KR200155175Y1 - 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사 장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사 장치에 관한 것으로 특히, 웨이퍼의 이물질을 존재를 확인하기 위한 현미경과, 웨이퍼가 로딩되는 시료대를 기설정된 프로그램에 의해 구동시키는 현미경 시료대 구동 시스템과, 검사자에 의해 이물질 위치 인식요청이 발생되면 상기 현미경 시료대 구동 시스템의 동작에 따른 웨이퍼의 움직인 좌표를 통해 이물질의 위치 좌표를 기록하여 검사된 모든 이물질의 위치를 데이터화하는 좌표인식 시스템과, 이물질의 정밀 분석을 요할시 상기 좌표인식 시스템으로부터 저장되어 있는 데이터를 입력받는 좌표구동 콘트롤러 및 상기 좌표구동 큰트롤러의 제어에 따라 재 로딩된 해당 웨이퍼의 위치를 제어하여 이물질의 좌표와 주사형 전자 현미경의 검사위치를 매칭시켜주는 시료대 구동 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사 장치에 관한 것이다.
Description
제 1 도는 반도체 웨이퍼상의 이물질을 검사하기 위한 종래 장치의 구성 예시도
제 2 도는 본 고안에 따른 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사 장치의 구성 예시도
본 고안은 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사 장치에 관한 것으로 특히, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; 이하, SEM이라 칭함)에서의 이물질 확인을 용이하도록 현미경의 시조대와 SEM의 시조대 움직임을 동기시킴으로써, 이물질 관측시간을 단축시킬 수 있도록하기 위한 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 생산라인에서 웨이퍼 상의 이물질을 검사를 위해 사용되고 있는 방식은 크게 육안으로 관측하는 투광기 검사방식과 기계적 장치에 의해서 검사하는 방식으로 구분되어진다.
이때, 투광기 검사방식은 고전적인 방식으로, 짧은 시간에 많은 웨이퍼를 검사할 수 있으나 미세한 이물질은 검출되지 않는다는 문제점이 발생되었다.
더욱이, 고집적화되는 반도체 디바이스의 추세에서는 미세한 이물질이라 하여도 동작상의 또는 기능상의 불량을 초래할 수 있어 근래에는 기계적 장치에 의해서 검사하는 방식이 자주 사용되고 있다.
그러나, 상술한 기계적인 검사 방식은 검사시간이 오래걸리는 문제점이 있어 투광기 검사방식과 병행하는 방식이 대표적이다. 즉, 투광기 검사방식은 장치적인 이물 검사방식에 비해 검사시간이 짧고 간단하게 때문에 대략적인 검사에 널리 사용되고, 투광기 검사시 검출된 이물질을 정밀 분석하기 위해서는 현미경 또는 SEM을 사용하여 추가로 검사한다.
이러한, 상기 기계적인 방식에 의한 검사 장치의 종류는 다양하지만, 대체적으로 패턴 비교 방식과 이물에 레이저를 조사한 후 이물로부터 나오는 반사광을 분석하는 방식을 사용한다.
상술한 검사 방식 모두 검사결과를 맵(map)으로 표시하며 이물에 대한 각각의 좌표를 데이터화하여 관찰(review)장치로 전송한다.
상기 관찰 장치에서는 검사장치로부터 전송된 좌표 데이터에 의해 해당 좌표로 이동한 후 이물을 검사하게 된다.
제1도를 살펴보면, 분석용 빔을 만들어주는 레이저 튜브(1)와, 상기 튜브(1)로부터 웨이퍼(7)에 조사되는 입사광(2)에 의하여 해당 웨이퍼(7)로부터 산란되어 나오는 반사광(3)에서 필요한 대역의 빛만을 투과시키는 필터(4, 5)와, 상기 필터(4, 5)를 투과한 빛에서 이물의 잔존 여부를 검출하는 검출기(6)와, 상기 검출기(6)에서 이물이 검출되는 경우 이에 따른 이물 좌표 데이터를 생성시키는 이물좌표인식 시스템(9)으로 구성된다.
이때, 검사자가 관측장치를 통해 이물을 확인하려고 하는 경우 해당 웨이퍼를 관측장치로 이송한 후 상기 이물좌표인식 시스템(9)에 이물좌표의 출력을 요청한다.
그에따라, 상기 이물좌표인식 시스템(9)에서는 상기 관측장치로 검출된 이물의 존재 좌표를 전송하고 상기 관측장치는 입력되는 좌표 데이터를 기준으로 웨이퍼가 안착되어 있는 시료대가 이동하여 이물질을 확인할 수 있게 된다.
이때, 상술한 바와같이 장치인 SEM으로 이물을 분석하고자 할 경우 아래 두가지가 문제점으로 대두된다.
첫째, SEM은 패턴와 표면만이 관측되기 때문에 검사하고자 하는 웨이퍼의 표면 패턴이 평탄화되어 있으면 SEM 상으로 보여지는 영상이 불분명하여 이물질을 찾아가기 힘들다.
둘째로, SEM으로 이물을 관측하고자 할 경우 먼저 현미경으로 이물을 관측하여 웨이퍼에 보존되어 있는 이물의 위치를 관측자가 기억하고 있어야 한다.
또한, 상술한 SEM의 문제점이외에도 현재까지의 기존의 이물질 검사 장치를 이용할 경우 검상 소요되는 시간이 길어지는데 투광기의 약 50∼100배정도의 검사시간이 필요 많은 양의 웨이퍼검사가 어렵다는 문제점이 발생되었다.
상술한 문제점을 해소하기 위한 본 고안의 목적은 주사형 전자 현미경에서의 이물질 확인을 용이하도록 현미경의 시조대와 SEM의 시조대 움직임을 동기시킴으로써, 이물질 관측시간을 단축시킬 수 있도록하기 위한 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 주사형 전자 현미경을 통해 웨이퍼에 잔존하는 이물질을 정밀분석하기 위한 검사장치에 있어서, 웨이퍼의 이물질을 존재를 확인하기 위한 현미경과, 웨이퍼가 로딩되는 시료대를 기설정된 프로그램에 의해 구동시키는 현미경 시료대 구동 시스템과, 검사자에 의해 이물질 위치 인식요청이 발생되면 상기 현미경 시료대 구동 시스템의 동작에 따른 웨이퍼의 움직인 좌표를 통해 이물질의 위치 좌표를 기록하여 검사된 모든 이물질의 위치를 데이터화하는 좌표인식 시스템과, 이물질의 정밀 분석을 요할시 상기 좌표인식 시스템으로부터 저장되어 있는 데이터를 입력받는 좌표구동 큰트롤러 및 상기 좌표구동 콘트롤러의 제어에 따라 재 로딩된 해당 웨이퍼의 위치를 제어하여 이물질의 좌표와 주사형 전자 현미경의 검사위치를 매칭시켜주는 시료대 구동 시스템을 포함하는 데 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
제 2 도는 본 고안에 따른 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사 장치의 구성 예시도로서, 웨이퍼(20)의 이물질을 확인하기 위한 현미경(10)과, 웨이퍼(20)가 로딩되는 시료대를 기설정된 프로그램에 의해 구동시키는 현미경 시료대 구동 시스템(30)과, 이물질의 위치 데이터를 기억하기 위해 좌표인식 스위치(50)와, 상기 좌표인식 스위치(50)가 눌려진 경우 현미경 시료대 구동 시스템(30)의 동작에 따른 웨이퍼의 움직인 좌표를 통해 이물질의 위치 좌료를 기록하여 검사된 모든 이물질의 위치를 데이터화하는 좌표인식 시스템(40)과, 이물질의 정밀 분석을 요할시 상기 좌표인식 시스템(40)으로부터 저장되어 있는 데이터를 입력받는 좌표구동 콘트롤러(60)와, 상기 좌표구동 콘트롤러(60)의 제어에 따라 재 로딩된 해당웨이퍼의 위치를 제어하여 이물질의 좌표와 주사형 전자 현미경의 검사위치를 매칭시켜주는 시료대 구동 시스템(80)으로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 이물질 검사 장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
웨이퍼상에 발생한 이물을 검사하기위해 먼저 도면상에는 표시되지 않았지만 투광기 장치를 이용하여 육안으로 검사하여 대략적인 이물질의 잔존 위치를 확인한다.
이후, 현미경의 시료대 위에 웨이퍼(20)를 로딩하고, 현미경(10)을 웨이퍼에 조준(align)작업을 한다. 조준작업후 이미 작성되어 있는 프로그램에 따라 현미경 시료대 구동 시스템(30)을 동작시켜 실행한다.
또한, 조준작업을 웨이퍼에 발생된 이물의 위치를 정확히 찾아가기 위한 작업이며 SEM과의 좌표를 동기화 시키기 위한 작업이다. 이때, 조준작업후 투광기로 검사된 이물을 찾아간다.(현미경 시료대 구동 시스템 동작) 이물을 현미경으로 확인한후 이물의 위치 데이터를 기억하기 위해 좌표인식 스위치(50)를 눌러 좌표를 기록한다.
이때 각 이물의 웨이퍼내에서 좌료는 좌표인식 시스템(40)에서 기억(기록)하게 되고 검사된 모든 이물의 위치를 데이터화 한다. 이물의 정밀 분석을 요할시에는 웨이퍼를 SEM에 로딩하고 현미경에서 검사된 좌표 데이터를 좌표구동 큰트롤러(60)으로 전송받아 SEM 장비의 시료대 구동 시스템(80)을 구동시켜 이물의 위치를 찾아간다.
이때, 상기 SEM의 동작을 살펴보면, 먼저 전자총(70)으로부터 1차 전자 빔이 웨이퍼(20)에 조사되고 이물 또는 패턴으로부터 살란되는 2차 전자 빔을 검출기(90)에서 표착하여 분석함으로써 영상으로 만들어 준다.
상기와 같이 동작하는 본 고안에 따른 이물질 검사 장치를 제공하면, SEM으로 이물 검사시 검사 시간의 단축 및 평탄화공정 및 CNP공정 진행으로 웨이퍼표면이 평탄화 되어 SEM으로 패턴의 인식이 불분명한 웨이퍼상에서 사전 검사를 통해 이물의 위치를 기억하고 SEM으로 기억된 이물의 위치를 검사하게 함으로써 웨이퍼 표면의 단차와 관계없이 이물 관측을 할 수 있게 된다.
Claims (2)
- 주사형 전자 현미경을 통해 웨이퍼에 잔존하는 이물질을 정밀분석하기 위한 검사장치에 있어서, 웨이퍼에 이물질의 존재를 확인하기 위한 현미경과; 웨이퍼가 로딩되는 시료대를 기설정된 프로그램에 의해 구동시키는 현미경 시료대 구동 시스템과; 검사자에 의해 이물질 위치 인식요청이 발생되면 상기 현미경 시료대 구동 시스템의 동작에 따른 웨이퍼의 움직인 좌표를 통해 이물질의 위치좌표를 기록하여 검사된 모든 이물질의 위치를 데이터화하는 좌표인식 시스템과; 이물질의 정밀 분석을 요할시 상기 좌표인식 시스템으로부터 저장되어 있는 데이터를 입력받는 좌표구동 콘트롤러; 및 상기 좌표구동 콘트롤러의 제어에 따라 재 로딩된 해당 웨이퍼의 위치를 제어하여 이물질의 좌표와 주사형 전자 현미경의 검사위치를 매칭시켜주는 시료대 구동 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서, 이물질의 위치 데이터를 기억시키기 위한 요청신호를 발생시키는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼상의 이물질 검사장치.
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