KR20010018786A

KR20010018786A - 반도체 웨이퍼의 취약부 검사방법

Info

Publication number: KR20010018786A
Application number: KR1019990034886A
Authority: KR
Inventors: 강덕용
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-08-23
Filing date: 1999-08-23
Publication date: 2001-03-15

Abstract

반도체 칩에서 불량 검출이 어려운 취약부(weak point)를 특화하여 중점적으로 검사할 수 있는 반도체 웨이퍼의 취약부 검사방법이 개시된다. 본 발명은 셀 영역과 주변 회로영역으로 구분된 복수의 다이들을 구비하는 웨이퍼에서 불량 검출이 어려운 취약부(weak point)의 불량 발생 여부를 중점적으로 검사하는 방법으로서, 어레이 모드에서 이미 검사된 셀 영역에서 에지(edge) 영역까지를 포함시킨 확장 영역을 어레이 다수 선택 프로그램을 이용하여 검사 받아야 할 검사 면적으로 랜덤 모드안에서 설정한 후, 이 선택된 영역과 미리 다수 이미지 기억장치에 저장되어 있는 상기 선택된 영역에 해당하는 이미지를 비교하여 불량 여부를 검사한다. 본 발명에 따르면, 어레이 레시피(recipe)로는 검사되지 않고 램덤 레시피로는 감지도(sensitivity)가 떨어져 검출되지 않는 취약부의 불량 여부를 정확하게 검사할 수 있으며, 램덤 레시피(Random Recipe)에서의 취약부인 주변 회로영역의 불량 여부를 증가된 감지도(sensitivity)로 정확하게 검출할 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼의 취약부 검사방법{Inspection Method of weak Point of Semiconductor Wafer}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 검사방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 칩에서 불량 검출이 어려운 취약부(weak point)를 특화하여 중점적으로 검사할 수 있는 반도체 웨이퍼의 취약부 검사방법에 관한 것이다.

반도체 제조에 있어서, 제품의 생산 공기와 각 부문별 장비의 생산 능력은 생산성 및 경쟁력 측면에서 매우 중요한 역할을 차지하고 있다. 일반적으로, 반도체 웨이퍼 공정은 높은 정확도가 요구된다. 한 번의 결함(defect) 발생으로 웨이퍼는 완전히 못쓰게 되기 때문에 문제가 발생되자 마자 스펙에서 벗어나거나 낮은 수율의 웨이퍼는 즉시 골라내야 한다.

따라서, 반도체 웨이퍼는 여러 가지 테스트와 평가를 받아야 한다.

대표적인 테스트 장비로는 EDS(Electrical Die Sort)와 KLA 장비가 있다. 상기 EDS 테스트는 풀 칩 테스트 방식으로서, 칩의 정확한 동작여부를 확인하기 위하여 각종 조건하에서 테스트가 실시되었고, 정확한 스크린을 수행하기 위하여 많은 시간이 테스트에 소요된다. 그리고, 한정된 장비 안에서 많은 양을 테스트 할 수 있는 능력을 갖기 위하여 테스트 시간 감축을 위한 연구가 취해지고 있다.

종래의 반도체 제조에서 널리 수행되고 있는 KLA 테스트 장비는 세세한 공정을 풀 칩 모니터링하며 검사원에 의하여 리뷰되어 결함의 유형을 구분하는 것이다.

상기 KLA 검사 장비의 스캐닝 모드에는 어레이(Array) 모드와 램덤(Random) 모드로 이루어진다.

그러나, 64M DRAM 칩에서 128K로 단위 셀을 나누어 셀과 셀을 비교하여 불량 유무를 판단하는 KLA 어레이 검사방식은, 정의된 128K 단위 셀들의 크기가 동일하지 않음으로 인하여 발생되는 검사 오류(false)를 방지하기 위하여 검사 영역이 실제 셀의 영역보다 작게 설정되기 때문에, 이 제외된 셀 영역의 에지(Edge) 부위는 불량 검출이 되지 못하는 문제점이 있다.

한편, 64M 칩에 모든 영역을 설정하여 다이(Die) 대 다이로 비교 검사하는 상기 KLA 램덤 모드에서의 검사방식은, 상기 어레이 방식에 비해 2배 이상의 스캐닝 시간이 소요되는 반면, 어레이 모드의 검사방식에서 검사할 수 없는 주변 영역의 검사를 수행할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나, 이 램덤 방식 역시, 셀 영역과 주변 회로영역과의 단차로 인하여 검출도(sensitivity)가 떨어지기 때문에 상기 셀과 주변 회로 영역과의 경계지역에서 문제되는 마이크로성 패턴의 끊김이나 브릿지(bridge)를 검출할 수 없는 문제점을 안고 있다.

이와 같이, 종래의 KLA 장비의 어레이 및 램덤 검사 방식은 모두 전술한 바와같이 불량 검출이 어려운 취약부(weak point)를 갖고 있기 때문에 테스트 공정에 대한 신뢰도와 효율성이 떨어지는 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여, KLA 장비의 어레이 모드와 램덤 모드를 시스템적으로 공유시킴으로써, 웨이퍼에서의 불량 검출이 어려운 취약부의 불량 발생 여부를 중점적으로 검사(inspection)할 수 있는 감사방법을 제시하고자 한다.

본 발명의 제1 목적은 어레이 레시피(recipe)로는 검사되지 않고 램덤 레시피로는 감지도(sensitivity)가 떨어져 검출되지 않는 취약부의 불량 여부를 정확하게 검사할 수 있는 어레이형 램덤 방식의 검사방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제2 목적은 램덤 레시피(Random Recipe)에서의 취약부인 주변 회로영역의 불량 여부를 증가된 감지도(sensitivity)로 정확하게 검출할 수 있는 개선된 램덤 방식의 검사방법을 제공하는데 있다.

도 1은 64M DRAM 칩의 평면도,

도 2는 도 1에서의 128K 셀의 평면도,

도 3은 본 발명에 일실시예에 따른 어레이형 램덤 검사방식을 설명하기 위한 도면으로서,

도 3a는 어레이형 모드로 검사 영역을 설정하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 3b는 설정된 검사 영역을 램덤 방식으로 검사하는 과정을 도시한 도면,

도 4는 램덤 모드 검사방식을 설명하기 위한 웨이퍼의 평면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 특화된 램덤형 검사방식을 설명하기 위한 평면도이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1 목적은,

셀 영역과 주변 회로영역으로 구분된 복수의 다이들을 구비하는 웨이퍼에서 불량 검출이 어려운 취약부(weak point)의 불량 발생 여부를 중점적으로 검사하는 방법으로서, 어레이 모드에서 이미 검사된 셀 영역보다 확장된 에지(edge) 부위의 영역을 어레이 다수 선택 프로그램을 이용하여 검사 받아야 할 검사 면적으로 랜덤 모드안에서 설정한 후, 이 선택된 영역과 미리 다수 이미지 기억장치에 저장되어 있는 상기 선택된 영역에 해당하는 이미지를 비교하여 불량 여부를 검사하는 것을 특징으로 하는 특화된 반도체 웨이퍼의 취약부 검사방법에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 목적은,

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 64M 1칩(one chip)의 평면도를 도시한 것으로서, 부분별 설정 영역(area)을 설명하기 위한 것이다.

도 1을 참조하면, 64M 칩은 4개의 16M 영역으로 나뉘어지며, 이들의 외주면에는 주변회로 영역(P/P AREA)이 있으며, 상기 16M 셀과 인접 셀과의 사이에는 열(ROW) 방향으로는 로우 디코더 영역(R/D AREA)이, 칼럼 방향으로는 칼럼 디코더 영역(C/D AREA)이 있다.

그리고, 상기 16M 셀은 여러 개의 128K 단위 셀로 나뉘어지며, 이 128K 셀 영역은 스플릿 워드라인 드라이버영역(SWD AREA)과 센스 앰프 영역(S/A AREA)에 의해 하나의 단위 셀로 규정된다.

도 2는 이러한 128K 단위 셀의 평면구조를 도시한 것으로서, 셀 영역의 불량을 검출하는 어레이 모드방식의 취약부 발생원인을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 실제 어레이 검사 영역(C1) 원래의 셀 영역보다 작게 설정된다. 이와 같이 셀 검사영역(C1)을 실제의 셀 영역보다 작게 설정하는 이유는, 128K 단위 셀 모두가 동일한 크기로 형성되지 않기 때문이다. 통상, 128K 블럭의 크기는 ±4㎚ 정도의 편차를 갖는다. 따라서, 실제의 셀 영역을 검사면적으로 설정한다면, 겹치는 부분에 대해서는 결함으로 인식하여 불량(False) 판정을 받을 수 있기 때문에, 실제보다 작게 형성할 수밖에 없다. 도면에서, 참조부호 'C2'는 전술한 크기 편차를 고려하여 검사면적에서 제외된 영역을 나타낸다.

그 결과, 상기 검사에서 제외된 영역(C2)에 대해서는 KLA 어레이 방식으로는 실제 검출이 일어나지 않게 된다.

더욱이, 상기 영역(C2)은 셀 영역과 주변 영역인 센스앰프(S/A) 및 워드라인 드라이버(SWD) 영역과의 경계 지역과도 부분적으로 일치하는 영역이며, 상기 경계 부위는 단차로 인하여 램덤 모드 방식으로도 쉽게 검출되지 못하는 취약부이다.

본 실시예에서는, 상기 제외된 셀 영역(C2)과 상기 경계부위를 합친 취약부를, 설명의 용이를 위하여 에지(EDGE) 영역이라 칭한다.

본 실시예는 종래의 어레이 방식으로는 검사 자체가 어려우면서 램덤 방식으로도 감지도(sensitivity) 저하로 인하여 불량 검출이 어려운 취약부가 검사영역으로 포함될 수 있도록 확장시킨 후, 이를 램덤 모드방식으로 검사하는 방법이다.

이하, 본 실시예에 따른 어레이형 램덤 검사방식을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 4a에서 'C1'은 어레이 모드에서 검사된 셀 영역을, 'C3'는 셀 영역에서 제외된 영역(도 2에서 C2)과 셀 영역과 주변 영역과의 경계부위를 합친 에지 영역을 각각 나타낸다.

도 3a를 참조하면, 먼저 어레이 모드에서 이미 검사된 셀 영역(C1)에서 에지(edge) 영역(C3)까지를 포함시킨 확장 영역(C1 + C3)을 어레이 다수 선택 프로그램을 이용하여 검사 받아야 할 검사 면적으로 정의한다.

이어, 상기 확장 정의된 검사 면적을 도 3b에 도시한 바와 같이, 다이 대 다이(DIE to DIE)로 비교 검사하는 랜덤 모드안에서 설정한 후, 이 선택된 영역과 미리 다수 이미지 기억장치에 저장되어 있는 상기 선택된 영역에 해당하는 이미지를 비교하여 불량 여부를 검사한다.

따라서, 본 실시예에 따른 어레이형 램덤 모드 검사방식에 따르면, 셀 영역 주변의 에지 영역(C1+C3)에서 발생하는 불량 여부를 정확하게 검사할 수 있다.

도 4는 KLA 램덤 검사방법을 설명하기 위한 64M 칩의 평면도를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 램덤 모드방식은 상기 64M 칩의 모든 영역을 검사 영역(IR)으로 설정하여 검사를 수행한다.

따라서, 128K 단위 셀의 평면구조를 도시한 도 2에 도시한 바와 같이, 셀 영역(C)과 주변 영역과의 단차로 인한 감지도 저하로 인하여, 이 주변 영역인 센스 앰프(S/A) 및 스플릿 워드라인 드라이버(SWD) 영역, 또는 셀 영역과 상기 주변 영역(S/A, SWD)과의 경계부위에서 자주 발생되는 마이크로성 패턴 끊김이나 브릿지 등의 불량을 검출하지 못한다.

이러한 취약부(S/A, SWD, 경계부)에서의 불량 검출 실패를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예를 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 전술한 취약부를 특화하여 이 부위를 감지도(sensitivity)의 저하 없이 램덤 모드방식으로 중점적으로 검사하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예는 1차적으로 램덤 모드에서 모든 부위를 검사할 수 있도록 64M 램덤 검사영역(IR)을 설정한 후, 2차적으로 감지도(sensitivity) 증가를 위하여 128K 단위 셀 영역(C)을 제거시킨 영역을 어레이 다수 선택 프로그램을 이용하여 검사 받아야 할 검사 면적(IA; Inspection Area)으로 설정한다. 그리고, 이 선택된 영역과 미리 다수 이미지 기억장치에 저장되어 있는 상기 선택된 영역에 해당하는 이미지를 비교하여 불량 여부를 검사한다.

본 실시예에서 특화된 검사 면적(IA)은 64M 램덤 검사영역(IR)에서 128K 셀 영역(C)들의 모든 부위를 제거한 영역 즉, IA = IR-C 영역이 된다.

본 실시예에 따르면, 1차로 선택된 모든 부위의 램덤 영역에서 128K의 셀 영역들을 제거함으로써, KLA 램덤 방식에서의 취약부(weak point)인 주변회로(P/P) 영역들 즉, 스플릿 워드라인 드라이버 영역(SWD), 센스 앰프영역(S/S), 로우 및 칼럼 디코더(R/D, C/D) 영역들에 대한 불량 발생 여부를 중점적으로 정확하게 검사할 수 있다. 특히, 상기 주변회로 영역의 취약부에서도 셀 영역과의 단차를 갖는 센스 앰프(S/A area) 및 워드라인 드라이버(SWD) 영역에 대한 불량 검출이 가능하다.

이에 따라, 종래의 KLA 램덤 검사방식에서의 문제점인 상기 취약부에서의 마이크로성 패턴의 끊김이나 브릿지 등의 검출이 가능함으로써, 신뢰성 관리의 효율성을 향상시킬 수 있다.

도면 및 상세한 설명에서 본 발명의 바람직한 실시예가 기술되었고, 특정 용어가 사용되었으나, 이는 이하의 청구범위에 개시되어 있는 발명의 범주로 이를 제한하고자 하는 목적이 아니라 기술적인 개념에서 사용된 것이다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능함은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 램덤 모드방식과 어레이 모드방식을 시스템적으로 공유시킨 웨이퍼 검사방법에 따르면, 어레이 레시피(recipe)로는 검사되지 않고 램덤 레시피로는 감지도(sensitivity)가 떨어져 검출되지 않는 취약부의 불량 여부를 정확하게 검사할 수 있으며, 또한 램덤 레시피(Random Recipe)에서의 취약부인 주변 회로영역의 불량 여부를 증가된 감지도(sensitivity)로 정확하게 검출할 수 있다.

그 결과, 웨이퍼 검사 취약부에서의 마이크로성 패턴의 끊김이나 브릿지 등의 결함을 정확하게 검출함으로써, 신뢰성 관리의 효율성을 향상시킬 수 있다.

Claims

셀 영역과 주변 회로영역으로 구분된 복수의 다이들을 구비하는 웨이퍼에서 불량 검출이 어려운 취약부(weak point)의 불량 발생 여부를 중점적으로 검사하는 방법으로서,

어레이 모드에서 이미 검사된 셀 영역에서 에지(edge) 영역까지를 포함시킨 확장 영역을 어레이 다수 선택 프로그램을 이용하여 검사 받아야 할 검사 면적으로 랜덤 모드안에서 설정한 후, 이 선택된 영역과 미리 다수 이미지 기억장치에 저장되어 있는 상기 선택된 영역에 해당하는 이미지를 비교하여 불량 여부를 검사하는 것을 특징으로 하는 특화된 반도체 웨이퍼의 취약부 검사방법.
셀 영역과 주변 회로영역으로 구분된 복수의 다이들을 구비하는 웨이퍼에서 불량 검출이 어려운 취약부(weak point)의 불량 발생 여부를 중점적으로 검사하는 방법으로서,

상기 주변 회로영역의 취약부를 특화하기 위하여, 램덤 모드에서 모든 부위를 검사할 수 있도록 설정된 64M 랜덤 영역에서 128K 셀 영역을 제외시킨 영역을 어레이 다수 선택 프로그램을 이용하여 검사 받아야 할 검사 면적으로 설정한 후, 이 선택된 영역과 미리 다수 이미지 기억장치에 저장되어 있는 상기 선택된 영역에 해당하는 이미지를 비교하여 불량 여부를 검사하는 것을 특징으로 하는 특화된 반도체 웨이퍼의 취약부 검사방법.
제2항에 있어서,

상기 주변회로 영역의 취약부는 셀 영역과의 단차를 갖는 센스 앰프(S/A area) 및 워드라인 드라이버(SWD) 영역인 것을 특징으로 하는 특화된 반도체 웨이퍼의 취약부 검사방법.