KR20020073774A - 웨이퍼 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 검사장치에 관해 제시한다. 본 발명은 웨이퍼가 안착되는 진공척을 가지고 진공챔버 내에 설치되는 스테이지와, 이 스테이지를 틸트 구동시키는 모터와, 웨이퍼에 전자빔을 주사하는 전자총을 구비하는 웨이퍼 검사용 리뷰장치에 있어서, 스테이지를 모터와 전동 가능하게 연결하는 스테이지 구동축이 스테이지와 동일한 수평선상에 위치하는 직선형태로 구성된다. 본 발명은 스테이지의 틸트시에도 웨이퍼의 센터링이 변동되지 않아 웨이퍼의 검사포지션 이동시 센터링과 포커싱을 다시 하는 등의 불필요한 장비조작을 줄일 수 있게 되어 웨이퍼 검사시간 단축과 사용의 편의성 향상에 기여하게 된다.

Description

웨이퍼 검사장치{apparatus for reviewing wafer}

본 발명은 웨이퍼 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체소자 제조공정이 진행된 웨이퍼 상에 발생된 여러 가지 디펙트의 검사를 간편하고 정확하게 검사할 수 있도록 하는 웨이퍼 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자 제조공정에서는 실리콘 웨이퍼 상에 산화공정, 사진식각공정, 확산공정 및 금속공정 등의 웨이퍼 가공공정을 반복 진행하여 특정회로를 형성한 후, 후속되는 와이어 본딩(wire bonding)공정 및 몰딩공정 등을 수행하여 반도체소자를 제작한다.

그러나, 이러한 웨이퍼 가공공정 후에는 여러 가지 원인에 의해서 다수의 디펙트(defect)가 웨이퍼 상에 발생한다. 예컨대, 웨이퍼 상에 형성된 패턴불량과, 패턴과 패턴을 연결하는 패턴 브리지 현상, 웨이퍼 상에 형성된 막질의 식각불량 및 소자와 소자를 연결시키는 콘택홀의 불량 또는 배선의 단선 등의 문제가 발생된다.

이와 같은 문제점이 발생된 반도체소자는 반도체장치로 제작된 후, 필연적으로 동작불량을 야기할 수 있기 때문에, 웨이퍼 가공 공정이 진행된 웨이퍼를 대상으로 분석공정을 진행하여 상태가 양호한 웨이퍼만 후속공정을 수행하거나 또는 출하하게 된다.

한편, 이러한 분석공정은 일반적으로 전자주사현미경(SEM:Scanning Electron Microscope)에 의해 이루어지는데, 이는 웨이퍼의 표면에 전자빔을 주사하여 그로부터 반사된 2차전자에 의해 모니터에 나타난 웨이퍼의 이미지를 촬영함으로써 웨이퍼 표면의 구조를 분석하게 된다.

도 1에는 이러한 웨이퍼 검사장치의 종래 구성을 개략적으로 도시하였다. 진공챔버(1)의 내부에 진공척(3)을 갖는 스테이지(stage:2)가 설치되어 U조인트(5)에 의해 모터(4)와 전동 가능하게 연결되어 있고, 진공척(3)의 상부에는 전자빔을 주사하는 전자총(6)이 고정 설치되어 있다. 그리고, 스테이지(2)의 내부에는 별도로 도시하지는 않았으나, 웨이퍼(W)를 스테이지(2) 상에서 XY방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터(actuator)가 구비되어 있다.

이에 따라 웨이퍼(W)를 진공척(3) 위에 올려놓고, 웨이퍼(W) 상의 검사를 원하는 포지션을 선택하여 액츄에이터에 의해 웨이퍼(W)를 스테이지(2) 상에서 XY방향으로 위치 이동시킴으로써 원하는 포지션이 전자총(6)의 중심과 일치하도록 센터링 한 후, 포커싱 및 화면확대 등을 수행하고 전자총(6)으로부터 웨이퍼(W)상에 전자빔을 주사하여 웨이퍼(W)의 상태를 확인하게 된다. 이 후, 모터(4)에 의해 스테이지(2)를 적절히 틸트시킨 후 전자빔을 주사함으로써, 위와 같은 수평상태에서 검사할 수 없는 부분, 즉 경사부분을 검사하게 된다.

그런데, 이러한 종래의 웨이퍼 검사장치는 스테이지(2)가 U조인트(5)에 의해 모터(4)와 연결되기 때문에 스테이지(2)의 틸트 기능을 활용하여 검사할 때, 포지션 이동시마다 배율조정과 포커싱 등의 조작을 반복해야 하는 번잡한 문제가 있었다.

즉, 종래에는 모터(4)가 스테이지(2)보다 상측에 위치하여 스테이지(2)가 2중으로 꺽인 U조인트(5)에 의해 모터(4)와 연결되는 바, 틸트시 스테이지(2) 자체가 U조인트(5)의 길이를 반경으로 하는 소정의 궤적을 따라 움직이게 되어 수평상태에서 센터링되었던 측정점의 위치가 이동되어 버리므로 모터(4)와 스테이지(2)간에 검사포지션의 센터링 변동에 의한 오차가 발생하게 된다. 이로 인해 웨이퍼(W) 상의 어느 한 포지션을 보기 위해 화면 가운데로 센터링하고, 포커싱 및 화면확대 등의 조작으로 검사한 뒤, 다음 포지션으로 이동할 경우 정확히 이동되지 못한다. 특히, 수평상태에서 검사한 뒤, 수평상태에서 검사하지 못하는 경사부분을 검사하기 위해 스테이지(2)를 틸트시킬 경우 처음 잡았던 디펙트 포지션이 화면에서 벗어나게 된다. 따라서, 배율을 축소한 뒤 다음 포지션을 찾아 다시 센터링하고 포커싱 등을 해야하는 번잡한 작업을 수차례 반복해야 되는 것이며, 이는 결국 웨이퍼(W) 검사에 많은 시간이 소비되고 비효율적인 작업이 되풀이되어 생산성 저하로 이어지게 된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 검사할 웨이퍼가 안착된 스테이지의 틸트시 검사포지션의 센터링변화를 최소화하여 검사 포지션 이동에 따른 불필요한 장비조작을 줄이고 신속한 검사로 검사시간을 단축시킬 수 있는 웨이퍼 검사장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 웨이퍼 검사장치를 나타낸 개략도

도 2는 본 발명에 의한 웨이퍼 검사장치를 나타낸 개략도,

도 3은 본 발명의 작동상태를 나타낸 도 2의 발췌 측면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10: 진공챔버11: 스테이지

13: 모터 14: 스테이지 구동축

15: 전자총W: 웨이퍼

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 웨이퍼 검사장치는, 웨이퍼가 안착되는 진공척을 가지고 진공챔버 내에 설치되는 스테이지와, 이 스테이지를 틸트 구동시키는 모터와, 웨이퍼에 전자빔을 주사하는 전자총을 구비하는 웨이퍼 검사장치에 있어서, 스테이지를 모터와 전동 가능하게 연결하는 스테이지 구동축이 스테이지와 동일한 수평선상에 위치하는 직선형태로 구성된 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은, 스테이지의 틸트시 전자총과 웨이퍼의 검사포지션간에 센터링 변화가 발생되지 않아 웨이퍼의 검사포지션 이동시마다 센터링과 포커싱을 다시 수행하는 등의 불필요한 장비조작을 줄일 수 있게 되므로 웨이퍼의 검사시간 단축과 사용의 편의성 향상 등에 효과를 발휘하게 된다.

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 2 및 도 3에서, 본 발명에 의한 웨이퍼 검사장치는, 예를 들어 전자주사현미경 등을 사용하여 웨이퍼의 디펙트를 분석 검사하는데 사용하기 위한 것으로서, 내부가 진공상태로 유지되는 진공챔버(10)와, 이 진공챔버(10)의 내부에 설치되어 검사할 웨이퍼(W)를 안착 지지하는 스테이지(11) 및 이 스테이지(11)상에 안착된 검사할 웨이퍼(W)의 표면에 검사광인 전자빔을 주사하는 전자총(15)으로 구성된다.

스테이지(11)의 상면에는 검사할 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 진공척(12)이 구비되고, 스테이지(12)의 내부에는 검사할 웨이퍼(W)를 스테이지(2) 상에서 XY 방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터(도시하지 않음) 등의 웨이퍼 이동수단이 구비된다. 그리고, 진공챔버(10)의 양 측면에는 필요에 따라 스테이지(11)를 적절히 틸트시키기 위한 모터(13)가 각각 설치된다.

이에 따라 스테이지(11)의 양 측면 중앙에는 이를 대응하는 모터(13)와 각각 전동 가능하게 연결시키기 위한 스테이지 구동축(14)이 구비되는데, 이 스테이지 구동축(14)은 본 발명의 특징에 따라 스테이지(11)와 동일한 수평선상에 위치하는 직선형태로 구성된다. 따라서, 스테이지(11)를 틸트 구동시키는 모터(13)들도 스테이지(11)의 측면과 대향하도록 동일평면상에 나란하게 배치된다.

이와 같은 구조적 특징을 가지는 본 발명에 의한 웨이퍼 검사장치는, 웨이퍼(W)를 진공척(12) 위에 올려놓고 진공으로 흡착하여 고정시키고, 웨이퍼(W) 상의 원하는 검사 포지션을 선택하여 도시하지 웨이퍼 이동수단에 의해 웨이퍼(W)를 XY 방향으로 적절히 이동시킴으로써 선택된 검사 포지션이 전자총(15)의 중심과 정확히 일치하도록 센터링한다. 이와 같이 검사 포지션의 센터링이 완료되고 나면, 배율을 확대 또는 축소 조정하여 검사 포지션을 포커싱 하고, 전자총(15)으로부터 웨이퍼(W)상에 전자빔을 주사하여 웨이퍼(W)로부터 반사된 2차전자를 모니터로 촬영함으로써 웨이퍼(W)의 상태를 확인하게 된다.

한편, 위와 같은 수평상태에서의 검사가 완료되고 나면, 수평상태에서 보이지 않는 경사부분의 디펙트를 검사하기 위해 모터(13)를 구동시켜 스테이지(11)를 좌우로 적절히 틸트시키면서 웨이퍼(W)의 상태를 보다 정밀하게 검사하게 되는데, 이 때 본 발명은 스테이지 구동축(14)이 스테이지(11)와 같은 수평선상에 위치하는 직선형태로 구성되어 있으므로 종래와 달리 틸트시에도 웨이퍼(W)의 센터링 부분의 위치가 변하지 않아 디펙트 포지션의 센터링과 이미지 포커싱 등의 조작을 다시 할 필요가 없다.

즉, 종래에는 모터가 스테이지보다 상측에 위치되어 스테이지 구동축이 이중으로 꺽인 U조인트로 구성되었기 때문에 틸트시 스테이지 전체가 그네운동을 하게 됨으로써 웨이퍼(W)의 센터링에 변화가 발생되어 수평상태에서 잡았던 디펙트 포지션이 틸트시에는 화면에서 벗어나 다시 배율을 낮추고 그 포지션을 찾아 화면에 센터링하고 이미지 포커싱 조작을 수행해야 했으나, 본 발명은 스테이지 구동축(14)이 스테이지(11)와 동일 수평선상에 위치되는 직선형태로 구성되고 모터(13)도 스테이지(11)와 동일평면상에 나란하게 위치되어 틸트시에도 스테이지(12)가 위치변화 없이 그 설치위치에서 단순히 회전하게 되는 바, 웨이퍼(W)의 센터링이 변하지않는다. 그러므로 스테이지(11)를 틸트시키더라도 수평상태에서 잡았던 디펙트 포지션이 화면상에 그대로 위치하게 되어 틸트시 센터링이나 포커싱을 다시 조작할 필요가 없는 것이다.

따라서, 웨이퍼(W)의 검사가 종래에 비해 매우 간편할 뿐만 아니라 검사시간도 현저히 단축되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스테이지의 틸트시에도 웨이퍼의 센터링이 변동되지 않아 웨이퍼의 검사포지션 이동시 센터링과 포커싱을 다시 하는 등의 불필요한 장비조작을 줄일 수 있게 된다. 이에 따라 전자주사현미경 등에 의한 웨이퍼 검사시간을 단축시킬 수 있으며, 검사작업이 간편해져 장비를 보다 효율적으로 운용할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 웨이퍼가 안착되는 진공척을 가지고 진공챔버 내에 설치되는 스테이지와, 상기 스테이지를 틸트 구동시키는 모터와, 상기 웨이퍼에 전자빔을 주사하는 전자총을 구비하는 웨이퍼 검사장치에 있어서,

   상기 스테이지를 모터와 전동 가능하게 연결하는 스테이지 구동축이 스테이지와 동일한 수평선상에 위치하는 직선형태로 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사장치.