KR20000009898A - 웨이퍼 검사용 광학현미경 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼에 조명되는 빛을 집중시키는 집광부를 구비하여 상기 웨이퍼의 분석 및 검사를 용이하고, 정확하게 실시하게 하는 웨이퍼 검사용 광학현미경에 관한 것이다.

본 발명에 의한 웨이퍼 검사용 광학현미경은 웨이퍼가 위치하는 투명재질의 플레이트를 구비하는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 설치된 대물렌즈와 접안렌즈를 구비하는 렌즈부와, 빛을 발생하는 광원과 상기 광원에 연결되어 상기 웨이퍼에 빛을 조명하는 조명구를 구비하는 조광부 및 상기 조명구에 설치되어 상기 웨이퍼로 빛을 집중시키는 집광부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 빛의 분산각도를 줄임으로써 작업자가 느끼는 눈의 피로를 줄여 시력이 저하되는 것을 방지하고, 웨이퍼를 분석 및 검사하는 작업의 정확성을 향상시키며, 조명구를 적당한 밝기로 사용함으로써 상기 조명구의 수명을 연장시키게 하는 효과를 갖는다.

Description

웨이퍼 검사용 광학현미경

본 발명은 웨이퍼 검사용 광학현미경에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼에 조명되는 빛을 집중시키는 집광부를 구비하여 상기 웨이퍼의 분석 및 검사를 용이하고, 정확하게 실시하게 하는 웨이퍼 검사용 광학현미경에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼는 사진, 이온확산, 식각, 화학기상증착 및 금속증착 등의 공정을 반복적으로 수행한 후 반도체장치인 칩으로 제조된다.

상기 공정들을 거친 웨이퍼는 일련의 검사과정을 거쳐 양/불량이 결정되며, 상기 검사과정을 통해 상기 웨이퍼의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 또한 상기 공정들의 안정성을 향상시킬 수 있다.

이러한 목적에 의해 실시되는 상기 검사과정은 매우 다양한 방법으로 실시되고 있으며, 이중 광학현미경을 이용하는 방법은 상기 웨이퍼에 빛을 조명하고, 렌즈를 이용하여 상기 웨이퍼를 작업자가 육안으로 관찰함으로써 상기 웨이퍼의 양/불량을 검사하는 방법이다.

즉, 상기 웨이퍼의 표면을 육안으로 관찰함으로써 물리적인 결함, 즉 상기 웨이퍼 상에 발생하는 긁힘 등의 존재여부를 검사하여 상기 웨이퍼의 양/불량을 결정하는 방법이다.

그리고, 상기 공정들을 통해 상기 웨이퍼 상에 형성된 상기 박막들에 빛을 조명하면, 상기 빛을 조명하는 각도에 따라 상기 웨이퍼 상에 형성된 상기 박막들의 굴절률 및 투과율 등이 다르기 때문에 나타나는 다양한 색깔을 관찰함으로써 상기 웨이퍼를 분석 및 검사할 수 있다.

즉, 상기 웨이퍼 상에 빛을 조명한 후 나타나는 색깔을 선행된 실험에 의해 제작된 색도표와 비교함으로써, 상기 웨이퍼 상에 형성된 상기 박막들의 두께를 알아낼 수 있으며, 이를 통하여 상기 웨이퍼의 양/불량을 결정할 수 있다.

도1을 참조하여 설명하면, 종래의 웨이퍼 검사용 광학현미경은 웨이퍼(1)가 위치하는 스테이지(2)를 구비하고 있으며, 상기 스테이지(2)에는 빛이 투과되어 상기 웨이퍼(1)를 조명하도록 투명재질로 형성된 플레이트(3)가 구비되어 있다.

상기 스테이지(2)의 하부에는 상기 스테이지(2)를 엑스축 및 와이축으로 이동시켜 상기 웨이퍼(1)를 적절한 검사위치로 이동시키는 엑스-와이축 이송스테이지(4)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 스테이지(2)의 하부에는 상기 스테이지(2) 상에 위치한 상기 웨이퍼(1)에 빛을 조명하는 조광부가 설치되어 있으며, 상기 조광부는 빛을 발생하는 광원(7)과, 상기 광원(7)에 연결되어 상기 웨이퍼(1)로 빛을 조명하는 조명구(8)를 구비하고 있다.

또한, 상기 스테이지(2)의 상부에는 렌즈부가 설치되어 있으며, 상기 렌즈부는 상기 조명구(8)에서 조명된 빛이 상기 웨이퍼(1)를 투과하며 나타나는 상을 맺는 대물렌즈(5)와, 상기 대물렌즈(5)에서 맺은 상을 작업자가 관찰할 수 있는 접안렌즈(6)가 연이어 설치되어 있다.

그리고, 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경의 상부에는 빛이 상기 웨이퍼(1)를 투과할 때 나타나는 다양한 색깔을 분석하여 상기 웨이퍼(1)에 형성된 각각의 상기 박막의 두께를 계측할 수 있는 두께계측기(9)가 구비되어 있다.

따라서, 상기 광원(7)에서 발생한 빛을 상기 조명구(8)가 상기 스테이지(2) 상에 위치하는 상기 웨이퍼(1)에 조명하면, 상기 대물렌즈(5)에서 상기 웨이퍼(1)의 상을 맺고, 작업자는 상기 접안렌즈(6)를 통해 상기 웨이퍼(1)의 상을 육안으로 관찰하게 된다.

즉, 상기 웨이퍼(1) 상에 형성된 박막들의 빛에 대한 굴절률 및 투과율 등의 차이에 의해 나타나는 다양한 색깔을 관찰하고, 상기 색깔을 선행된 실험에 의해 제작된 색도표와 비교하거나, 상기 두께계측기(9)를 사용함으로써 상기 박막들의 두께를 계측하여 상기 웨이퍼(1)의 양/불량을 결정하게 된다.

그러나, 상기 스테이지(2) 상에 위치한 상기 웨이퍼(1)와 상기 조명구(8)와의 거리가 멀어 상기 조명구(8)에서 조명되는 빛의 분산각도가 크므로, 작업자의 눈을 피로하게 하여 시력을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한, 상기 대물렌즈(5)에서 맺은 상기 웨이퍼(1)의 상이 흐리게 보여 상기 웨이퍼(1)를 분석 및 검사하는 작업의 정확성이 저하되며, 정확한 상기 웨이퍼(1)의 상을 보기 위해 상기 조명구(8)의 밝기를 최대로 하게 되면 상기 조명구(8)의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 조명구에서 조명되는 빛을 웨이퍼에 집중시키는 집광부를 구비하여 작업자가 느끼는 눈의 피로를 줄임으로써 시력이 저하되는 것을 방지하고, 상기 웨이퍼의 상을 정확하게 맺어 상기 웨이퍼를 분석 및 검사하는 작업의 정확성을 향상시키며, 또한 상기 조명구를 적당한 밝기로 사용함으로써 상기 조명구의 수명을 연장시키게 하는 웨이퍼 검사용 광학현미경을 제공하는데 있다.

도1은 종래의 웨이퍼 검사용 광학현미경을 나타낸 부분단면도이다.

도2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 웨이퍼 검사용 광학현미경을 나타낸 부분 단면도이다.

도3은 도2의 집광부를 나타낸 부분단면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 웨이퍼 2, 10 : 스테이지(Stage)

3, 11 : 플레이트(Plate) 4, 13 : 엑스-와이축 이송스테이지

5, 14 : 대물렌즈 6, 15 : 접안렌즈

7, 16 : 광원 8, 17 : 조명구

9, 23 : 두께계측기 12 : 고정지그

18 : 집광부 19 : 광로관

20 : 집광렌즈 21 : 관통홀

22 : 고정나사

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 웨이퍼 검사용 광학현미경은, 웨이퍼가 위치하는 투명재질의 플레이트를 구비하는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 설치된 대물렌즈와 접안렌즈를 구비하는 렌즈부와, 빛을 발생하는 광원과 상기 광원에 연결되어 상기 웨이퍼로 빛을 조명하는 조명구를 구비하는 조광부 및 상기 조명구에 설치되어 상기 웨이퍼로 빛을 집중시키는 집광부를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 집광부는 상기 조명구에 연결되어 상기 광원에서 발생한 빛을 일방향으로 조명하는 광로관 및 상기 광로관에 형성되어 상기 광원에서 발생한 빛을 집중시키는 집광렌즈를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 웨이퍼 검사용 광학현미경은 웨이퍼(1)가 위치하는 스테이지(10)를 구비하고 있으며, 상기 스테이지(10)에는 빛이 투과되는 투명재질로 형성된 플레이트(11)가 구비되어 있다.

이때, 상기 웨이퍼(1)는 투명재질로 형성된 고정지그(10)에 고정되어 상기 플레이트(11) 상에 위치하게 된다.

그리고, 상기 스테이지(10)의 하부에는 상기 스테이지(10)를 엑스축 및 와이축으로 이동시켜 상기 웨이퍼(1)를 적절한 검사위치로 이동시키는 엑스-와이축 이송스테이지(13)가 설치되어 있다.

상기 스테이지(10)의 상부에는 렌즈부가 설치되어 있으며, 상기 렌즈부는 상기 웨이퍼(1)의 상을 맺는 대물렌즈(14)와, 상기 대물렌즈(14)에서 맺은 상을 작업자가 관찰할 수 있는 접안렌즈(15)가 연이어 설치되어 있다.

또한, 상기 스테이지(10)의 하부에는 상기 스테이지(10) 상에 위치한 상기 웨이퍼(1)에 빛을 조명하는 조광부가 설치되어 있으며, 상기 조광부는 빛을 발생하는 광원(16)과, 상기 광원(16)에 연결되어 상기 웨이퍼(1)로 빛을 조명하는 조명구(17)를 구비하고 있다.

상기 조명구(17)에는 집광부(18)가 설치되어 있으며, 상기 집광부(18)는 상기 조명구(17)에 연결되어 상기 광원(16)에서 발생한 빛을 일방향으로 조명하는 광로관(19) 및 상기 광로관(19)에 형성되어 상기 광원(16)에서 발생한 빛을 집중시키는 집광렌즈(20)를 구비하여 이루어진다.

도3을 참조하여 설명하면, 상기 광로관(19)은 원통관으로 형성되며, 결합구에 의해 상기 조명구(17)와 결합된다.

즉, 상기 조명구(17)는 상기 광로관(19)의 내부로 삽입되고, 상기 광로관(19)의 측벽에는 관통홀(21)이 형성되어 있으며, 상기 관통홀(21)에 고정나사(22)가 삽입되어 상기 광로관(19)의 측벽을 가압하여 상기 조명구(17)에 밀착시킴으로써 상기 광로관(19)과 상기 조명구(17)를 결합시킨다.

이때, 상기 광로관(19)의 내면은 빛의 반사율이 높아 상기 광원(16)에서 발생한 빛을 손실이 없이 일방향으로 진행시키는 것이 가능하도록 반사율이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 상기 광로관(19)의 내면은 알루미늄, 알루미늄합금, 금, 또는 은 등의 금속을 포함하여 이루어진 그룹중에서 선택되는 것이 바람직하며, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 상기 알루미늄합금들 중 두랄루민(Duralumin)을 이용하여 상기 광로관(19)의 내면을 형성하였다.

또한, 상기 광로관(19)의 내면을 반사율이 높은 금속으로 코팅하는 것도 가능하며, 이때 상기 광로관(19)의 내면을 코팅하기 위해 사용되는 금속의 재질은 알루미늄, 알루미늄합금, 금, 또는 은 등의 금속을 포함하여 이루어진 그룹중에서 선택되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 집광렌즈(20)는 반구형의 볼록렌즈로 형성되어 상기 광로관(19)의 상부에 결합되어 있으며, 반구형의 볼록한 부분이 상기 광로관(19)의 외부를 향하도록 결합된다.

이는, 상기 집광렌즈(20)의 평평한 면이 상기 광로관(19)의 내부를 향함으로써 상기 광로관(19)을 통해 조명되는 빛의 입사율을 향상시키고, 상기 집광렌즈(20)의 볼록한 부분이 상기 광로관(19)의 외부를 향함으로써 상기 집광렌즈(20)에 입사된 빛을 상기 광로관(19)의 외부로 집중시키기 위함이다.

다시 도2를 참조하여 설명하면, 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경의 상부에는 빛이 상기 웨이퍼(1)를 투과하며 나타나는 다양한 색깔을 분석하여 상기 웨이퍼(1)에 형성된 각각의 상기 박막의 두께를 계측할 수 있는 두께계측기(23)가 구비되어 있다.

또한, 상기 대물렌즈(14)에서 맺은 상을 작업자가 용이하게 관찰할 수 있도록 표시부를 구비하는 것도 가능하며, 상기 표시부는 상기 접안렌즈(15)에서 관찰되는 상기 웨이퍼(1)의 상을 관찰할 수 있게 하는 카메라 및 상기 접안렌즈(15)에서 관찰되는 상을 상기 카메라에서 용이하게 관찰하도록 초점을 맞쳐주는 씨-마운트를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 별도의 모니터를 설치함으로써 상기 웨이퍼(1)의 상을 관찰하는 것도 가능하다.

여기서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경의 동작관계에 대해 설명하면, 먼저 상기 웨이퍼(1)를 상기 고정지그(12)에 고정시킨 후, 상기 플레이트(11) 상에 위치시킨다.

그리고, 상기 엑스-와이축 이송스테이지(13)를 구동하여 상기 스테이지(10)를 이동시킴으로써 상기 웨이퍼(1)를 적절한 검사위치에 위치시킨다.

상기 웨이퍼(1)가 검사위치에 위치하면, 상기 광원(16)에서 발생한 빛을 상기 조명구(17)를 통해 상기 웨이퍼(1)에 조명한다.

이때, 상기 광로관(19)은 상기 조명구(17)에서 조명된 빛을 일방향으로 진행시키고, 상기 집광렌즈(20)는 상기 웨이퍼(1)에 빛을 집중시킨다.

그리고, 작업자는 육안으로 상기 접안렌즈(15)를 통해 상기 웨이퍼(1) 상에 나타나는 색깔을 관찰하고, 선행된 실험에 의해 제작된 색도표와 비교하여 상기 웨이퍼(1) 상에 형성된 상기 박막들의 두께를 계측함으로써 상기 웨이퍼(1)를 분석 및 검사할 수 있다.

또한, 상기 두께계측기(23)에서 상기 웨이퍼(1) 상에 나타나는 색깔을 분석하여 상기 웨이퍼(1) 상에 형성된 상기 박막들의 두께를 계측할 수 있으며, 상기 대물렌즈(14)에서 맺은 상기 웨이퍼(1)의 상을 상기 표시부에 구비된 상기 카메라(25)와, 상기 모니터(26)를 통해 이용하여 분석 및 검사하는 작업을 실시하는 것도 가능하다.

따라서, 상기 집광부에서 빛을 상기 웨이퍼(1)에 집중시켜 상기 웨이퍼(1)에 조명되는 빛의 분산각도를 작게 함으로써 작업자가 느끼는 눈의 피로를 줄일 수 있고, 상기 웨이퍼(1)의 상을 정확하게 관찰할 수 있게 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 검사용 광학현미경에 의하면 조명구에서 조명되는 빛을 웨이퍼에 집중시키는 집광부를 구비하여 빛의 분산각도를 줄임으로써 작업자가 느끼는 눈의 피로를 줄여 시력이 저하되는 것을 방지하고, 웨이퍼의 상을 정확하게 맺어 상기 웨이퍼를 분석 및 검사하는 작업의 정확성을 향상시키며, 상기 조명구를 적당한 밝기로 사용함으로써 상기 조명구의 수명을 연장시키게 하는 효과를 갖는다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (11)

1. 웨이퍼가 위치하는 투명재질의 플레이트를 구비하는 스테이지;

   상기 스테이지의 상부에 설치된 대물렌즈와 접안렌즈를 구비하는 렌즈부;

   빛을 발생하는 광원과, 상기 광원에 연결되어 상기 웨이퍼로 빛을 조명하는 조명구를 구비하는 조광부; 및

   상기 조명구에 설치되어 상기 웨이퍼로 빛을 집중시키는 집광부;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사용 광학현미경.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 집광부는,

   상기 조명구에 연결되어 상기 광원에서 발생한 빛을 일방향으로 조명하는 광로관; 및

   상기 광로관에 형성되어 상기 광원에서 발생한 빛을 집중시키는 집광렌즈;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 광로관은 원통관인 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 광로관은 그 내면이 반사율이 높은 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 광로관의 재질은 알루미늄, 알루미늄합금, 금, 또는 은 등의 금속 을 포함하여 이루어진 그룹중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 광로관의 재질은 상기 알루미늄합금들 중에서 선택된 두랄루민인 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 광로관은 그 내면이 반사율이 높은 재질로 코팅되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 광로관은 그 내면이 알루미늄, 알루미늄합금, 금 또는 은 등의 금속들을 포함하여 이루어진 그룹중에서 선택되어 코팅되는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 광로관은 결합구에 의해 상기 조명구에 결합되는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 결합구는 상기 광로관의 측벽에 형성된 관통홀에 결합하는 고정나사인 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.
11. 제 3 항에 있어서,

    상기 집광렌즈는 반구형의 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 검사용 광학현미경.