KR102267990B1

KR102267990B1 - 에지 프로파일을 따르는 궤적을 이용한 웨이퍼 에지 검사

Info

Publication number: KR102267990B1
Application number: KR1020177011639A
Authority: KR
Inventors: 폴 혼
Original assignee: 케이엘에이 코포레이션
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2021-06-21
Also published as: WO2016054266A1; EP3201611A4; EP3201611A1; TWI663392B; US20160091437A1; CN106796185A; US9719943B2; KR20170062516A; TW201614223A; JP2017531787A

Abstract

이 검사 시스템은, 광학 헤드, 지지 시스템, 및 지지 시스템과 전기적 통신하는 제어기를 갖는다. 지지 시스템은, 3개의 자유도를 갖는 광학 헤드에 움직임을 제공하도록 구성된다. 제어기는, 지지 시스템을 사용하여 광학 헤드의 움직임을 제어하도록 프로그램되어, 광학 헤드가, 웨이퍼의 외주 에지를 촬영하는 동안, 웨이퍼 표면에 관한 일정한 입사각을 유지한다. 에지 프로파일러는 에지 프로파일을 결정하기 위하여 웨이퍼를 가로질러 스캐닝될 수도 있다. 광학 헤드의 궤적은 에지 프로파일을 사용하여 결정될 수 있다.

Description

에지 프로파일을 따르는 궤적을 이용한 웨이퍼 에지 검사{WAFER EDGE INSPECTOIN WITH TRAJECTORY FOLLOWING EDGE PROFILE}

관련 출원에의 교차 참조

본 출원은, 2014년 9월 30일 출원되어 미국 출원 번호 62/057,240이 할당된 가특허 출원의 우선권을 주장하며, 여기서 그 개시가 참조용으로 사용되었다.

본 개시의 분야

본 개시는 웨이퍼 에지 검사에 관한 것이다.

반도체 제조시 사용되는 웨이퍼는 통상적으로, 예컨대 표면 결함, 파티클, 또는 두께 불균일과 같은 결함에 대하여 검사된다. 이들 결함은 반도체 디바이스의 동작을 손상시킬 수도 있다. 각 웨이퍼 처리 단계는 비싸기 때문에, 제조업자들은 일반적으로, 웨이퍼가 재작업되어야 하거나 폐기되어야 하는 지의 여부를 결정하기 위하여 처리 단계들 사이에서 웨이퍼를 검사한다.

웨이퍼의 에지는, 반도체 제조 또는 검사 동안 어려운 문제를 제기할 수 있다. 반도체 제조업자들은 웨이퍼 상의 가능한 많은 반도체 디바이스들을 포함하고자 노력한다. 따라서, 웨이퍼 에지의 검사는, 에지가 사용할 수 있는 디바이스를 형성할 수 있는 지의 여부를 결정하는 데 필요할 수도 있다. 웨이퍼 에지 근처의디바이스들은 수율 또는 처리 제어 문제점들을 결정하기 위하여 검사될 수도 있다. 그러나, 웨이퍼 에지는 둥글거나 불규칙한 형상을 가질 수도 있다. 이들 둥글거나 불규칙한 형상의 에지들은 검사를 곤란하게 할 수 있다.

웨이퍼 에지의 반원형 스캔의 사용은, 웨이퍼 에지가 완벽하게 반원형 형상이라기보다 불규칙성을 가질 수도 있으므로, 초점을 벗어나거나 불명확한 이미지들을 초래할 수도 있다. 이것은, 촬영용으로 사용되는 광학 헤드가, 웨이퍼 표면 또는 에지의 부분들 위의 에지 프로파일에 관하여 오프-노멀(off-normal)이거나 디포커싱(defocusing)되는 것을 초래한다. 예컨대, 반도체 스캔으로 불규칙 표면 위를 위상 촬영(phase imaging)하는 것은, 촬영 빔의 입사각의 변화 또는 디포커스로 기인된 명(light) 및 암(dark) 밴드에 의하여 품질 저하된 신호를 초래할 수 있다. 따라서, 결함에 대한 민감성이 저하된다.

따라서, 향상된 웨이퍼 에지 검사 시스템 및 기술이 필요하다.

제1 실시예에서, 검사 시스템이 제공된다. 검사 시스템은, 광학 헤드, 지지 시스템, 및 제어기를 포함한다. 지지 시스템은, 웨이퍼의 외주 에지 주위의 3개의 자유도를 갖는 광학 헤드에 움직임을 제공하도록 구성된다. 제어기는, 지지 시스템과 전기적으로 통신하고, 지지 시스템을 사용하여 광학 헤드의 움직임을 제어하도록 프로그램되어, 광학 헤드가, 웨이퍼의 외주 에지를 촬영하는 동안, 웨이퍼 표면에 관한 일정한 입사각을 유지한다.

에지 프로파일러는 제어기에 동작적으로 연결될 수도 있다. 에지 프로파일러는 섀도우그램(shadowgram) 촬영 시스템일 수도 있다.

광학 헤드는 촬영 시스템을 포함할 수도 있다. 광학 헤드는 또한 에지 프로파일러를 포함할 수도 있다.

제어기는, 웨이퍼의 제1 표면으로부터 웨이퍼의 제2 표면까지 광학 헤드를 이동시키도록 구성될 수도 있다.

지지 시스템은, 웨이퍼 표면에 수직인 방향으로 광학 헤드를 이동시키도록 구성될 수도 있다. 지지 시스템은, 웨이퍼에 관하여 방사상 방향으로 광학 헤드를 이동시키도록 구성될 수도 있다. 지지 시스템은, 외주 에지에 관하여 접선인 축에 관하여 광학 헤드를 회전시키도록 구성될 수도 있다.

검사 시스템은, 웨이퍼를 지지하도록 구성된 플래턴(platen)을 포함할 수도 있다. 플래턴은 웨이퍼의 중심축에 관하여 웨이퍼를 회전시키도록 구성될 수도 있다.

제2 실시예에서, 방법이 제공된다. 본 방법은, 에지 프로파일을 결정하기 위하여 웨이퍼의 섀도우그램 에지 프로파일 이미지를 수집하여 분석하는 단계, 에지 프로파일을 사용하여 광학 헤드의 궤적을 결정하는 단계, 궤적을 따라 광학 헤드를 이동시키는 단계, 및 웨이퍼의 외주 에지의 이미지를 생성하는 단계를 포함한다. 궤적을 사용하여 웨이퍼의 외주 에지를 촬영하는 동안, 웨이퍼 표면에 관하여 일정한 입사각이 유지된다. 2개의 개별 수직-편광된 반사 입사빔들의 합과 차로서 이미지가 생성될 수도 있다. 촬영하는 것은, 웨이퍼의 제1 표면과 웨이퍼의 마주보는 제2 표면 사이에서 행해질 수도 있다.

제3 실시예에서, 시스템이 제공된다. 본 시스템은, 프로세서, 프로세서와 전기적 통신하는 저장 디바이스, 및 프로세서와 전기적 통신하는 통신 포트를 포함한다. 프로세서는, 웨이퍼의 에지 프로파일을 수신하고, 에지 프로파일을 이용하여 광학 헤드의 궤적을 결정하고, 궤적을 따라 광학 헤드를 이동시키는 명령어들을 송신하도록 프로그램된다. 궤적을 이용하여 웨이퍼의 외주 에지를 촬영하는 동안, 웨이퍼 표면에 관하여 일정한 입사각이 유지된다. 촬영하는 것은, 웨이퍼의 제1 표면과 웨이퍼의 마주보는 제2 표면 사이에서 행해질 수도 있다.

본 개시의 성질과 목적을 보다 완전히 이해하기 위하여, 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조한다.
도 1은, 가능한 결함들을 보여주는 예시적인 웨이퍼의 부분의 단면도이다.
도 2는 본 개시에 따른 웨이퍼 검사의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2의 웨이퍼 검사 동안의 자유도를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 개시에 따른 웨이퍼 검사의 실시예를 도시하는 또다른 도면이다.
도 5는 본 개시에 따른 에지 프로파일러의 평면도이다.
도 6은 본 개시에 따른 웨이퍼 에지 검사용 장치의 실시예의 광학 구성 요소들의 개략도이다.
도 7은 본 개시에 따른 광학 헤드 및 지지 시스템의 실시예의 사시도이다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 흐름도이다.
도 9는 밴딩(banding)을 갖는 예시적인 사이드스캔(sidescan)의 렌더링이다.
도 10은 도 9와 비교하여 향상된 포커스를 전달하고자 하는, 밴딩을 갖지 않는 예시적인 사이드스캔 이미지의 렌더링이다.

청구된 청구물이 특정 실시예들에 관하여 설명될 것이지만, 여기서 나타낸 이점들 및 특징들 모두를 제공하지 않는 실시예들을 포함하여 다른 실시예들이 또한 본 개시의 범위 내에 있다. 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 구조적, 논리적, 처리 단계 및 전자적 변화가 행해질 수도 있다. 따라서, 본 개시의 범위는 첨부된 청구항에의 참조에 의해서만 정의된다.

웨이퍼의 외주 에지의 프로파일은 완벽하게는 반원형이 아닐 수도 있다. 웨이퍼의 제1 표면과 웨이퍼의 마주보는 제2 표면 사이와 같이, 웨이퍼의 에지를 스캔하는 동안 일정한 입사각을 유지하기 위하여, 본 개시에 따른 광학 헤드는 웨이퍼의 에지 프로파일에 기초한 궤적을 사용한다. 광학 헤드는 3개의 자유도를 가져, 광학 헤드가 이 궤적을 따라 이동하는 것을 가능하게 한다. 이 궤적을 따라 이동함으로써 일정한 입사각을 유지하는 것은, 사이드스캔 촬영 동안 명 및 암 밴딩을 회피하거나 최소화하여, 포커스를 향상시킨다. 이에 의하여, 에지-비드 제거(edge-bead removal, EBR) 변동과 같은, 관심의 대상을 검출하는 능력이 향상된다.

도 1은, 가능한 결함의 예들을 도시하는 예시적인 웨이퍼(100)의 부분의 단면도이다. 도 1에 도시된 영역 위에 에지 검사가 행해질 수도 있다. 도 1에 도시된 영역은, 웨이퍼(100)의 단면도의 전체는 아니고, 예컨대 웨이퍼(100)의 직경의 대략 50% 또는 50% 미만일 수도 있다. 웨이퍼는 Si, GaN, 또는 다른 재료들일 수 있다. 웨이퍼(100)는 웨이퍼 표면(105) 상에 2개의 층들(101,102)을 갖는다. 층들(101, 102)은 도전성, 반도전성, 또는 비도전성일 수도 있다. 이들 층들(101, 102)은 웨이퍼(100) 상에 퇴적될(deposit) 수도 있다. 웨이퍼(100) 상의 층들 수는 변할 수 있다. 예컨대, 0개층, 3개층들, 4개층들, 5개층들, 또는 5개층들보다 많은 층들이 가능하다. 일부 공통 결함들은, 파티클들 또는 데브리(debris)들(103), 표면(105)으로부터의 또는 서로로부터의 층들(101, 102) 중 하나 이상의 층간 박리(delamination), 웨이퍼(100)의 에지에서의 칩들 또는 스크래치들, 또는 웨이퍼(100)의 표면 상의 잔여물을 포함한다.

도 2에 웨이퍼(208)가 검사된다. 이 웨이퍼(208)는 도 1에서의 웨이퍼(100)와 동일하거나 상이할 수도 있다. 따라서, 웨이퍼(208)는, 웨이퍼 표면 상에 하나 이상의 층들 또는 도 2에 도시된 것과는 상이한 외주 에지 형상들 또는 구성들을 가질 수도 있다.

웨이퍼(208)는 플래턴(202) 상에 위치 지정되어, 모터 또는 다른 구동 어셈블리를 사용하여 중심축에 관하여 회전될 수도 있다. 예컨대, 웨이퍼(208)는 X-Y 평면에서 회전될 수도 있다.

광학 헤드(200)는, 예컨대 프레임과 같은 지지 시스템(201)에 연결된다. 광학 헤드(200)는, 웨이퍼(208)의 제1 표면(204)과 제2 표면(205) 사이의 궤적(203)(점선으로 도시)을 따라 이동된다. 웨이퍼(208)의 외주 에지가 촬영된다. 이 외주 에지는 웨이퍼(208)의 2개의 마주보는 편평한 부분들 사이에 있을 수도 있다. 웨이퍼는, 광학 헤드(200)가 궤적(203)을 따라 이동하는 동안, 중심축에 관하여 정지되거나 회전될 수도 있다. 궤적(203)은 어떤 경우에 웨이퍼(208)의 표면과 대략 일치할 수도 있다. 지지 시스템(201)는, 웨이퍼(208)의 외주 에지 주위에 3개의 자유도를 갖는 광학 헤드(200)에 움직임을 제공하도록 구성된다. 이들 3개의 자유도는, 웨이퍼에 관한 일정한 입사각을 동시에 유지하면서, 외주 에지 주위의 궤적(203)이 불규칙한 것을 가능하게 한다. 따라서, 광학 헤드(200)는 정확히 반원형 궤적 이상으로 이동할 수 있다.

궤적(203)은 웨이퍼(208)의 표면 상의 하나 이상의 층들(예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이)을 설명할 수도 있다. 따라서, 웨이퍼(208)의 에지 프로파일은 웨이퍼(208)의 표면 상에 배치된 층들을 포함하거나 포함하지 않을 수도 있다. 웨이퍼의 표면 상에 층들이 존재하여도, 예컨대, 에지 프로파일만이 층들이 존재하지 않는 웨이퍼(208)의 부분에 대한 것이므로, 에지 프로파일은 층들을 포함하지 않을 수도 있다. 또한, 궤적은 층들의 두께를 포함하지 않을 수도 있으며, 이는 궤적이 크게 영향받지 않을 정도로 층들이 충분히 얇을 수도 있기 때문이다. 궤적(203)은 이 에지 프로파일을 사용한다.

도 3에서, 지지 시스템(201)은 3개의 자유도를 갖는 광학 헤드(200)에 움직임을 제공하도록 구성된다. 예컨대, 지지 시스템(201)은, 서로 수직인 R(방사상) 및 Z축으로 움직임을 제공할 수 있다. 일 예에서, R축은 웨이퍼(208)의 편평한 부분(예컨대, X-Y 평면)에 평행하고, Z축은 웨이퍼(208)의 이 편평한 부분에 수직이다. 따라서, 광학 헤드(200)는, 웨이퍼(208)의 표면에 수직인 방향으로 그리고 웨이퍼(208)에 관하여 방사상 방향으로 이동될 수 있다.

지원 시스템(201)은 φ축에 관한 회전 움직임을 제공할 수 있고, 이것은 웨이퍼(208)의 외주 에지에 접선일 수도 있다. φ축에 관한 회전 움직임은 웨이퍼(208) 또는 웨이퍼(208)의 표면에 관한 촬영 경로(209)의 입사각 α을 변화시킬 수 있다.

다시 도 2를 참조하여, 지원 시스템(201)의 액추에이터에 제어기(206)가 동작적으로 연결된다. 제어기(206)는, 프로세서(210), 프로세서(210)와 전자 통신하는 저장 디바이스(211), 및 프로세서(210)와 전자 통신하는 통신 포트(212)를 포함한다. 제어기(206)는, 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨이의 임의의 조합에 의하여 실제로 실행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 여기서 설명된 바와 같은 그 기능은 단일 유닛에 의하여 수행될 수도 있거나, 또는 상이한 구성 요소들 간에 나눠질 수도 있고, 그 각각은 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어의 임의의 조합에 의하여 차례로 실행될 수도 있다. 여기서 설명된 다양한 방법들 및 기능들을 실행하기 위한 제어기(206)용 프로그램 코드 또는 명령어들은, 제어기(206) 내에, 제어기(206) 외부에, 또는 그 조합에서의 메모리와 같은 제어기 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수도 있다.

제어기(206)는 지원 시스템(201)을 사용하여 광학 헤드(200)의 움직임을 제어하도록 프로그램되어, 광학 헤드(200)는, 웨이퍼(208)의 외주 에지를 촬영하는 동안, 웨이퍼 표면에 관한 일정한 입사각을 유지한다. 이 일정한 입사각은, 웨이퍼(208)의 표면에 수직일 수도 있고, 웨이퍼(208)의 표면에 관하여 0°와 90°사이의 각일 수도 있다. 예에서, 광학 헤드(200)는, 대략 0.05nm 미만에서부터 수 mm 까지 Z축에서 그리고 대략 90° 내지 180°이상의 φ에서 대략 1mm 미만에서 수십 mm까지 방사상으로 이동할 수도 있다.

제어기(206)는 광학 헤드(200)와 웨이퍼(208)의 표면 간의 거리를 제어할 수 있다. 이 거리는, 예컨대, 촬영을 위해 최적화될 수도 있고, 촬영 동안 일정하게 유지될 수도 있다. 광학 헤드(200)는, 웨이퍼(208)의 표면으로부터 약 1mm 미만에서 수십 mm까지의 거리에 위치 지정될 수도 있다.

제어기(206)는 또한 광학 헤드(200)에 동작적으로 연결될 수도 있다. 제어기(206)는 광학 헤드(200)가 웨이퍼(208)의 외주 에지를 촬영하도록 하는 명령어들을 제공할 수도 있다.

제어기(206)는 에지 프로파일러(207)에 동작적으로 연결된다. 이 에지 프로파일러(207)는, 예컨대 섀도우그램 시스템일 수도 있다. 에지 프로파일러(207)는 웨이퍼(208)의 에지 프로파일을 결정할 수 있다. 에지 프로파일러(207)는 광학 헤드(200)의 일부일 수도 있고, 또는 예컨대 독립형(standalone) 시스템일 수도 있다.

도 4에 웨이퍼(213)가 검사된다. 이 웨이퍼(213)는 도 1에서의 웨이퍼(100)와 동일하거나 상이할 수도 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(213)는 2개의 층들(101, 102)을 포함한다. 궤적(203)은, 광학 헤드(200)가 웨이퍼 표면에 관한 일정한 입사각을 유지하므로, 광학 헤드(200)의 움직임에 대한 층들(101, 102)을 설명한다.

도 5는 KLA-TencorCV310i 검사 시스템에서 사용되는 에지 프로파일러와 같은 에지 프로파일러의 평면도이다. 이것은 섀도우그램 촬영 시스템일 수도 있다. 이 예에서, 콜리메이팅된 광원(501)은 웨이퍼(100)의 에지와 교차하는 빔(500)을 생성할 수도 있고, 표면(100)의 에지의 섀도우그램은 카메라(502)에 의하여 촬영될 수도 있다.

도 6은 웨이퍼 에지 검사용 장치의 실시예의 광학 구성 요소들의 개략도이다. 하나의 실시예는, 광학 스펙트럼에서 방사선을 사용하여 막 두께 측정, 표면 조도(roughness) 측정, 반사도 측정, 및/또는 광학 프로파일링을 수행하도록 적응된다. 대안적 실시예에서, 가시광선 광학 스펙트럼(visible optical spectrum) 외부의 방사선이 사용될 수도 있다. 보다 구체적으로는, 도 6은 조합된 반사계와 스캐터로미터를 포함하는 광학 어셈블리를 도시한다. 본 실시예는 웨이퍼의 외주 에지에서 또는 그 근방에 다양한 결함을 검출하고 분류할 수 있다.

플래턴(128) 상에 위치 지정된 웨이퍼(120)는, 단면 프로파일에서 볼 때 실질적으로 편평하거나 만곡될 수도 있는 상부 표면(122), 하부 표면(124), 및 에지 표면(126)을 포함한다. 이 웨이퍼(120)는, 도 1의 웨이퍼(100), 도 2의 웨이퍼(208), 또는 도 4의 웨이퍼(213)과 동일하거나 상이할 수도 있다. 도 6에 도시된 실시예에서, 웨이퍼 에지 표면(126)은 단면 프로파일에서 볼 때 만곡된다.

표면 분석기 어셈블리(110)는 웨이퍼(120)의 표면 상으로 방사선을 지향시키도록 위치 지정된다. 도 6에서 도시된 실시예에서, 표면 분석기 어셈블리(110)는, 레이저 다이오드(112), 선택적 편광기(114), 선택적 4분의 1 파장판(quarter-wave plate)(116), 및 방사선을 웨이퍼(120)의 표면 상으로 지향시키기 위한 포커싱 렌즈(118)를 포함한다. 이들 구성 요소들은, 레이저 다이오드(112)로부터 웨이퍼(120)의 표면 상으로 방사선을 겨냥하고, 따라서 방사선 타게팅 어셈블리로서 간주될 수도 있다. 대안적 실시예에서, 편광기(114) 및 4분의 1 파장판(116)이 생략될 수도 있다.

표면 분석기 어셈블리(110)는, 집광 렌즈(130) 및 광전자 증배관(photomultiplier tube, PMT)(132)을 더 포함한다. 이들 구성 요소들은 웨이퍼(120)의 표면에 의하여 산란된 방사선을 집광하고, 따라서 산란 방사선 어셈블리로서 간주될 수도 있다. 대안적 실시예에서, PMT(132)와 집광 렌즈(130)는 PIN 포토다이오드 또는 아발란체(avalanche) 포토다이오드와 함께 적분구(integrating sphere) 또는 타원형 미러로 대체될 수도 있다.

표면 분석기 어셈블리(110)는, 집광 렌즈(136), 4분의 1 파장판(134), 편광 빔스플리터(138), 및 PIN 포토다이오드들(140, 142)와 같은 2개의 검출기들을 더 포함한다. 표면 높이 변동에 의하여 유발되는 검출기들(140, 142) 상의 빔의 운동을 감소시키기 위하여 추가의 렌즈들이 또한 포함될 수도 있다. 이 실시예에서, 표면에의 레이저 빔의 입사각은 대략 60도이다. 다른 입사각 또한 사용될 수도 있다. 입사빔 및 반사빔 모두를 포함하는 평면으로서 정의된 빔의 입사 평면은, 레이저 스폿의 접점(tangent point)에서 웨이퍼 표면에 수직으로 유지되며, 이것은 향상된 성능을 위하여 유리한 관계이다.

포커싱 렌즈(118)는 웨이퍼(120)의 표면 상의 소형 스폿을 생성한다. PMT(132) 및 집광 렌즈(130)는, 웨이퍼(120) 표면 상에 또는 외주 에지(126)에서 또는 그 근방에 표면 조도를 계산하고, 데브리를 측정하고, 얼룩, 금, 스크래치, 층간 박리, 수포, 또는 부식을 검출하는 목적으로 산란광을 측정하는 데 사용된다.

웨이퍼로부터 반사된 후, 2개의 수직-편광된 광 샘플들이 검출기들(140, 142) 상에 각각 입사된 하나의 빔과의 파장판-빔스플리터 조합에 의하여 분리된다. 이들 2개의 신호들은 이미지들을 생성하기 위하여 합해지거나 차분될(differenced) 수 있고, 차례로 결함들 또는 막 에지들이 식별되거나 그 위치가 찾아내지는 것을 허용한다.

산란 방사선 수집 어셈블리와 반사 방사선 수집 어셈블리에 의하여 수집된 데이터는, 프로세서(160), 메모리 모듈(162), 및 I/O 모듈(164)을 포함하는 처리 모듈에 입력된다. 프로세서 모듈은, 도 6에 설명된 명령어가 반사의 S 및 P 성분들을 동시에 측정할 수 있게 하는 논리 명령어들을 포함한다. 프로세서(160)는 제어기(206)에서의 프로세서(210)와 동일하거나 상이할 수도 있다.

도 6이 예시적인 웨이퍼 에지 검사용 광학 구성 요소들을 도시하고 있으나, 이들 광학 구성 요소들 또는 상이한 검사 또는 촬영 시스템에의 다양한 변경이 가능하다.

도 7은 본 개시에 따른 광학 헤드(200)와 지지 시스템(201)의 실시예의 사시도이다. 광학 헤드(200)는 플래턴(202)(윤곽으로 도시됨) 상에 위치 지정된 웨이퍼의 외주 에지 주위를 이동할 수 있다.

광학 헤드(200)는 에지 프로파일러와 촬영 시스템 모두를 포함할 수도 있다. 광학 헤드(200)는 또한 촬영 시스템을 포함할 수도 있고, 에지 프로파일러는 분리형 유닛 또는 독립형 툴일 수 있다.

광학 헤드(200)는 도 6의 표면 분석기 어셈블리(110)의 일부 또는 전부를 포함할 수도 있다. 이 표면 분석기 어셈블리(110)는 촬영 시스템의 예이다. 다른 촬영 시스템 설계가 가능하다.

광학 헤드(200)는 베어링들(400) 사이에 위치 지정된다. 이들 2개의 베어링들(400)은 광학 헤드(200)의 회전이 φ 방향으로의 회전 움직임을 제공할 수 있게 한다.

지지 시스템(201) 및/또는 지지 시스템(201)의 베이스(401)는, 광학 헤드(200)를 이동시키는 데 사용되는 액추에이터들(402, 403, 404)을 포함한다. 액추에이터(403)는 그 배치를 나타내기 위하여 윤곽선으로 도시되어 있다. 액추에이터(404)는 φ축에 관한 회전 움직임을 제공한다. 액추에이터(404)는, 베어링(400) 근처와 같이, 지지 시스템(201)에 위치 지정될 수도 있다. 액추에이터들(402, 403)은 Z 및 R 방향으로 병진 운동(translation)을 제공한다. 액추에이터들(402, 403, 404)은, 모든 액추에이터들(402, 403, 404)이 검사 동안 동시에 동작하지 않을 수도 있어도, 협동 방식으로 동작할 수 있다.

액추에이터들(402, 403, 404)은 서보 모터들, 스테퍼 모터들, 리니어 모터들, 또는 광학 헤드(200)를 이동시킬 수 있는 일부 다른 형태의 모터일 수도 있다. 액추에이터들(402, 403, 또는 404)는 기어링 또는 트랜스미션(transmission) 시스템을 포함할 수도 있다. 실시예들은 액추에이터를 덜 가질 수도 있다. 액추에이터들(402, 403, 404)은 도 7에 도시된 것과는 상이한 위치들에 위치 지정될 수도 있다.

도 8은 본 개시의 실시예에 따른 흐름도이다. 600에서, 에지 프로파일이 결정된다. 에지 프로파일을 결정하기 위하여 섀도우그램 촬영 시스템 또는 다른 기술이 사용될 수도 있다.

웨이퍼의 에지 프로파일은 전체 웨이퍼 표면 또는 웨이퍼 표면의 일부만을 포함할 수도 있다. 예컨대, 에지 프로파일은 웨이퍼의 외주 에지의 특정 수의 방사상 위치들에서 결정될 수도 있다. 예컨대, 사용자는, 에지 프로파일이 웨이퍼의 외주 에지의 1개 내지 25개 방사상 위치들 사이에서 결정될 수도 있다는 것을 명시할 수도 있다.

601에서, 이 에지 프로파일을 사용하여 광학 헤드의 궤적이 결정된다. 궤적은, 개별 웨이퍼에 고유할 수도 있고, 또는 웨이퍼의 특정 에지 프로파일을 보상하기 위하여 표준 궤적으로부터 조정될 수도 있다. 웨이퍼의 특정 방사상 위치에 대한 궤적은 웨이퍼의 또다른 방사상 위치에 비교하여 동일하거나 상이할 수도 있다. 따라서, 광학 헤드에 대한 궤적은 웨이퍼의 모든 방사상 위치들에 대하여 동일할 수도 있다. 궤적은 또한, 웨이퍼의 방사상 위치들 모두 또는 일부에 대하여 상이할 수도 있다.

602에서, 광학 헤드는 궤적을 따라 이동된다.

603에서, 광학 헤드를 사용하여 외주 에지의 이미지가 생성된다. 촬영하는 것은 웨이퍼의 제1 표면과 웨이퍼의 마주보는 제2 표면 사이에서 행해질 수도 있다. 이들 마주보는 표면들은 웨이퍼의 편평한 표면들일 수도 있다. 이미지들은 2개의 개별적인 수직-편광된 반사 입사빔들의 합 및 차이로서 생성될 수 있다.

박막에 대한 민감성 검출 신호는, S-편광된 반사광에서 P-편광된 반사광을 뺌으로써 구성된 이미지이다(이하 위상 이미지(phase image)로서 칭함). 위상 이미지는, 웨이퍼의 표면에의 빔의 입사각에서의 변화로 야기된 디포커스에 의하여 그리고/또는 명 및 암 밴드들에 의하여 비원형 웨이퍼 프로파일에서 품질 저하된다. 따라서, 민감도가 또한 저하된다. 도 9는 그러한 밴딩(700)과 디포커스를 갖는 예시적인 사이드스캔 이미지의 렌더링이다. 밴딩(700) 옆에 또는 밴딩(700) 대신에 다양한 음영 또는 강도의 다른 밴딩이 존재할 수도 있다. 도 10은, 여기서 개시된 실시예의 사용으로 밴딩을 갖지 않고 그리고 포커스가 향상된 예시적인 사이드스캔 이미지의 렌더링이다. 도 9 및 도 10 간의 비교에서 용이하게 명백할 것인 바와 같이, 도 10은 포커스 및/또는 명확도가 향상되고, 도 9의 밴드들(700)이 없다. 예컨대, 도 10의 에지들은 도 9에서보다 덜 흐릿하다. 여기서 개시된 실시예의 사용에 기인하는 향상된 이미지는 웨이퍼 검사를 향상시킬 수 있고, 그리고/또는 웨이퍼 검사의 민감도를 향상시킬 수 있다.

여기서 설명된 시스템 및 방법은 임의 형태의 웨이퍼의 검사용으로 사용될 수도 있다. 웨이퍼는 반도체 웨이퍼 또는 웨이퍼 스택일 수도 있으나, 또한 LED, 태양 전지, 자기 디스크, 플랫 패널, 또는 연마판을 제조하는 데 사용된 것들과 같은 임의 형태의 웨이퍼일 수도 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 다른 대상들 또한 검사될 수도 있다.

본 개시가 하나 이상의 특정 실시예들에 관하여 설명되었으나, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 본 개시의 다른 실시예들이 행해질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 개시는 첨부된 청구범위 및 그 타당한 해석에 의하여만 제한된다.

Claims

검사 시스템으로서,
광학 헤드;
웨이퍼의 외주 에지(circumferential edge) 주위의 3개의 자유도를 갖는 상기 광학 헤드에 움직임을 제공하도록 구성된 지지 시스템;
상기 지지 시스템과 전기적 통신하는 제어기 - 상기 제어기는, 상기 지지 시스템을 사용하여 상기 광학 헤드의 움직임을 제어하도록 프로그램되어, 상기 광학 헤드가, 상기 광학 헤드의 궤적을 사용하여 상기 웨이퍼의 상기 외주 에지를 촬영(imaging)하는 동안, 웨이퍼 표면에 관한 일정한 입사각을 유지하며, 상기 궤적은 상기 웨이퍼의 섀도우 에지 프로파일 이미지를 사용하여 결정됨 - ; 및
상기 제어기에 동작적으로 연결된 에지 프로파일러 - 상기 에지 프로파일러는, 콜리메이팅된(collimated) 광원 및 카메라를 포함하는 섀도우그램(shadowgram) 촬영 시스템이며, 상기 카메라는, 상기 섀도우 에지 프로파일 이미지를 획득하기 위해 상기 콜리메이팅된 광원으로부터 콜리메이팅된 광을 수광하고 상기 웨이퍼의 상기 외주 에지의 섀도우를 촬영하도록 구성됨 -
를 포함하는 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 광학 헤드는 촬영 시스템을 포함하는 것인 검사 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 광학 헤드는 상기 에지 프로파일러를 더 포함하는 것인 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 웨이퍼의 제1 표면으로부터 상기 웨이퍼의 제2 표면까지 상기 광학 헤드를 이동시키도록 구성되는 것인 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 지지 시스템은, 상기 웨이퍼 표면에 수직인 방향으로 상기 광학 헤드를 이동시키도록 구성되는 것인 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 지지 시스템은, 상기 웨이퍼에 관하여 방사상 방향으로 상기 광학 헤드를 이동시키도록 구성되는 것인 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 지지 시스템은, 상기 외주 에지에 관하여 접선(tangential)인 축을 중심으로 상기 광학 헤드를 회전시키도록 구성되는 것인 검사 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼를 지지하도록 구성된 플래턴(platen)을 더 포함하는 검사 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 플래턴은, 상기 웨이퍼의 중심축을 중심으로 상기 웨이퍼를 회전시키도록 구성되는 것인 검사 시스템.
방법으로서,
에지 프로파일을 결정하기 위하여 웨이퍼의 섀도우그램 에지 프로파일 이미지를 수집하여 분석하는 단계 - 상기 섀도우그램 에지 프로파일 이미지는, 콜리메이팅된 광을 사용하여 생성된 상기 웨이퍼의 외주 에지의 섀도우임 -;
상기 섀도우그램 에지 프로파일 이미지를 사용하여 광학 헤드의 궤적을 결정하는 단계 - 상기 궤적을 사용하여 상기 웨이퍼의 외주 에지를 촬영하는 동안, 웨이퍼 표면에 관하여 일정한 입사각이 유지됨 -;
상기 궤적을 따라 상기 광학 헤드를 이동시키는 단계; 및
상기 웨이퍼의 상기 외주 에지의 이미지를 생성하는 단계
를 포함하는 방법.
제 10 항에 있어서, 2개의 개별 수직-편광된 반사 입사빔들의 합과 차로서 이미지들이 생성되는 것인 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 촬영하는 것은, 상기 웨이퍼의 제1 표면과 상기 웨이퍼의 반대쪽에 있는 제2 표면 사이에서 행해지는 것인 방법.
시스템으로서,
프로세서;
상기 프로세서와 전기적 통신하는 저장 디바이스; 및
상기 프로세서와 전기적 통신하는 통신 포트
를 포함하고,
상기 프로세서는,
웨이퍼의 섀도우그램 에지 프로파일 이미지를 수신하고 - 상기 섀도우그램 에지 프로파일 이미지는 콜리메이팅된 광을 사용하여 생성된 상기 웨이퍼의 외주 에지의 섀도우임 -,
상기 섀도우그램 에지 프로파일 이미지를 사용하여 광학 헤드의 궤적을 결정하고 - 상기 궤적을 사용하여 상기 웨이퍼의 외주 에지를 촬영하는 동안, 웨이퍼 표면에 관하여 일정한 입사각이 유지됨 -,
상기 궤적을 따라 상기 광학 헤드를 이동시키는 명령어들을 송신하도록
프로그램되는 것인 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 촬영하는 것은, 상기 웨이퍼의 제1 표면과 상기 웨이퍼의 반대쪽에 있는 제2 표면 사이에서 행해지는 것인 시스템.
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