 블랭크 영역의 파티클 존재를 발견하고 조치할 수 있도록 하는 검사 방법 및 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inspection method and an inspection apparatus that enable the detection and action of particles in a blank region.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 The method of the present invention for achieving the above object

반도체 공정용 패턴 검사 장치로 웨이퍼를 검사할 때 검사 경로를 설정함에 있어서 칩영역에 더하여 블랭크 영역까지 포함시켜 검사를 진행시키는 것을 특징으로 한다. In setting the inspection path when inspecting the wafer with the pattern inspection apparatus for semiconductor processing, the inspection is performed by including the blank region in addition to the chip region.

본 발명 방법에서 패턴 검사 장치로 검사를 할 때, 칩영역에 대해서는 기존의 영상을 이용한 비교가 이루어지는 패턴 검사용 프로그램을 적용하고, 블랭크 영역에 대해서는 상기 패턴 검사용 프로그램과 차별화된 파티클 검사용 프로그램을 적용시켜 전체 검사를 진행할 수 있다.In the method of the present invention, when inspecting by the pattern inspection apparatus, a pattern inspection program in which a comparison using an existing image is performed is applied to a chip region, and a particle inspection program differentiated from the pattern inspection program is applied to a blank region. Can be applied to proceed with the full inspection.

본 발명에서 칩영역에 대해서는 장비 내의 촬상장치에 의해 획득된 영상을 이용하여 검사를 실시하고, 블랭크 영역에 대해서는 웨이퍼 주변의 산란광 감지기가 감지한 신호의 변화를 통해 파티클을 감지하는 검사를 실시할 수 있다.In the present invention, the chip area may be inspected using an image acquired by an imaging device in the equipment, and the blank area may be inspected to detect particles through a change in a signal detected by a scattered light detector around the wafer. have.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 검사 장치는 통상의 패턴 검사 장치의 구성에 웨이퍼 표면의 산란광을 감지하여 그 산란광이 두드러지게 감지된 웨이퍼 특정 영역에 파티클이 위치함을 판별하는 산란광 감지기를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The inspection apparatus of the present invention for achieving the above object is further provided with a scattered light detector for detecting the scattered light on the surface of the wafer in the configuration of a conventional pattern inspection device to determine that the particles are located in the wafer specific region where the scattered light is prominently detected Characterized in that made.

본 발명 장치에서 산란광을 발생시키는 광원은 칩영역의 검사에서 촬상을 위한 광원으로 사용되는 것과 동일한 광원이거나, 혹은 별개의 광원이 사용될 수 있다.The light source for generating scattered light in the apparatus of the present invention may be the same light source used as the light source for imaging in the inspection of the chip region, or a separate light source may be used.

본 발명에 따르면, 반도체장치 제조 공정에 있어서, 칩영역 패턴을 검사하는 장비로 블랭크 영역의 파티클 존재를 발견하고 조치할 수 있게 되어 별도의 검사 장비 및 검사 비용 투입 없이도 파티클 불량의 가능성을 낮추고, 반도체 장치 불량율을 낮출 수 있다.According to the present invention, in the semiconductor device manufacturing process, the equipment for inspecting the chip region pattern enables the detection of and presence of particles in the blank region, thereby reducing the possibility of particle defects without additional inspection equipment and inspection cost, and The device failure rate can be lowered.

도1은 기존의 공정 웨이퍼 패턴 검사 장치의 일 예에 대한 구성 개념도,
도2는 기존의 베어 웨이퍼(bare wafer) 표면의 결함이나 파티클 존재 여부를 검사하는 파티클 검사 장치의 일 예에 대한 구성 개념도,
도3은 반도체 웨이퍼의 표면을 에지영역, 칩영역 및 블랭크 영역으로 구분하여 나타낸 평면도,
도4는 본 발명의 일 실시예를 이루는 공정 웨이퍼 패턴 검사 장치가 블랭크 영역 내의 파티클을 탐지하는 방법을 개념적으로 나타내는 구성 개념도,
도5는 본 발명의 일 실시예를 이루는 방법에 의해 웨이퍼에 대한 검사를 위한 광빔 스캐닝이 이루어지는 경로를 나타내는 평면도이다.1 is a conceptual view illustrating an example of a conventional process wafer pattern inspection apparatus;
FIG. 2 is a configuration conceptual diagram of an example of a particle inspection apparatus that inspects a defect or particle existence on a surface of an existing bare wafer; FIG.
3 is a plan view showing the surface of a semiconductor wafer divided into an edge region, a chip region, and a blank region;
4 is a conceptual view illustrating a method conceptually detecting a particle in a blank area by a process wafer pattern inspecting apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a plan view showing a path through which light beam scanning is performed for inspection of a wafer by a method of forming an embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도4는 본 발명의 일 실시예의 방법을 실시하기 위해 하는 광 조사 형태를 나타내는 개념도이다.4 is a conceptual diagram showing a light irradiation form for carrying out the method of an embodiment of the present invention.

이 실시예의 방법을 구현하기 위한 장치를 먼저 고려하면, 기본적으로 패턴 검사 장치는 도1과 같은 패턴 검사 장치의 구성을 가진다. 즉, 공정 진행중인 반도체 장치 패턴이 형성되어 있는 웨이퍼(100)가 놓이는 테이블(웨이퍼 스테이지:120), 대물 광학계(대물렌즈: 130), 결상 광학계(결상렌즈:140), 촬상부(150)가 구비되고, 대물 광학계와 결상 광학계 사이에 빔 스플리터(beam splitter: 161)가 위치하고, 광원과 이 광원의 빛을 대물 광학계나 웨이퍼로 전달하기 위해 그 경로 상에 위치하는 광원 렌즈를 구비하는 조명 광학계(110)도 구비된다. Considering the apparatus for implementing the method of this embodiment first, the pattern inspection apparatus basically has the configuration of the pattern inspection apparatus as shown in FIG. That is, the table (wafer stage: 120), the objective optical system (objective lens: 130), the imaging optical system (imaging lens: 140), and the imaging unit 150, on which the wafer 100 on which the semiconductor device pattern in process is formed, are placed are provided. And a beam splitter 161 located between the objective optical system and the imaging optical system, the illumination optical system 110 having a light source and a light source lens positioned on a path for transferring the light of the light source to the objective optical system or the wafer. ) Is also provided.

그리고 이들 요소의 상호 위치나, 스테이지의 동작 조절, 조명광의 조절, 촬상부의 촬상소자가 얻은 신호의 처리를 통한 패턴 화상 획득은 통상 각 요소들과 연결된 콘트롤러 혹은 컴퓨터장치(190)의 하드웨어와 소프트웨어를 통해 이루어질 수 있고, 사용자는 컴퓨터장치(190)를 통해 필요한 수치를 설정, 입력하여 요소들을 조절할 수 있다. In addition, the pattern image acquisition through the mutual position of these elements, the operation of the stage, the adjustment of the illumination light, and the processing of the signals obtained by the image pickup device of the imaging unit usually requires the hardware and software of the controller or computer device 190 connected to each element. In this case, the user may set and input necessary values through the computer device 190 to adjust the elements.

단, 여기서는 도1의 구성과 달리 촬상부(150) 외에도 웨이퍼에서 산란된 광을 감지하기 위하여 통상 웨이퍼 측방에 하나 이상 형성되는 산란광 감지기(250)가 감지장치로서 더 구비된다. 물론, 산란광 감지기(250)의 신호는 실시간으로 컴퓨터장치(190)로 전달되어 처리될 수 있다. However, unlike the configuration of FIG. 1, in addition to the image pickup unit 150, a scattered light detector 250, which is usually formed on at least one side of the wafer in order to sense light scattered from the wafer, is further provided as a detection device. Of course, the signal of the scattered light detector 250 may be transmitted to the computer device 190 in real time for processing.

광원은 대상물체인 웨이퍼(100)에 일정한 길이 및 이 길이에 비해 매우 작은 폭을 가진 라인빔 형태로 광빔을 조사하게 된다. 웨이퍼의 행방향, 라인빔의 폭방향으로 라인빔은 웨이퍼를 스캔하면서 검사를 실시하고, 해당 행에 대한 스캔이 완료되면 웨이퍼의 종방향으로 한단계 이동하여 다음 행에 대해 역방향으로 스캔을 실시하게 되고, 이런 스캔은 실제로는 웨이퍼가 놓이는 테이블(웨이퍼 스테이지: 120)의 이동에 의해 이루어질 수 있다. The light source irradiates the light beam in the form of a line beam having a predetermined length and a very small width compared to the length of the target object wafer 100. The line beam is inspected while scanning the wafer in the row direction of the wafer and the width direction of the line beam. When the scanning of the row is completed, the line beam is moved one step in the longitudinal direction of the wafer to scan the next row in the reverse direction. This scan can actually be done by the movement of the table (wafer stage 120) on which the wafer is placed.

이런 방식을 반복하면서 도5에 도시된 것과 같이 웨이퍼의 가장 위쪽 행에서 가장 아래쪽 행까지 스캔을 진행하게 된다. 이런 패턴은 종래의 스탭퍼나 스캐너에서 일반적으로 이루어지는 것이지만 종래에 비해 블랭크 영역이 스캔 경로 상에 포함되어 있다는 점에서 차이가 있다. Repeating this manner, the scan is performed from the top row to the bottom row of the wafer as shown in FIG. This pattern is generally done in a conventional stepper or scanner, but differs in that the blank area is included on the scan path as compared to the prior art.

즉, 본 실시예의 방법에서는 웨이퍼 평면의 x축 방향(행방향) 및 y축 방향(종방향)으로의 이동의 조합을 통해 검사를 실시하되, 칩영역 및 이 칩영역에 연속되어 위치하는 블랭크 영역을 함께 스캔하게 된다. That is, in the method of the present embodiment, inspection is performed through a combination of movements in the x-axis direction (row direction) and y-axis direction (longitudinal direction) of the wafer plane, but the chip area and the blank area continuously located in the chip area. Will be scanned together.

이런 이동 동작을 위해 웨이퍼가 놓인 스테이지의 x축 및 y축 방향 이동 범위를 조절하도록 장비 컨트롤 컴퓨터의 프로그램 입력사항을 조절하게 된다. For this movement, the program inputs on the machine control computer are adjusted to adjust the range of movement in the x- and y-axis directions of the stage on which the wafer is placed.

이 라인빔은 칩영역에서는 촬상소자가 영상을 획득하기 위한 광원으로 사용된다. 이 라인빔이 웨이퍼의 블랭크 영역을 지날 때에는 검사장비에서 촬상소자가 획득한 영상은 무시되고, 이 검사 장비에 구비되어 웨이퍼의 주변 측방에서 산란광을 감지하는 감지기의 감지신호가 파티클을 의미하는 급격한 피크치를 가지는지를 확인하게 된다. 필요한 경우, 산란광이 피크 형태로 감지된 시점과 그 시점에서의 라인빔이 조사된 웨이퍼의 위치를 계산하여 파티클의 위치를 파악할 수 있다.This line beam is used as a light source for the image pickup device to acquire an image in the chip region. When the line beam passes through the blank area of the wafer, the image acquired by the image pickup device is ignored in the inspection equipment, and the peak signal of the detector, which is provided in the inspection equipment and detects scattered light from the peripheral side of the wafer, means a particle. Check if you have If necessary, the position of the particle can be determined by calculating the time when the scattered light is detected in the form of a peak and the position of the wafer to which the line beam is irradiated at that time.

파티클이 검출된 경우, 해당 웨이퍼에 대해서는 세정이나 기타 필요한 리웍(rework)을 할 수 있고, 다수 파티클이 다수 웨이퍼에서 발견되는 경우, 그 원인 조사 및 공정 불량을 첵크할 수도 있다. If a particle is detected, the wafer may be cleaned or other necessary rework, and if a large number of particles are found on the plurality of wafers, the cause may be checked and process defects may be checked.

이상에서는 한 종류의 라인빔 혹은 한 종류의 광원으로 웨이퍼의 칩영역과 블랭크 영역을 동시에 스캔하면서 칩영역에 대해서는 촬상소자를 통한 영상으로 검사를 실시하고, 블랭크 영역에 대해서는 산란광 감지기를 통한 산란광 신호를 바탕으로 검사를 실시하는 경우를 설명하였지만, 블랭크 영역의 파티클 검사는 이런 방식에만 한정되는 것은 아니다.In the above description, the chip area and the blank area of the wafer are simultaneously scanned with one type of line beam or one type of light source, and the chip area is inspected by an image through an image pickup device, and the scattered light signal is transmitted through the scattered light detector for the blank area. Although the case of performing the inspection on the basis of the above, the particle inspection of the blank area is not limited to this method.

가령, 블랭크 영역에 대해서도 촬상소자를 통해 해당 영역 이미지를 얻고, 파티클이 검출되지 않은 해당 영역 표준 이미지와 획득한 이미지를 비교하는 방식으로 해당 영역에 대한 파티클 존재 여부를 검사할 수도 있다. 이런 경우, 블랭크 영역의 파티클 검사를 위한 별도의 광원이나 감지기 없이 패턴 검사 장비의 구성이 그대로 사용될 수 있다. 단, 블랭크 영역의 특성상 파티클 존재가 영상을 통해 뚜렷하게 두각되지 않을 수도 있다. For example, the blank region may be obtained through the image pickup device, and the particle existence of the region may be checked by comparing the acquired region image with the region standard image in which particles are not detected. In this case, the configuration of the pattern inspection equipment may be used without a separate light source or detector for particle inspection of the blank area. However, due to the nature of the blank area, the particle presence may not be prominent through the image.

광원으로 촬상소자의 영상 획득을 위한 광원과 파티클 검출을 위한 광원을 별도로 구비하여 별도 방법으로 웨이퍼의 검사 영역에 조사하여 촬상소자와 산란광 감지기가 별도의 광원의 반사광을 검출하도록 하는 것도 가능하다. 이런 경우, 조명계를 이중으로 구성하게 되므로 장비 전체의 구성이 다소 복잡하고 번거로울 수 있고, 두 광원의 광이 서로 영향을 주는 것을 방지하기 위해 촬상소자와 산란광 감지기를 해당 광원에 특화된 것을 사용할 수 있다.As a light source, a light source for acquiring an image of the image pickup device and a light source for particle detection may be separately provided to be irradiated to the inspection region of the wafer so that the image pickup device and the scattered light detector detect the reflected light of the separate light source. In this case, since the illumination system is doubled, the overall configuration of the equipment may be somewhat complicated and cumbersome, and in order to prevent the light of the two light sources from affecting each other, an imaging device and a scattered light detector may be used for the light source.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. In the above, the present invention has been described through limited embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations from such descriptions. will be. Accordingly, the invention idea should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will fall within the scope of the invention idea.

11: 에지(edge)영역 13: 블랭크 영역(blank area)
15: 칩(chip)영역 100: 웨이퍼(wafer)
110: 조명 광학계 120: 테이블(웨이퍼 스테이지)
130: 대물 광학계 140: 결상 광학계
150: 촬상부 161: 빔 스플리터
190: 컴퓨터장치 210: 레이저
250: 산란광 감지기(detector) 11: edge area 13: blank area
15: chip area 100: wafer
110: illumination optical system 120: table (wafer stage)
130: objective optical system 140: imaging optical system
150: imaging unit 161: beam splitter
190: computer device 210: laser
250: scattered light detector

Claims (7)

반도체 공정용 패턴 검사 장치로 웨이퍼를 검사함에 있어서,
검사 경로를 설정할 때 상기 검사 경로 내에 상기 웨이퍼의 칩영역과 상기 웨이퍼의 블랭크 영역(blank area)을 함께 포함시켜 한꺼번에 검사를 진행시킴으로써 상기 블랭크 영역에 대한 파티클 존재유무를 확인할 수 있도록 이루어지고,
검사를 진행함에 있어서, 상기 칩영역에 대해서는 영상을 이용한 비교가 이루어지는 패턴 검사용 프로그램을 적용하여 검사를 진행하고,
상기 블랭크 영역에 대해서는 상기 패턴 검사용 프로그램과 차별화된 파티클 검사용 프로그램을 적용시켜 검사를 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법.In inspecting the wafer with a pattern inspection apparatus for semiconductor processing,
When the inspection path is set, the chip area of the wafer and the blank area of the wafer are included together in the inspection path so that inspection can be performed at a time to check whether particles exist in the blank area.
In the inspection, the chip region is inspected by applying a pattern inspection program in which a comparison using an image is performed.
Particle inspection method for the peripheral portion of the semiconductor wafer, characterized in that for the blank area by applying a particle inspection program differentiated from the pattern inspection program for the inspection. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 칩영역에 대한 검사를 진행할 때에는 촬상장치에 의해 획득된 영상을 이용하여 검사를 실시하고,
상기 블랭크 영역에 대한 검사를 진행할 때에는 웨이퍼 주변에 설치된 웨이퍼 표면 산란광 감지기가 감지한 신호의 변화를 통해 파티클을 감지하는 검사를 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법.The method of claim 1,
When the inspection of the chip area is carried out, the inspection is carried out by using the image acquired by the imaging device,
And a particle detection method for detecting particles through a change in a signal detected by a wafer surface scattered light detector installed near the wafer when the blank area is inspected. 제 1 항에 있어서,
상기 칩영역에 대한 검사와 상기 블랭크 영역에 대한 검사를 진행할 때 검사를 위한 상기 웨이퍼를 비추는 광으로서 일정 길이 및 상기 길이에 비해 짧은 일정 폭을 가진 라인빔을 상기 라인빔의 폭방향으로 스캔하면서 사용하여 검사를 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사방법.The method of claim 1,
As the light illuminating the wafer for inspection when the inspection of the chip area and the blank area is performed, a line beam having a predetermined length and a predetermined width shorter than the length is used while scanning in the width direction of the line beam. Particle inspection method of the peripheral portion of the semiconductor wafer, characterized in that for performing the inspection. 제 1 항에 있어서,
상기 칩영역에 대한 검사를 진행할 때 촬상을 위한 광원과 상기 블랭크 영역에 대한 검사를 진행할 때 산란광 검출을 위한 광원으로 서로 다른 광원을 사용함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 주변부 파티클 검사 방법. The method of claim 1,
The method of inspecting particles around the semiconductor wafer according to claim 1, wherein different light sources are used as light sources for imaging and light sources for detecting scattered light when the blank region is inspected. 삭제delete
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