KR20000014554A - Wafer defect detecting apparatus - Google Patents

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KR20000014554A KR1019980034038A KR19980034038A KR20000014554A KR 20000014554 A KR20000014554 A KR 20000014554A KR 1019980034038 A KR1019980034038 A KR 1019980034038A KR 19980034038 A KR19980034038 A KR 19980034038A KR 20000014554 A KR20000014554 A KR 20000014554A
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Abstract

PURPOSE: The apparatus can detect the defect of non-repetitive patterns using an image processing method. CONSTITUTION: The apparatus is characterized by detecting the defect by comparing unit image by the image processing method using two cameras(116a, 116b). The apparatus improves the detection speed by comparing images at the same position of two different chips. A first light emitted from a first light source(102a) such as a mercury lamp are reflected from a first beam splitter(104a) and from a first mirror(101a) continuously and is incident to the first position of a first chip on a wafer(100). At the same time, a second light emitted from a second light source(102b) is incident to the same position as the first position of a second chip on the wafer. The first light is reflected from the first mirror and passes the first beam splitter again and is incident to a first camera(116a) and a first image sensor(118a) by a third mirror(114a), and the second light passes a second beam splitter(104b) and is incident to a second camera(116b) and to a second image sensor(118b) by a forth mirror(114b). The first camera inspects the image on the first position of the first chip on the wafer and the second camera inspects the image on the first position of the second chip on the wafer.

Description

웨이퍼 결함 검출장치Wafer Defect Detector

본 발명은 웨이퍼 결함(defect) 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지 프로세싱 방식을 사용하여 비반복형 패턴들의 결함을 검출할 수 있는 웨이퍼 결함 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer defect detection apparatus, and more particularly, to a wafer defect detection apparatus capable of detecting defects of non-repeatable patterns using an image processing method.

현재 사용되고 있는 웨이퍼 결함 검출 장치들은 대부분 레이저 산란(laser scattering) 방식과 이미지 프로세싱(image processing) 방식을 사용하여 결함들을 검출하고 있다.Currently, wafer defect detection apparatuses are used to detect defects using laser scattering and image processing.

도 1은 종래의 이미지 프로세싱 방식을 이용한 웨이퍼 결함 검출장치를 도시한 개략도이다. 도 1에서, 참조 부호 10은 웨이퍼, 11 및 24는 미러, 12는 광원, 14는 빔 분할기, 16은 자동초점 소오스 센서(aurofocus source sensor), 18은 자동초점 초점 센서(autofocus focus sensor), 20은 자동초점 노말 센서(autofocus normal sensor), 22는 자동초점 할로겐 램프(autofocus halogen lamp), 26은 카메라, 그리고 28은 이미지 센서(image sensor)를 각각 나타낸다.1 is a schematic diagram illustrating a wafer defect detection apparatus using a conventional image processing method. 1, reference numeral 10 denotes a wafer, 11 and 24 a mirror, 12 a light source, 14 a beam splitter, 16 an autofocus source sensor, 18 an autofocus focus sensor, 20 Denotes an autofocus normal sensor, 22 denotes an autofocus halogen lamp, 26 denotes a camera, and 28 denotes an image sensor.

도 1에 도시한 종래의 웨이퍼 결함 검출 장치에 의하면, 수은 램프와 같은 광원(12)으로부터 방출된 빛이 빔 분할기(14) 및 미러(11)로부터 연속적으로 반사되어 웨이퍼(10)에 입사된다. 상기 웨이퍼(10)로부터 반사된 빛은 다시 미러(11)로부터 반사되어 빔 분할기(14)를 통과한 후 미러(24)에 의해 카메라(26)와 이미지 센서(28)에 각각 입사된다. 상기 카메라(26)는 육안 검출을 위해 사용되며, 이미지 센서(28)는 컴퓨터 상에 기입력된 데이터와 측정 데이터를 비교하여 웨이퍼 상의 결함을 검출하는데 사용된다.According to the conventional wafer defect detection apparatus shown in FIG. 1, the light emitted from the light source 12 such as a mercury lamp is continuously reflected from the beam splitter 14 and the mirror 11 and is incident on the wafer 10. The light reflected from the wafer 10 is reflected back from the mirror 11 and passes through the beam splitter 14, and then enters the camera 26 and the image sensor 28 by the mirror 24, respectively. The camera 26 is used for visual detection, and the image sensor 28 is used to detect defects on the wafer by comparing measured data with data inputted on a computer.

여기서, 자동초점 소오스 센서(16)와 자동초점 할로겐 램프(22)는 웨이퍼(10)로부터 반사된 빛의 초점을 조절하는 역할을 한다.Here, the autofocus source sensor 16 and the autofocus halogen lamp 22 serve to adjust the focus of the light reflected from the wafer 10.

도 1에 도시한 바와 같은 구조를 갖는 종래의 웨이퍼 결함 검출 장치에 의한 결함 검출 방식은 다음과 같다.The defect detection method by the conventional wafer defect detection apparatus having the structure as shown in FIG. 1 is as follows.

즉, 다이(die) 내에 반복되고 있는 단위 셀들을 서로 비교하여 반복되지 않는 부분을 발견할 때, 이것이 기 설정된 조건을 벗어나면 결함으로 검출한다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같은 반복되는 셀 패턴들을 비교하는데 있어서 셀 1과 셀 2를 비교할 경우 그 차이는 셀 2에 있는 결함이 된다. 같은 방식으로 셀 2와 셀 3을 비교할 경우 그 차이는 역시 셀 2에 있는 결함이 된다. 즉, 동일한 패턴들만으로 이루어진 셀들을 비교할 때는 그 차이가 0이 될 것이고, 비교하는 셀에 결함이 있을 때는 그 차이가 상기 결함만큼 날 것이다.In other words, when comparing the unit cells being repeated in the die with each other and discovering a portion that is not repeated, if it is out of a predetermined condition, it is detected as a defect. For example, when comparing cell 1 and cell 2 in comparing repeated cell patterns as shown in FIG. 2, the difference becomes a defect in cell 2. If cell 2 and cell 3 are compared in the same way, the difference is also a defect in cell 2. That is, when comparing cells consisting of the same patterns only, the difference will be zero, and if there is a defect in the cell being compared, the difference will be as much as the defect.

이러한 이미지 프로세싱을 통한 결함 검출 방식을 사용하는 검출 장치는 기존의 레이저 산란 방식을 사용하는 검출 장치들과 비교할 때 요철이 있는 패턴들 내의 결함을 검출하는데 있어서 월등한 성능을 보이고 있다.The detection device using the defect detection method through such image processing shows superior performance in detecting defects in uneven patterns compared with the detection devices using the conventional laser scattering method.

그러나, 이와 같은 검출 방식은 반복되는 패턴들을 검출할 때, 즉 단위 셀 내에서의 비교에 의한 검출은 용이하지만, 반복되지 않는 패턴들에서의 결함 검출, 즉 단위 칩 간의 비교에 의한 검출은 상대적으로 떨어지게 된다. 현재 개발 및 연구 중에 있는 CPU, MDL, MFL, MSF 등의 소자들은 반복되는 단위 셀뿐만 아니라 주변회로 영역도 매우 중요한데, 현존하는 검출 장치들은 반복형 패턴들로 이루어진 단위 셀의 검색 위조로 제조되어 있어 비반복형 패턴들의 결함을 검출하는데 한계가 있다.However, such a detection scheme is easy to detect repeated patterns, i.e., detection by comparison in unit cells, while defect detection in non-repeating patterns, i.e., comparison between unit chips, is relatively easy. Will fall. CPU, MDL, MFL, MSF, etc. currently under development and research are very important not only for the repeating unit cell but also for the peripheral circuit area. Existing detection devices are manufactured by searching forgery of the unit cell composed of repeating patterns. There is a limit in detecting defects of repetitive patterns.

즉, 셀과 셀을 비교하여 검사하는 경우 3개의 단위 셀의 정보만 필요하지만, 동일한 성능의 장치를 가지고 칩과 칩을 비교하여 검사하는 경우에는 첫 번째 칩에 대한 제1 데이터를 모두 저장한 후 두 번째 칩에 대한 제2 데이터를 읽고 이를 상기 제1 데이터와 비교하여 결함을 검출하며, 만일 두 번째 칩에서 결함이 검출되지 않으면 세 번째 칩에 대한 제3 데이터를 읽고 이를 상기 제2 데이터와 비교하여 결함을 검출하게 된다. 따라서, 두 개 내지 세 개의 단위 칩에 대한 정보를 모두 가지고 있어야 하므로 검출력이 훨씬 저조하게 된다. 따라서, 비반복형 패턴들의 결함을 검출하기 위하여 셀과 셀 간의 비교 검사 방식만큼의 검출력을 보장할 수 있는 칩과 칩 간의 비교 검사가 필요하다.That is, when comparing and inspecting cells and cells, only the information of three unit cells is required, but when comparing chips and chips with devices having the same performance, after storing all the first data for the first chip, Defects are detected by reading the second data for the second chip and comparing it with the first data, and if the defect is not detected in the second chip, reading the third data for the third chip and comparing it with the second data To detect a defect. Therefore, the detection power is much lower since it is necessary to have all information about two to three unit chips. Therefore, in order to detect defects of non-repeating patterns, a chip-to-chip comparison test is required, which can guarantee a detection power as much as a comparison test method between cells.

본 발명의 목적은 이미지 프로세싱 방식을 사용하여 비반복형 패턴들의 결함을 검출할 수 있는 웨이퍼 결함 검출장치을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a wafer defect detection apparatus capable of detecting defects in non-repeatable patterns using an image processing method.

도 1은 종래의 이미지 프로세싱 방식을 이용한 웨이퍼 결함 검출장치를 도시한 개략도.1 is a schematic view showing a wafer defect detection apparatus using a conventional image processing method.

도 2는 반복되는 셀 패턴들을 도시한 개략도.2 is a schematic diagram illustrating repeated cell patterns.

도 3은 본 발명에 의한 이미지 프로세싱 방식을 이용한 웨이퍼 결함 검출장치를 도시한 개략도.Figure 3 is a schematic diagram showing a wafer defect detection apparatus using an image processing method according to the present invention.

도 4는 도 3에 도시한 장치에 의한 웨이퍼 결함의 검출 방식을 설명하기 위한 개략도.4 is a schematic view for explaining a method of detecting a wafer defect by the apparatus shown in FIG. 3.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 : 웨이퍼 102a, 102b : 광원100: wafer 102a, 102b: light source

104a, 104b : 빔 분할기 106a, 106b : 자동초점 소오스 센서104a, 104b: beam splitter 106a, 106b: autofocus source sensor

108a, 108b : 자동초점 초점 센서 110a, 110b : 자동초점 노말 센서108a, 108b: autofocus focus sensor 110a, 110b: autofocus normal sensor

112a, 112b : 자동초점 할로겐 램프112a, 112b: autofocus halogen lamps

114a, 114b : 거울 116a, 116b : 카메라114a, 114b: Mirrors 116a, 116b: Camera

118a, 118b : 이미지 센서118a, 118b: Image Sensor

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 두 개의 카메라를 이용한 이미지 프로세싱 방식으로 단위 이미지를 비교함으로써 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a wafer defect detection apparatus characterized by detecting the defect by comparing the unit image by the image processing method using two cameras.

바람직하게는, 칩과 칩을 비교 검사할 때 상기 단위 이미지는 두 개의 다른 칩의 동일 위치에서의 이미지이다.Preferably, when comparing chips and chips, the unit image is an image at the same position of two different chips.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 이미지 프로세싱 방식을 이용한 웨이퍼 결함 검출장치를 도시한 개략도이다. 도 3에서, 참조 부호 100은 웨이퍼, 101a 및 101b는 미러, 102a 및 102b는 광원, 104a 및 104b는 빔 분할기, 106a 및 106b는 자동초점 소오스 센서, 108a 및 108b는 자동초점 초점 센서, 110a 및 110b는 자동초점 노말 센서, 112a 및 112b는 자동초점 할로겐 램프, 116a 및 116b는 카메라, 그리고 118a 및 118b는 이미지 센서를 각각 나타낸다.Figure 3 is a schematic diagram showing a wafer defect detection apparatus using an image processing method according to the present invention. In FIG. 3, reference numeral 100 denotes a wafer, 101a and 101b a mirror, 102a and 102b a light source, 104a and 104b a beam splitter, 106a and 106b an autofocus source sensor, 108a and 108b an autofocus focus sensor, 110a and 110b Are autofocus normal sensors, 112a and 112b are autofocus halogen lamps, 116a and 116b are cameras, and 118a and 118b are image sensors, respectively.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 웨이퍼 결함 검출 장치는 두 개의 카메라(116a, 116b)를 사용한다. 즉, 수은 램프와 같은 제1 광원(102a)으로부터 방출된 제1 빛은 제1 빔 분할기(104a) 및 제1 미러(101a)로부터 연속적으로 반사되어 웨이퍼(100) 상의 예컨대 첫 번째 칩의 제1 위치에 입사된다. 이와 동시에, 제2 광원(102b)으로부터 방출된 제2 빛은 제2 빔 분할기(104b) 및 제2 미러(101b)로부터 연속적으로 반사되어 웨이퍼(100) 상의 두 번째 칩의 상기 제1 위치와 동일한 위치에 입사된다.Referring to Figure 3, the wafer defect detection apparatus according to the present invention uses two cameras (116a, 116b). That is, the first light emitted from the first light source 102a, such as a mercury lamp, is continuously reflected from the first beam splitter 104a and the first mirror 101a and thus, for example, the first chip of the first chip on the wafer 100. Incident on location. At the same time, the second light emitted from the second light source 102b is continuously reflected from the second beam splitter 104b and the second mirror 101b to be identical to the first position of the second chip on the wafer 100. Incident on location.

상기 웨이퍼(100)의 첫 번째 칩으로부터 반사된 제1 빛은 다시 제1 미러(101a)로부터 반사되어 제1 빔 분할기(104a)를 통과한 후 제3 미러(114a)에 의해 제1 카메라(116a)와 제1 이미지 센서(118a)에 각각 입사된다. 이와 동시에, 상기 웨이퍼(100)의 두 번째 칩으로부터 반사된 제2 빛은 다시 제2 미러(101b)로부터 반사되어 제2 빔 분할기(104b)를 통과한 후 제4 미러(114b)에 의해 제2 카메라(116b)와 제2 이미지 센서(118b)에 각각 입사된다.The first light reflected from the first chip of the wafer 100 is again reflected from the first mirror 101a and passes through the first beam splitter 104a, and then the first camera 116a by the third mirror 114a. ) And the first image sensor 118a are respectively incident. At the same time, the second light reflected from the second chip of the wafer 100 is again reflected from the second mirror 101b and passes through the second beam splitter 104b, followed by the second mirror 114b by the fourth mirror 114b. Incident on the camera 116b and the second image sensor 118b, respectively.

따라서, 웨이퍼(100) 상의 첫 번째 칩의 제1 위치의 이미지를 제1 카메라(116a)에 의해 검사하고, 이와 동시에 두 번째 칩의 제1 위치의 이미지를 제2 카메라(116b)에 의해 검사함으로써 상기한 두 개의 칩의 제1 위치에서의 두 개의 이미지를 비교하여 결함을 검출한다.Thus, by examining the image of the first position of the first chip on the wafer 100 by the first camera 116a, and at the same time the image of the first position of the second chip by the second camera 116b Defects are detected by comparing the two images at the first positions of the two chips.

마찬가지로, 제1 광원(102a)으로부터 방출된 제1 빛이 웨이퍼(100) 상의 첫 번째 칩의 제2 위치로 이동하면 제2 광원(102a)으로부터 방출된 제2 빛도 웨이퍼(100) 상의 두 번째 칩의 상기 제2 위치와 동일한 위치로 이동되므로, 제1 카메라(116a)로써 첫 번째 칩의 제2 위치의 이미지를 검사하고 동시에 제2 카메라(116b)로써 두 번째 칩의 제2 위치의 이미지를 검사함으로써, 상기한 두 개의 칩의 제2 위치에서의 두 개의 이미지를 비교하여 결함을 검출한다.Likewise, when the first light emitted from the first light source 102a moves to the second position of the first chip on the wafer 100, the second light emitted from the second light source 102a is also second on the wafer 100. Since it is moved to the same position as the second position of the chip, the first camera 116a examines the image of the second position of the first chip and simultaneously the image of the second position of the second chip with the second camera 116b. By inspecting, the defects are detected by comparing the two images at the second positions of the two chips described above.

여기서, 상기 제1 및 제2 카메라(116a, 116b)는 육안 검출을 위해 사용되며, 제1 및 제2 이미지 센서(118a, 118b)는 컴퓨터 상에 기입력된 데이터와 측정 데이터를 비교하여 웨이퍼 상의 결함을 검출하는데 사용된다. 또한, 자동초점 소오스 센서(106a, 106b)와 자동초점 할로겐 램프(112a, 112b)는 웨이퍼(100)로부터 반사된 빛의 초점을 조절하는 역할을 한다.Here, the first and second cameras 116a and 116b are used for visual detection, and the first and second image sensors 118a and 118b compare the data inputted on the computer with the measurement data on the wafer. Used to detect defects. In addition, the autofocus source sensors 106a and 106b and the autofocus halogen lamps 112a and 112b serve to adjust the focus of the light reflected from the wafer 100.

도 4는 도 3에 도시한 장치에 의한 웨이퍼 결함의 검출 방식을 설명하기 위한 개략도이다.4 is a schematic view for explaining a method of detecting a wafer defect by the apparatus shown in FIG. 3.

도 4를 참조하면, 도 3에 도시한 본 발명의 웨이퍼 결함 검출장치를 이용하여 동일한 패턴의 셀들을 비교할 경우, 차이가 없으면 정상이고 차이가 있으면 그것을 결함으로 검출한다. 마찬가지로, 본 발명의 웨이퍼 결함 검출 장치를 이용하여 비반복형 패턴들의 결함을 검출할 경우(칩과 칩을 비교 검사하는 경우)에는, 두 개의 다른 칩의 동일 위치에서의 패턴을 검사하여 결함을 검출한다. 즉, 검사 방식과 무관하게 비교하고자 하는 패턴의 사이즈를 일정하게 설정한 후 상기 패턴에 대한 정보를 서로 비교함으로써 결함을 검출한다.Referring to FIG. 4, when comparing the cells of the same pattern using the wafer defect detection apparatus of the present invention shown in FIG. 3, if there is no difference, it is normal and if there is a difference, it is detected as a defect. Similarly, when detecting defects of non-repeating patterns using a wafer defect detecting apparatus of the present invention (when comparing chips and chips), the defects are detected by inspecting patterns at the same positions of two different chips. . That is, the defect is detected by setting the size of the pattern to be compared constantly irrespective of the inspection method and comparing the information about the pattern with each other.

따라서, 상술한 바와 같이 두 개의 이미지를 동시에 비교하여 결함을 검출하는 방식은 검출 속도 면에서 약 2배가 빠를 뿐만 아니라, 결함을 검출하는에 있어서 칩과 칩의 검사 방식이 셀과 셀의 검사 방식과 동일한 검출력을 갖게 한다. 즉, 종래의 칩과 칩의 비교 방식처럼 하나의 칩에 대한 데이터가 모두 필요하지 않고 하나의 칩의 소정 위치에서의 단위 이미지에 대한 정보만 필요하므로 검출 속도가 빠르고 정확한 검출이 가능해진다.Therefore, as described above, the method of detecting defects by comparing two images at the same time is about twice as fast in terms of detection speed. Have the same detection power. That is, as in the conventional chip-to-chip comparison method, since data for one chip is not all needed and only information about a unit image at a predetermined position of one chip is required, the detection speed is fast and accurate detection is possible.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 웨이퍼 결함 검출 장치에 의하면, 두 개의 카메라를 사용한 두 개의 이미지 프로세싱 방식으로 두 개의 다른 칩의 동일 위치에서의 이미지를 동시에 비교함으로써 웨이퍼 상의 결함을 정확하게 검출할 수 있고 검출 속도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the wafer defect detecting apparatus according to the present invention, defects on the wafer can be accurately detected and detected by simultaneously comparing images at the same positions of two different chips by two image processing methods using two cameras. Can improve speed.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (2)

두 개의 카메라를 이용한 이미지 프로세싱 방식으로 단위 이미지를 비교함으로써 결함을 검출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출장치.Wafer defect detection apparatus characterized in that the defect is detected by comparing the unit image by the image processing method using two cameras. 제1항에 있어서, 칩과 칩을 비교 검사할 때 상기 단위 이미지는 두 개의 다른 칩의 동일 위치에서의 이미지인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 결함 검출장치.The apparatus of claim 1, wherein the unit image is an image at the same position of two different chips when comparing chips and chips.
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