KR102160170B1 - 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예는 스테이지(stage) 상에 웨이퍼를 배치하고 회전시키는 단계; 상기 회전 중인 웨이퍼의 표면의 중앙의 제1 영역, 상기 제1 영역 및 하기의 제3 영역 사이의 제2 영역, 및 가장 자리의 제3 영역에 레이저를 조사하는 단계; 및 상기 웨이퍼의 제1 영역 내지 제3 영역에서 반사되는 레이저를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력보다 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력이 크고, 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력보다 상기 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력이 큰 웨이퍼 표면의 파티클(particle) 측정 방법을 제공한다.

Description

웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING PARTICLE ON SURFACE OF WAFER}
실시예는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 웨이퍼 표면 상에 위치하는 수 마이크로 미터(㎛)이하의 크기의 미세 파티클(particle)을 측정할 수 있는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 등의 전자 부품이나 태양 전지를 생산하기 위한 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)는, 쵸크랄스키(czochralski, CZ) 법 등으로 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킨 후, 일련의 공정을 통하여 제조된다. 그리고, 웨이퍼에 소정의 이온을 주입하고 회로 패턴을 형성하는 등의 공정을 거쳐서 반도체가 제조된다.
반도체 소자의 집적도가 높아지면서 허용되는 웨이퍼 상의 파티클의 개수 및 크기가 점점 엄격하게 제한되고 있다. 종래에는 웨이퍼 표면 상의 스크레치(scratch) 성의 미세 결함이나 파티클(particle) 등을 육안 검사 또는 광학 현미경 또는 파티클 카운터 등을 사용하여 측정하였다.
그러나, 육안 검사 방법은 넓은 파장대를 갖는 할로겐 램프를 광원으로 사용하므로 나노 미터 크기의 파티클의 관측이 불가능한 문제점이 있었다. 또한, 광학 현미경으로 측정하는 방법은 배율이 증가됨에 따라 한 번에 측정할 수 있는 면적이 감소되므로 측정이 어렵고 긴 시간이 필요할 뿐만 아니라 결함의 위치 확인시 재현성이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고, 파티클 카운터(counter) 장비를 이용하는 방법은 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사하고 반사되는 레이저를 검출하여 파티클의 유무와 위치를 측정한다.
그러나, 상술한 파티클 카운터 장비는 다음과 같은 문제점이 있다.
웨이퍼를 스테이지 상에 배치하고 스테이지를 회전시키면, 웨이퍼는 일정한 각속도로 회전하게 된다. 이때, 도 1에서 웨이퍼 표면의 내부를 'a' 영역, 외부를 'b'영역이라 할 때, 'a' 영역의 웨이퍼는 각속도 Wa의 각속도와 Va의 선속도를 가지고, 'b' 영역의 웨이퍼는 각속도 Wb의 각속도와 Vb의 선속도를 가지며, 레이저는 'a' 영역과 'b' 영역에서 각각 La, Lb의 방향으로 이동하며 웨이퍼의 표면에 조사될 수 있다.
이때, 상술한 각속도 Wa와 Wb는 서로 동일하나 선속도 Va와 Vb는 서로 상이하여, 'a' 영역에서의 웨이퍼의 회전 각속도 Va보다 'b'영역에서의 웨이퍼의 회전 각속도 Vb가 더 크다. 따라서, 'a' 영역과 'b' 영역에서 La, Lb 방향으로 이동하는 레이저가 동일한 속도로 이동한다고 할 때, 웨이퍼의 표면의 'a' 영역이 레이저에 노출되는 시간보다 'b' 영역이 레이저에 노출되는 시간이 더 짧을 수 있다.
따라서, 하나의 웨이퍼를 회전시키며 레이저를 표면에 조사하면, 내부의 영역보다 외부의 영역에 레이저가 조사되는 시간이 짧아져서, 외부의 영역에서 파티클의 검출이 더 어려울 수 있다.
실시예는 웨이퍼의 표면의 전 영역에서 파티클이나 결함을 고르게 검출할 수 있는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
실시예는 스테이지(stage) 상에 웨이퍼를 배치하고 회전시키는 단계; 상기 회전 중인 웨이퍼의 표면의 중앙의 제1 영역, 상기 제1 영역 및 하기의 제3 영역 사이의 제2 영역, 및 가장 자리의 제3 영역에 레이저를 조사하는 단계; 및 상기 웨이퍼의 제1 영역 내지 제3 영역에서 반사되는 레이저를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력보다 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력이 크고, 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력보다 상기 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력이 큰 웨이퍼 표면의 파티클(particle) 측정 방법을 제공한다.
제1 출력과 상기 제3 출력은 일정하고, 상기 제2 출력은 상기 웨이퍼의 표면의 중심에서 멀어질수록 증가할 수 있다.
제1 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 1/14 내지 1/16의 영역에 위치할 수 있다.
레이저의 제1 출력은, 레이저의 제3 출력의 40% 내지 60%일 수 있다.
제2 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 1/14 내지 1/16으로부터 2/9 내지 4/9까지의 영역에 위치할 수 있다.
레이저의 제2 출력은, 레이저의 제3 출력의 40% 내지 60%부터 100%까지 증가할 수 있다.
제3 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 2/9 내지 4/9의 영역으로부터 상기 웨이퍼의 가장자리까지에 위치할 수 있다.
레이저는 상기 웨이퍼의 표면의 중심으로부터 가장 자리 방향으로 일직선으로 이동하며, 상기 웨이퍼의 표면에 조사될 수 있다.
레이저는 상기 웨이퍼의 표면의 가장 자리 방향로부터 중심 방향으로 일직선으로 이동하며, 상기 웨이퍼의 표면에 조사될 수 있다.
레이저는 제1 출력을 갖는 제1 레이저와 제2 출력을 가지는 제2 레이저 및 제3 출력을 가지는 제3 레이저를 포함하고, 상기 제1 레이저 내지 제3 레이저는 상기 제1 영역 내지 제3 영역에 동시에 조사될 수 있다.
다른 실시예는 웨이퍼가 배치될 스테이지; 상기 스테이지를 회전시키는 제1 구동부; 상기 스테이지에서 회전하는 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사하는 레이저 발생기; 상기 레이저 발생기에서 방출되는 레이저의 출력을 조절하는 제어부; 및 상기 웨이퍼의 표면의 파티클에서 반사 또는 산란된 레이저를 검출하는 레이저 검출기를 포함하고, 상기 회전 중인 웨이퍼의 표면은 중앙의 제1 영역, 상기 제1 영역 및 하기의 제3 영역 사이의 제2 영역, 및 가장 자리의 제3 영역으로 구분되고, 상기 제어부는, 상기 제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력보다 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력이 크고 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력보다 상기 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력이 크도록, 상기 레이저 발생기에서 방출되는 레이저의 출력을 조절하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치를 제공한다.
제어부는, 상기 제1 출력과 상기 제3 출력은 일정하고, 상기 제2 출력은 상기 웨이퍼의 표면의 중심에서 멀어질수록 증가하도록, 상기 레이저의 출력을 조절할 수 있다.
웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치는 레이저가 상기 스테이지에 실장된 웨이퍼 표면의 중심으로부터 가장 자리 방향으로 조사되도록, 상기 레이저 발생기를 일직선으로 이동시키는 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.
웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치는 레이저가 상기 웨이퍼의 표면의 가장 자리 방향로부터 중심 방향으로 일직선으로 이동하며, 상기 레이저 발생기를 일직선으로 이동시키는 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.
레이저 발생기는 제1 출력을 갖는 제1 레이저 발생기와 제2 출력을 가지는 제2 레이저 발생기 및 제3 출력을 가지는 제3 레이저 발생기를 포함하고, 상기 제1 레이저 발생기 내지 제3 레이저 발생기는 상기 제1 영역 내지 제3 영역에 동시에 레이저를 조사할 수 있다.
실시예에 따른 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치 및 방법은, 하나의 레이저 발생기를 사용하고 상기 레이저 발생기를 이동시키며, 웨이퍼의 표면의 외곽 영역에 조사되는 레이저의 출력을 상대적으로 증가시켜서 검출 내지 측정되는 파티클 등의 개수를 증가시켰다.
또한, 복수 개의 레이저 발생기를 사용하고, 웨이퍼 표면의 가장 자리의 영역에 대응하는 레이저 발생기에서 상대적으로 큰 출력의 레이저를 조사하여 검출 내지 측정되는 파티클 등의 개수를 증가시켰다.
또한, 동일한 출력의 레이저를 조사하되 웨이퍼의 표면의 외곽 영역에서 레이저 발생기의 이동 속도를 감소시켜서 웨이퍼의 표면의 외곽 영역에서 레이저가 조사되는 빈도 내지 시간을 증가시켰다.
도 1은 종래의 파티클 카운터 장비의 원리를 나타낸 도면이고,
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2의 스페이지 상의 웨이퍼의 제1 영역 내지 제3 영역을 나타낸 도면이고,
도 4a 내지 도 4c는 웨이퍼의 제1 영역 내지 제3 영역에 레이저가 조사되는 것을 나타낸 도면이고,
도 5a와 도 5b는 비교예와 실시예의 웨이퍼 표면의 파티클 측정 결과를 나타낸 도면이고,
도 6과 도 7은 실시예에 따른 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치 및 방법의 효과를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
실시예에 따른 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치 및 방법은, 특히 실리콘 웨이퍼 표면의 파티클 측정에 사용될 수 있다. 그리고, 실리콘 웨이퍼는 CZ법 등으로 성장된 실리콘 단결정 잉곳의 외주면을 가공하는 연삭 공정, 단결정 실리콘 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 얇게 절단하는 슬라이싱 공정, 원하는 웨이퍼의 두께로 연마하면서 평탄도를 개선하는 래핑 공정(lapping), 웨이퍼 내부의 손상(damage)층 제거를 위한 식각 공정(etching), 표면 경면화 및 평탄도를 향상시키기 위한 폴리싱 공정(polishing)을 진행한 후, 웨이퍼 표면의 오염물질을 제거하기 위하여 후술하는 세정 공정(cleaning)과 산화막 형성 공정 및 급속 열처리(Rapid thermal process) 공정 등을 통하여 제조될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 파티클 측정 장치는, 웨이퍼(wafer)가 배치될 스테이지(10)와, 스테이지(10)를 구동하는 제1 구동부(20)와, 스테이지(10)에서 회전하는 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사하는 레이저 발생기(30)와, 레이저 발생기(30)를 구동하는 제2 구동부(40)와, 레이저 발생기(30)에서 방출되는 레이저의 출력을 조절하는 제어부(50), 및 웨이퍼의 표면의 파티클(particle)에서 반사 또는 산란된 레이저를 검출하는 레이저 검출기(60)를 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 스페이지 상의 웨이퍼의 제1 영역 내지 제3 영역을 나타낸 도면이다. 파티클 등의 검출을 위하여 웨이퍼의 각 영역에 조사되는 레이저의 출력(power)을 다르게 하기 위하여, 웨이퍼의 표면을 중심(center)으로부터의 거리에 따라 제1 영역 내지 제3 영역으로 구분하나, 제1 영역 내지 제3 영역이 물리적으로 다른 특성을 가지지는 않는다.
웨이퍼(wafer)는 일정한 두께를 가지는 원반 형상일 수 있고, 도 3에서는 웨이퍼의 평면을 도시하고 있다. 중심(center)으로부터 일정 반경 이내의 영역을 제1 영역이라 할 수 있고, 웨이퍼의 가장 자리의 영역을 제3 영역이라 할 수 있고, 제1 영역과 제3 영역 사이의 영역을 제2 영역이라고 할 수 있다.
웨이퍼의 반경이 'r0'일 때, 웨이퍼의 제1 영역의 반경은 'r1'일 수 있고, 웨이퍼의 제2 영역은 폭이 'r2'일 수 있으며 웨이퍼의 제3 영역은 폭이 'r3'일 수 있다.
상세하게는 제1 영역은 웨이퍼의 중심(center)으로부터 반경 'r0'의 1/14 내지 1/16의 영역에 위치할 수 있다. 즉, 웨이퍼의 반경 'r0'가 150 밀리미터일 경우, 웨이퍼의 제1 영역의 반경 'r1'은 웨이퍼의 반경 'r0'의 1/14 내지 1/16일 수 있고 예를 들면 10 밀리미터일 수 있다.
그리고, 제2 영역은 제1 영역을 둘러싸고 위치하며, 상세하게는 웨이퍼의 반경 'r0'의 1/14 내지 1/16으로부터 2/9 내지 4/9까지의 영역에 위치할 수 있다. 즉, 웨이퍼의 반경 'r0'가 150 밀리미터일 경우, 웨이퍼의 제2 영역은 상술한 제1 영역의 둘레로부터 반경 'r0'의 2/9 내지 4/9의 영역에 위치할 수 있으며, 도 3에서 'r2'는 예를 들면 45 밀리미터일 수 있다.
그리고, 제3 영역은 제2 영역을 둘러싸고 위치하며, 웨이퍼의 반경 'r0'의 2/9 내지 4/9으로부터 웨이퍼의 가장자리까지에 위치할 수 있다. 즉, 웨이퍼의 반경 'r0'가 150 밀리미터일 경우, 웨이퍼의 제3 영역은 상술한 제2 영역의 바깥 영역을 뜻할 수 있고, 도 3에서 'r3'는 예를 들면 148 밀리미터일 수 있다. 여기서, 웨이퍼의 반경 'r0'가 150 밀리미터일 때, 웨이퍼의 최외곽에서 폭 2밀리미터 정도의 영역은 플랫(flat)하지 않고 라운드(round) 경사를 가지므로, 레이저를 조사하여 파티클을 검출하기 어려울 수 있어서 제3 영역에서 제외할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 웨이퍼의 제1 영역 내지 제3 영역에 레이저가 조사되는 것을 나타낸 도면이다. 실시예에 따른 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치 및 방법은 하나의 웨이퍼(wafer)를 스테이지(10) 위에서 회전시키며 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사한다. 이 때, 웨이퍼가 일정한 각속도를 가지고 회전하므로 웨이퍼 표면에서 중심(center)에 가까운 영역의 선속도보다 가장 자리 영역에서 선속도가 더 크므로, 웨이퍼 표면의 가장 자리 영역에서 일정 면적에 단위 시간 동안 레이저가 조사되는 빈도가 중심에 가까운 영역에서 동일한 일정 면적에 동일한 단위 시간 동안 레이저가 조사되는 빈도보다 더 작을 수 있고, 따라서 웨이퍼 표면의 가장 자리 영역에 조사되는 레이저의 출력을 증가시켜서 웨이퍼의 표면의 가장 자리 영역에서도 파티클 등의 검출을 용이하게 할 수 있다.
도 4a에서 스테이지(10)는 제1 구동부에 의하여 회전할 수 있고, 이때 스테이지(10) 상의 웨이퍼도 회전하고, 웨이퍼의 표면의 제1 영역에 레이저 발생기(30)으로부터 레이저가 조사될 수 있으며 이때 레이저의 출력을 제1 출력(P1)이라고 할 수 있다.
도 4b에서 웨이퍼의 표면의 제2 영역에 레이저 발생기(30)으로부터 레이저가 조사될 수 있으며 이때 레이저의 출력을 제2 출력(P2)이라고 할 수 있으며, 도 4c에서 웨이퍼의 표면의 제3 영역에 레이저 발생기(30)으로부터 레이저가 조사될 수 있으며 이때 레이저의 출력을 제3 출력(P3)이라고 할 수 있다.
여기서, 제1 출력(P1)은 일정하고, 제3 출력(P3)은 일정하되 상기의 제1 출력(P1)보다 클 수 있다. 그리고, 제2 출력(P2)은 제1 출력(P1)으로부터 제3 출력(P3)까지 증가할 수 있는데, 상세하게는 레이저가 조사되는 지점이 웨이퍼의 중심(center)으로부터 멀어질 수 제2 출력(P2)이 커질 수 있다.
제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력(P1)은, 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력(P3)의 40% 내지 60%일 수 있으며, 예를 들면 50%일 수 있다. 그리고, 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력(P2)은, 레이저의 제3 출력(P3)의 40% 내지 60%로부터 100%까지 증가할 수 있다. 즉, 제1 영역과 인접한 제2 영역에서 레이저의 제2 출력(P2)은 레이저의 제3 출력(P3)의 40% 내지 60%일 수 있고, 점차 증가하여, 제3 영역과 인접한 제2 영역에서 레이저의 제2 출력(P2)은 제3 출력(P3)의 100%에 도달할 수 있다.
또한, 레이저 발생기(30)의 내구성을 위하여 설계된 최대 출력의 70%이하의 범위에서, 레이저를 발생시킬 수도 있다. 이때, 제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력(P1)은, 설계된 최대 출력의 28% 내지 42%일 수 있고, 예를 들면 35%일 수 있다. 그리고, 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력(P3)은, 설계된 최대 출력의 70%일 수 있다. 그리고, 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력(P2)은, 레이저의 설계된 최대 출력의 28% 내지 42%로부터 70%까지 증가할 수 있다. 즉, 제1 영역과 인접한 제2 영역에서 레이저의 제2 출력(P2)은 레이저의 설계된 최대 출력의 28% 내지 42%일 수 있고, 점차 증가하여, 제3 영역과 인접한 제2 영역에서 레이저의 제2 출력(P2)은 설계된 최대 출력의 70%에 도달할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c에서 스테이지(10) 상의 웨이퍼(wafer)는 제1 구동부(20)의 작용에 의하여 회전하고, 레이저 발생기(30)는 제2 구동부(40)의 작용에 의하여 이동하며 레이저 발생기(30)로부터 방출되는 레이저가 웨이퍼에 도달하는 영역이 제1 영역으로부터 제2 영역을 통과하여 제3 영역에 도달할 수 있다. 이때, 제2 구동부(40)는 방출되는 레이저가 스테이지(10)에 실장된 웨이퍼 표면의 중심으로부터 가장 자리 방향으로 조사되도록, 레이저 발생기(30)를 일직선으로 이동시키킬 수 있다. 그리고, 레이저 발생기(30)가 직선 운동을 하여도 웨이퍼가 회전 운동을 하므로, 웨이퍼의 전 영역에 레이저가 고루 조사될 수 있다.
그리고, 이때, 제어부(50)에서는 레이저가 도달하는 영역에 따라, 제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력보다 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력이 크고 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력보다 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력이 크도록, 레이저의 출력을 조절할 수 있으며, 상세하게는 상술한 바와 같이 레이저 발생기(30)에서 방출되는 레이저의 출력을 상술한 바와 같이 조절할 수 있다.
그리고, 레이저 검출기(60)는 웨이퍼의 표면의 파티클(particle) 등의 결함에서 반사 또는 산란된 레이저를 검출할 수 있다. 즉, 웨이퍼의 표면에 파티클(particle)이 있는 경우 또는, 불규칙하게 돌출된 형상인 저트(Jut)가 형성된 경우, 일정한 형상의 돌출된 형상인 엠보싱(Embossing)가 형성된 경우, 스크래치(Scratch)가 형성된 경우, 불규칙하게 함몰된 피트(Pit)가 형성된 경우, 군집 피트가 형성된 경우, 일정한 형상의 함몰된 형상인 딤플(Dimple), 저트 위에 피트가 형성(Jut-Pit)가 형성된 경우, 및 스윕(Sweep)이 형성된 경우에는, 웨이퍼의 표면에서 반사 내지 산란되는 레이저의 출사각이 불규칙하게 달라지므로, 레이저 검출기(60)에서 이를 검출하여, 상술한 파티클 등의 결함을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 웨이퍼 표면의 파티클 검출 장치 및 방법은, 상술한 다른 결함들을 동일하게 검출할 수 있다.
도 5는 비교예와 실시예의 웨이퍼 표면의 파티클 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 5a의 비교예는 웨이퍼의 전영역에 동일한 출력의 레이저를 조사하여 파티클 내지 기타 결함을 측정한 결과이고, 도 5b의 실시예는 상술한 장치 및 방법으로 웨이퍼 표면의 파티클 측정한 결과를 나타낸다. 웨이퍼의 가장 자리의 약 2 밀리미터의 폭의 영역은 레이저로 파티클 등의 결함이 잘 검출되지 않는 영역이다.
비교예에 비하여 실시예에서는 웨이퍼 표면의 파티클 내지 결함이 더 많이 검출되었는데, 실제로 파티클 내지 결함의 개수가 증가한 것보다는, 웨이퍼의 가장 자리 영역에 조사되는 레이저의 출력을 증가시킨 것에 기인할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사한 후 반사 내지 산란된 레이저를 검출할 때, 최소 값(Min 값) 이하로 검출된 레이저는 유효한 값이 아닌 노이즈(Noise)로 처리하고, 최대 값(Max 값) 이상으로 검출된 레이저는 파티클이나 기타 결함이 아닌 다른 원인에 기인한 것으로 추정하여 유효한 값이 아니다. 따라서, 최대 값과 최소 값 사이의 피크(peak)가 유효한 파티클 등의 개수로 측정되는데, 종래에는 2개의 피크가 유효한 값으로 측정되었으나, 실시예에서는 웨이퍼의 표면의 영역에 따라 조사되는 레이저의 출력을 조절하여 보다 많은 개수의 파티클 내지 결함을 검출할 수 있으며, 결과적으로 최소 값을 화살표로 표시된 것과 같이 낮추어 3개의 파티클 내지 결함을 검출할 수 있다.
도 7의 비교예 1과 실시예 1에서, 동일한 웨이퍼 샘플(wafer sample)을 비교예와 실시예에 따른 장치 및 방법을 각각 2회 사용하여 웨이퍼 표면의 파티클 등을 검출하였으며, 도 7의 비교예 2와 실시예 2에서는 비교예 1 및 실시예 1의 웨이퍼와 다른 웨이퍼 샘플을 마련한 후 비교예와 실시예에 따른 장치 및 방법을 각각 2회 사용하여 웨이퍼 표면의 파티클 등을 검출하였다.
실시예에서는 웨이퍼의 표면의 영역에 따라 조사되는 레이저의 출력을 조절하여 비교예보다 많은 개수의 파티클, 저트, 엠보싱, 스크래치, 피트, 군집 피트, 딤플, 저트-피트 및 스윕 등이 검출되었다. 파티클의 경우 종래에는 19 나노미터 정도 직경의 파티클까지 측정이 가능하였으나, 실시예에서는 16 내지 17 나노미터 직영의 파티클까지 측정이 가능해졌다.
실시예에 따른, 웨이퍼 표면의 파티클 등의 결함 측정 장치 및 방법은, 하나의 레이저 발생기를 사용하고 상기 레이저 발생기를 이동시키며, 웨이퍼의 표면의 외곽 영역에 조사되는 레이저의 출력을 상대적으로 증가시켜서 검출 내지 측정되는 파티클 등의 개수를 증가시켰다.
그리고, 실시예에서 레이저 발생기는 웨이퍼의 표면의 중심으로부터 가장 자리 방향으로 일직선으로 이동하였으나, 레이저 발생기가 웨이퍼의 표면의 가장 자리 방향로부터 중심 방향으로 일직선으로 이동하며 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사할 수도 있다.
다른 실시예에 따른 웨이퍼 표면의 파티클 등의 결함 측정 장치 및 방법에서는, 복수 개의 레이저 발생기를 사용하고, 이때 웨이퍼의 제1 영역과 제2 영역 및 제3 영역에 서로 다른 레이저 발생기를 위치시키고, 제1 영역에 위치한 제1 레이저 발생기는 제1 출력의 레이저를 조사하고, 제2 영역에 위치한 제2 레이저 발생기는 제2 출력의 레이저를 조사하고, 제3 영역에 위치한 제3 레이저 발생기는 제3 출력의 레이저를 조사하며, 이때 제1 출력 내지 제3 출력은 상술한 실시예와 같은 출력비를 가지게 제어되어, 웨이퍼의 표면의 외곽 영역에 조사되는 레이저의 출력을 상대적으로 증가시켜서 검출 내지 측정되는 파티클 등의 개수를 증가시킬 수도 있다.
이때, 제1 레이저 발생기 내지 제3 레이저 발생기는 동시 또는 서로 다른 시간에 웨이퍼의 제1 내지 제3 영역에 서로 다른 출력의 레이저를 조사할 수도 있다.
또 다른 실시예에 따른 웨이퍼 표면의 파티클 등의 결함 측정 장치 및 방법은, 동일한 출력의 레이저를 조사하되 웨이퍼의 표면의 외곽 영역에서 레이저 발생기의 이동 속도를 감소시켜서 웨이퍼의 표면의 외곽 영역에서 레이저가 조사되는 빈도 내지 시간을 증가시킬 수도 있다.
이상과 같이 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 스테이지 20: 제1 구동부
30: 레이저 발생기 40: 제2 구동부
50: 제어부 60: 레이저 검출기

Claims (20)

  1. 스테이지(stage) 상에 웨이퍼를 배치하고 회전시키는 단계;
    상기 회전 중인 웨이퍼의 표면의 중앙의 제1 영역, 상기 제1 영역 및 하기의 제3 영역 사이의 제2 영역, 및 가장 자리의 제3 영역에 레이저를 조사하는 단계; 및
    상기 웨이퍼의 제1 영역 내지 제3 영역에서 반사되는 레이저를 측정하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력보다 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력이 크고, 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력보다 상기 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력이 크고,
    상기 웨이퍼의 최외곽에서 기설정된 거리의 영역에는 레이저를 조사하지 않고,
    상기 제1 출력과 상기 제3 출력은 일정하고, 상기 제2 출력은 상기 웨이퍼의 표면의 중심에서 멀어질수록 증가하고,
    상기 제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력은, 상기 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력의 40% 내지 60%이고,
    상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력은, 레이저의 상기 제3 출력의 40% 내지 60%로부터 100%까지 증가하고,
    상기 레이저의 제3 출력은, 설계된 레이저의 최대 출력의 70%이하의 범위인 웨이퍼 표면의 파티클(particle) 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 1/14 내지 1/16의 영역에 위치하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 방법.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 1/14 내지 1/16으로부터 2/9 내지 4/9까지의 영역에 위치하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 방법.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 2/9 내지 4/9의 영역으로부터 상기 웨이퍼의 가장자리까지에 위치하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 웨이퍼의 표면의 중심으로부터 가장 자리 방향으로 일직선으로 이동하며, 상기 웨이퍼의 표면에 조사되는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저는 상기 웨이퍼의 표면의 가장 자리 방향로부터 중심 방향으로 일직선으로 이동하며, 상기 웨이퍼의 표면에 조사되는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저는 제1 출력을 갖는 제1 레이저와 제2 출력을 가지는 제2 레이저 및 제3 출력을 가지는 제3 레이저를 포함하고, 상기 제1 레이저 내지 제3 레이저는 상기 제1 영역 내지 제3 영역에 동시에 조사되는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 방법.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    웨이퍼가 배치될 스테이지;
    상기 스테이지를 회전시키는 제1 구동부;
    상기 스테이지에서 회전하는 웨이퍼의 표면에 레이저를 조사하는 레이저 발생기;
    상기 레이저 발생기에서 방출되는 레이저의 출력을 조절하는 제어부; 및
    상기 웨이퍼의 표면의 파티클에서 반사 또는 산란된 레이저를 검출하는 레이저 검출기를 포함하고,
    상기 회전 중인 웨이퍼의 표면은 중앙의 제1 영역, 상기 제1 영역 및 하기의 제3 영역 사이의 제2 영역, 및 가장 자리의 제3 영역으로 구분되고,
    상기 제어부는, 상기 제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력보다 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력이 크고 상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력보다 상기 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력이 크도록, 상기 레이저 발생기에서 방출되는 레이저의 출력을 조절하고,
    상기 레이저 발생기는 상기 웨이퍼의 최외곽에서 기설정된 거리의 영역에는 레이저를 조사하지 않고,
    상기 제어부는, 상기 제1 출력과 상기 제3 출력은 일정하고 상기 제2 출력은 상기 웨이퍼의 표면의 중심에서 멀어질수록 증가하도록, 상기 레이저 발생기에서 방출되는 레이저의 출력을 조절하고,
    상기 제1 영역에 조사되는 레이저의 제1 출력은, 상기 제3 영역에 조사되는 레이저의 제3 출력의 40% 내지 60%이고,
    상기 제2 영역에 조사되는 레이저의 제2 출력은, 레이저의 상기 제3 출력의 40% 내지 60%로부터 100%까지 증가하고,
    상기 제어부는, 상기 레이저의 제3 출력을 상기 레이저 발생기의 설계된 최대 출력의 70%이하의 범위로 제어하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치.
  12. 삭제
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11 항에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 1/14 내지 1/16의 영역에 위치하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치.
  14. 삭제
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 1/14 내지 1/16으로부터 2/9 내지 4/9까지의 영역에 위치하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치.
  16. 삭제
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11 항에 있어서,
    상기 제3 영역은 상기 웨이퍼의 중심으로부터 반경의 2/9 내지 4/9의 영역으로부터 상기 웨이퍼의 가장자리까지에 위치하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11 항에 있어서,
    상기 레이저가 상기 스테이지에 실장된 웨이퍼 표면의 중심으로부터 가장 자리 방향으로 조사되도록, 상기 레이저 발생기를 일직선으로 이동시키는 제2 구동부를 더 포함하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11 항에 있어서,
    상기 레이저가 상기 웨이퍼의 표면의 가장 자리 방향로부터 중심 방향으로 일직선으로 이동하며, 상기 레이저 발생기를 일직선으로 이동시키는 제2 구동부를 더 포함하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제11 항에 있어서,
    상기 레이저 발생기는 제1 출력을 갖는 제1 레이저 발생기와 제2 출력을 가지는 제2 레이저 발생기 및 제3 출력을 가지는 제3 레이저 발생기를 포함하고, 상기 제1 레이저 발생기 내지 제3 레이저 발생기는 상기 제1 영역 내지 제3 영역에 동시에 레이저를 조사하는 웨이퍼 표면의 파티클 측정 장치.
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