KR19990015941U - 패턴 웨이퍼의 검사장비 - Google Patents

패턴 웨이퍼의 검사장비 Download PDF

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Abstract

본 고안에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장비는 엑스이램프로 부터 나오는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터와, 상기 필터를 통과한 전자기파중에서 웨이퍼의 진행공정에 따라 색깔별로 다양하게 선택할 수 있도록 한 컬러필터와, 상기 컬러필터를 통과한 빛의 양을 분할시키도록 한 빔스프리터와, 상기 빔스프리터에 의해 일측방향으로 반사되어 웨이퍼에 조사되는 빛을 모아주는 대물렌즈를 포함하여 구성되어, 다양한 반도체 공정에 유연하게 적용할 수 있어 보다 향상된 검출력을 갖도록 하였다.

Description

패턴 웨이퍼의 검사장비
본 고안은 반도체의 생산라인에서 패턴 오류 및 파티클을 검출하는 패턴 웨이퍼의 검사장비에 관한 것이다.
종래의 기술에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장비는 도 1에 도시한 바와 같이, 엑스이-에이치지(XE-HG) 램프(1)로 부터 나오는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터(NEUTRAL DENSITY FILTER)(2)와, 상기 램프(1)로 부터 나오는 빛 중 녹색계열의 빛만을 통과시키는 그린필터(GREEN FILTER)(3)와, 상기 그린필터(3)를 통과한 빛의 양을 50 대 50 으로 분할시키도록 한 빔스프리터(BEAM SPLITTER)(4)와, 상기 빔스프리터(4)에 의해 일측방향으로 반사되어 피측정대상인 웨이퍼(6)에 조사되는 빛을 모아주는 대물렌즈(OBJECTIVE LENS)(5)와, 상기 빔스프리터(4)의 상부에 설치하여 웨이퍼(6)에서 반사되어 나오는 이미지를 확대시켜주는 마그네틱 체인져(MAG CHANGER)(7)와, 상기 마그네틱 체인져(7)의 상부에 설치하여 웨이퍼(6)의 결함을 관찰하는 시시디 리뷰카메라(CCD REVIEW CAMERA)(9)와, 웨이퍼(6)의 결함을 감지하는 티디아이센서(TDI SENSOR)(10)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 기술에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장비의 동작을 설명하면 다음과 같다.
엑스이(XE)와 에이치지(HG) 두 개의 가스로 충만된 램프(1) 내 임계전압 이상을 걸어주게 되면, 가스 구성 원소의 물리적 성질에 의해 넓은 대역에 걸친 파장의 전자기파가 방사된다. 램프(1)는 일정한 라이프타임을 지니고 있으므로, 시간이 경과되면 빛의 세기가 선형적으로 감소하게 된다. 일반적으로 패턴 웨이퍼의 검사장비의 램프 평균 라이프타임은 800시간이다. 중성도 필터(2)는 두 개의 광투과성이 있는 기판으로 구성되어 있는데 이들의 오픈정도에 따라서 웨이퍼(6)에 조사되는 광량(光量)이 결정된다. 광량은 측정방법상에서 옵션으로 지정된다. 그린필터(3)에서는 녹색계열의 빛만을 통과시켜주며, 빔스프리터(4)에서 빛이 분할되어 대물렌즈(5)에서 초점을 맞춘 후 웨이퍼(6)에 조사되어 정밀검사를 실시하게 된다.
웨이퍼(6)에서 반사된 빛은 웨이퍼 표면에 관한 모든 정보를 갖게 되는데, 마그네틱 체인져(7)를 조작하여 원하는 크기의 이미지를 얻을 수 있다. 마그네틱 체이져(7)를 통과한 빛은 두갈래로 나뉘어 진다. 빛의 50%는 관찰용으로 시시디 리뷰카메라(9)로 들어가고, 50%는 티디아이 센서(10)로 투입되어 오류 유무를 판단하게 된다. 티디아이(TDI ; TIME DELAYED INTERGRATION) 센서(10)는 이 장비의 핵심으로 256×2048개의 픽셀(PIXEL)로 구성되어 있으며, 개개의 픽셀은 27 μ m 스퀘어로 되어 있다.
그 원리는 다음과 같다. 웨이퍼(6)상에는 다양한 패턴 및 파티클들이 존재하고, 이에 따라 반사되는 빛의 광도가 틀리게 된다. 이 빛들이 티디아이 센서(10)에 입사하게 되면, 각 픽셀에 갇혀있는 전자들과 상호 작용하게 되고, 포토 일렉트릭(PHOTOELECTRIC) 효과에 의해 전하가 발생된다. 개개의 픽셀의 전하는 너무 미소하므로 256 픽셀의 전하를 증폭시켜 해당되는 이미지에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이 전하의 양은 다시 0∼255까지의 그레이(GREY) 레벨로 나뉘어 지고, 두 개의 연속된 디아이이(DIE) 혹은 셀을 비교하여 전하량의 차이를 그레이 레벨로 분류하여 일정한 차이 이상으로 나타나면 오류로 인식하게 된다. 도면중 미설명 부호 8은 빛을 양분하는 미러를 나타낸다.
그러나, 현재 사용하고 있는 엑스-에이치지 아크램프(1)는 재료 특성상 매우 불안정한 길이의 파장곡선을 가진다. 따라서 웨이퍼(6)를 검사하려면 특정파장 대역만 선별적으로 사용할 수 밖에 없으며, 이 중 가장 안전한 녹색계열인 500∼600 μ m의 파장만 사용하 수 밖에 없다. 반도체의 공정중 일부공정은 웨이퍼 표면이 황색계통을 띄고 있어, 패턴 오류를 완벽하게 검출할 수 있지만, 금속층과 같은 흑,백 계통에서는 검출력이 상당히 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 고안의 목적은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출한 것으로, 다양한 반도체 공정에 유연하게 적용할 수 있어 보다 향상된 검출력을 갖도록 한 패턴 웨이퍼의 검사장비를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장비를 나타내는 구성도.
도 2는 본 고안에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장비를 나타내는 구성도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
2 ; 중성도 필터 4 ; 빔스프리터
5 ; 대물렌즈 6 ; 웨이퍼
7 ; 마그네틱 체인져 21 ; 램프
22 ; 컬러 필터
이러한, 본 고안의 목적은 엑스이램프로 부터 나오는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터와, 상기 필터를 통과한 전자기파중에서 웨이퍼의 진행공정에 따라 색깔별로 다양하게 선택할 수 있도록 한 컬러필터와, 상기 컬러필터를 통과한 빛의 양을 분할시키도록 한 빔스프리터와, 상기 빔스프리터에 의해 일측방향으로 반사되어 웨이퍼에 조사되는 빛을 모아주는 대물렌즈와, 상기 빔스프리터의 상부에 설치하여 웨이퍼에서 반사되어 나오는 이미지를 확대시켜주는 마그네틱 체인져와, 상기 마그네틱 체인져의 상부에 설치하여 웨이퍼의 결함을 관찰하는 시시디 리뷰카메라와, 웨이퍼의 결함을 감지하는 티디아이센서에의해 달성된다.
이하, 본 고안에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장비를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라서 설명한다.
도 2는 본 고안에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장비를 나타내는 구성도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 본 고안은 엑스이(XE)램프(21)로 부터 나오는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터(2)와, 상기 필터(2)를 통과한 전자기파중에서 웨이퍼의 진행공정에 따라 색깔별로 다양하게 선택할 수 있도록 한 컬러필터(22)와, 상기 컬러필터(22)를 통과한 빛의 양을 분할시키도록 한 빔스프리터(4)와, 상기 빔스프리터(4)에 의해 일측방향으로 반사되어 웨이퍼(6)에 조사되는 빛을 모아주는 대물렌즈(5)와, 상기 빔스프리터(4)의 상부에 설치하여 웨이퍼에서 반사되어 나오는 이미지를 확대시켜주는 마그네틱 체인져(7)와, 상기 마그네틱 체인져(7)의 상부에 설치하여 웨이퍼(6)의 결함을 관찰하는 시시디 리뷰카메라(9)와, 웨이퍼의 결함을 감지하는 티디아이센서(10)를 포함하여 구성된다.
상기 엑스이램프(21)의 사용가능한 파장대역은 400∼700 μ m인 것을 특징으로 하며, 상기 컬러필터(22)는 모터(도면에 도시되지 않음)에 의해 회전 구동하는 휠 형상이며, 둘레에 색깔별로 선택 가능한 다수개의 필터(22a)를 장착한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 고안에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장비의 동작을 설명하면 다음과 같다.
엑스이(XE) 단일 성부 가스를 주입한 램프(21)에 임계전압을 가하면, 400∼700 μ m 대역의 빛이 방사된다. 이 빛은 중성도 필터(2)를 거쳐 측정에 필요한 만큼의 양만 컬러 필터(22)로 들어오게 된다.
어떤 공정의 웨이퍼를 검사하느냐에 따라서 웨이퍼의 색깔과 가장 유사한 빛을 검사광원으로 사용하게 되면 가장 우수한 검출력을 얻을 수 있다.
컬러필터(22)는 휠 형태로 제작하여 모터를 이용하여 구동시킬 수 있으며, 이런 조건들은 공정방법상에서 옵션항목으로 지정한다. 사용예를 들면, LOCOS, FG공정 에서는 녹색이나 노란색계열의 필터를 사용하고, 금속일 경우는 필터를 통하지 않고 직접 방사한다.
차후 새로운 장치 도입으로 증착물질의 변화가 생겨도 상기 필터(22a)를 유연하게 사용할 수 있다. 그 외의 동작원리는 종래와 동일하여 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장비는 엑스이램프로 부터 나오는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터와, 상기 필터를 통과한 전자기파중에서 웨이퍼의 진행공정에 따라 색깔별로 다양하게 선택할 수 있도록 한 컬러필터와, 상기 컬러필터를 통과한 빛의 양을 분할시키도록 한 빔스프리터와, 상기 빔스프리터에 의해 일측방향으로 반사되어 웨이퍼에 조사되는 빛을 모아주는 대물렌즈를 포함하여 구성되어, 다양한 반도체 공정에 유연하게 적용할 수 있어 보다 향상된 검출력을 갖도록 한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 엑스이램프로 부터 나오는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터와, 상기 필터를 통과한 전자기파중에서 웨이퍼의 진행공정에 따라 색깔별로 다양하게 선택할 수 있도록 한 컬러필터와, 상기 컬러필터를 통과한 빛의 양을 분할시키도록 한 빔스프리터와, 상기 빔스프리터에 의해 일측방향으로 반사되어 웨이퍼에 조사되는 빛을 모아주는 대물렌즈와, 상기 빔스프리터의 상부에 설치하여 웨이퍼에서 반사되어 나오는 이미지를 확대시켜주는 마그네틱 체인져와, 상기 마그네틱 체인져의 상부에 설치하여 웨이퍼의 결함을 관찰하는 시시디 리뷰카메라와, 웨이퍼의 결함을 감지하는 티디아이센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 패턴 웨이퍼의 검사장비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엑스이램프의 사용가능한 파장대역은 400∼700 μ m인 것을 특징으로 하는 패턴 웨이퍼의 검사장비.
  3. 제1항에 있어서, 상기 컬러필터는 모터에 의해 회전 구동하는 휠 형상이며, 둘레에 색깔별로 선택 가능한 다수개의 필터를 장착한 것을 특징으로 하는 패턴 웨이퍼의 검사장비.
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