KR200211248Y1

KR200211248Y1 - 패턴웨이퍼의 검사장치

Info

Publication number: KR200211248Y1
Application number: KR2019970029311U
Authority: KR
Inventors: 최승준
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 2001-04-02
Also published as: KR19990015941U

Abstract

본 고안은 패턴 웨이퍼의 검사장치에 관한 것으로, 단일 성분의 크세논가스 속에서 일어나는 방전발광을 이용하는 크세논램프와; 상기 크세논램프의 일측에 배치되어 상기 크세논램프로부터 방사되는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터와; 상기 중성도필터를 통과한 전자기파중에서 진행공정에 따른 웨이퍼의 색깔에 대응되게 선택되는 복수의 컬러필터를 갖는 컬러필터조립체와; 상기 컬러필터중 어느 하나를 통과한 빛의 양을 분할시키는 빔스프리터와; 상기 빔스프리터에 의해 일측방향으로 반사되어 상기 웨이퍼에 조사되는 빛을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 빔스프리터의 상측에 설치되어 상기 웨이퍼로부터 반사되는 이미지를 확대시키는 마그네틱 체인저와; 상기 마그네틱 체인저의 상측에 설치되어 상기 웨이퍼의 결함을 관찰하는 시시디 리뷰카메라와; 상기 웨이퍼의 결함을 검출하는 티디아이센서를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 공정에 따른 웨이퍼의 색깔의 변화에 관계없이 웨이퍼의 파티클 및 패턴의 오류를 정확하게 검출할 수 있는 패턴 웨이퍼의 검사장치가 제공된다.

Description

패턴 웨이퍼의 검사장치{INSPECTION SYSTEM OF PATTERN WAFER}

본 고안은 패턴 웨이퍼의 검사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정의 변화에 따른 웨이퍼의 색깔변화에 관계없이 웨이퍼의 파티클 및 패턴의 오류를 정확하게 검출할 수 있도록 한 패턴 웨이퍼의 검사장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 패턴 웨이퍼의 검사장치의 개략적인 구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 패턴 웨이퍼의 검사장치는, 광원으로서 크세논(Xe) 가스 및 수은(Hg) 증기가 내부에 봉입된 크세논-수은 램프(이하에서는 램프라고 표기함)(1)를 가지며, 램프(1)로부터 나오는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터(NEUTRAL DENSITY FILTER)(2)와, 상기 램프(1)로 부터 나오는 빛 중 녹색계열의 빛만을 통과시키는 그린필터(GREEN FILTER)(3)와, 상기 그린필터(3)를 통과한 빛의 양을 50 대 50 으로 분할시키도록 한 빔스프리터(BEAM SPLITTER)(4)와, 상기 빔스프리터(4)에 의해 일측방향으로 반사되어 피측정대상인 웨이퍼(6)에 조사되는 빛을 모아주는 대물렌즈(OBJECTIVE LENS)(5)와, 상기 빔스프리터(4)의 상부에 설치하여 웨이퍼(6)에서 반사되어 나오는 이미지를 확대시켜주는 마그네틱 체인저(MAG CHANGER)(7)와, 상기 마그네틱 체인저(7)의 상부에 설치하여 웨이퍼(6)의 결함을 관찰하는 시시디 리뷰카메라(CCD REVIEW CAMERA)(9)와, 웨이퍼(6)의 결함을 감지하는 티디아이센서(TDI SENSOR)(10)를 포함하여 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

크세논 가스와 수은증기로 충만된 램프(1) 내 임계전압 이상을 걸어주게 되면, 가스 구성 원소의 물리적 성질에 의해 넓은 대역에 걸친 파장의 전자기파가 방사된다. 램프(1)는 일정한 라이프타임을 지니고 있으므로 시간이 경과되면 빛의 세기가 선형적으로 감소하게 되며, 이러한 램프(1)의 평균 라이프타임은 대략 800시간 정도이다.

중성도 필터(2)는 두 개의 광투과성이 있는 기판으로 구성되어 있으며, 이들의 개방정도에 따라 웨이퍼(6)에 조사되는 광량(光量)이 결정된다. 광량은 측정방법상에서 옵션으로 지정된다. 그린필터(3)에서는 녹색계열의 빛만을 통과시켜주며, 빔스프리터(4)에서 빛이 분할되어 대물렌즈(5)에서 초점을 맞춘 후 웨이퍼(6)에 조사되어 정밀검사를 실시하게 된다.

웨이퍼(6)에서 반사된 빛을 통해 웨이퍼 표면에 관한 정보를 획득할 수 있으며, 이를 위해 빔스프리터(4)의 상측에는 원하는 크기의 이미지를 얻을 수 있도록 마그네틱 체인저(7)가 설치되어 있다. 마그네틱 체인저(7)를 통과한 빛은 두 경로로 분기된다. 빛의 50%는 관찰용으로 시시디 리뷰카메라(9)로 들어가고, 50%는 티디아이 센서(10)로 투입되어 오류 또는 결점 유무를 판단하게 된다.

티디아이(TDI ; TIME DELAYED INTERGRATION) 센서(10)는 이 장비의 핵심으로 256×2048개의 픽셀(PIXEL)로 구성되어 있으며, 개개의 픽셀은 27㎛ 스퀘어로 되어 있다.

그 원리는 다음과 같다. 웨이퍼(6)상에는 다양한 패턴 및 파티클들이 존재하고, 이에 따라 반사되는 빛의 광도가 틀리게 된다. 이 빛들이 티디아이 센서(10)에 입사하게 되면, 각 픽셀에 갇혀있는 전자들과 상호 작용하게 되고, 포토 일렉트릭(PHOTOELECTRIC) 효과에 의해 전하가 발생된다.

개개의 픽셀의 전하는 너무 미소하므로 256 픽셀의 전하를 증폭시켜 해당되는 이미지에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이 전하의 양은 다시 0∼255까지의 그레이(GREY) 레벨로 나뉘어 지고, 두 개의 연속된 디아이이(DIE) 혹은 셀을 비교하여 전하량의 차이를 그레이 레벨로 분류하여 일정한 차이 이상으로 나타나면 오류로 인식하게 된다. 도면중 미설명 부호 8은 빛을 양분하는 미러를 나타낸다.

한편, 램프(1)의 내부에 크세논 가스 및 수은증기가 동시에 봉입되므로, 광원 특성상 파장 대역별로 균일한 인텐시티 커브(Intensity Curve)가 만들어지지 아니하고 대역별로 고유의 피크(Peak)를 형성하게되는 웨이브렝스커브(Wavelengh Curve)를 가지되어 웨이퍼(6)를 검사하기 위해서는 특정 파장 대역만을 선별적으로 사용하게 된다. 실제로 웨이퍼(6)의 검사에는 파장 대역은 이들 중 가장 안전한 그린(Green)계열(500∼600㎛)의 파장만이 사용되고 있는 실정이다.

그런데, 이러한 종래의 패턴 웨이퍼의 검사장치에 있어서는, 웨이퍼의 검사에 그린계열의 파장만을 이용하고 있어, 웨이퍼 표면이 황색계통인 경우, 비교적 정확하게 패턴의 오류를 검출할 수 있지만, 금속층과 같은 흑,백 계통에서는 검출력이 현저하게 떨어지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은, 공정에 따른 웨이퍼의 색깔의 변화에 관계없이 웨이퍼의 파티클 및 패턴의 오류를 정확하게 검출할 수 있는 패턴 웨이퍼의 검사장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 패턴 웨이퍼의 검사장치의 개략적인 구성도,

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 패턴 웨이퍼의 검사장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

2 ; 중성도 필터 4 ; 빔스프리터

5 ; 대물렌즈 6 ; 웨이퍼

7 ; 마그네틱 체인저 21 ; 크세논램프

22 ; 컬러필터

상기 목적은, 본 고안에 따라, 단일 성분의 크세논가스 속에서 일어나는 방전발광을 이용하는 크세논램프와; 상기 크세논램프의 일측에 배치되어 상기 크세논램프로부터 방사되는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터와; 상기 중성도필터를 통과한 전자기파중에서 진행공정에 따른 웨이퍼의 색깔에 대응되게 선택되는 복수의 컬러필터를 갖는 컬러필터조립체와; 상기 컬러필터중 어느 하나를 통과한 빛의 양을 분할시키는 빔스프리터와; 상기 빔스프리터에 의해 일측방향으로 반사되어 상기 웨이퍼에 조사되는 빛을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 빔스프리터의 상측에 설치되어 상기 웨이퍼로부터 반사되는 이미지를 확대시키는 마그네틱 체인저와; 상기 마그네틱 체인저의 상측에 설치되어 상기 웨이퍼의 결함을 관찰하는 시시디 리뷰카메라와; 상기 웨이퍼의 결함을 검출하는 티디아이센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 패턴 웨이퍼의 검사장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 크세논램프의 사용가능한 파장대역은 400∼700㎛인 것이 바람직하다.

상기 컬러필터조립체는 회전가능하도록 배치된 휠형상을 가지며, 상기 복수의 컬러필터는 원주방향을 따라 상호 이격배치되는 것이 효과적이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 패턴 웨이퍼의 검사장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 패턴 웨이퍼의 검사장치는, 내부에 크세논(Xe)가스가 밀봉되는 크세논램프(21)와, 크세논램프(21)로 부터 나오는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터(2)와, 복수의 컬러필터(22a)를 가지고 회전가능하도록 설치되어 중성도필터(2)를 통과한 전자기파중에서 웨이퍼의 진행공정에 따라 색깔별로 컬러필터(22a)중 어느 하나를 선택할 수 있도록 형성된 컬러필터조립체(22)와, 컬러필터(22a)를 통과한 빛의 양을 분할시키도록 한 빔스프리터(4)와, 상기 빔스프리터(4)에 의해 일측방향으로 반사되어 웨이퍼(6)에 조사되는 빛을 모아주는 대물렌즈(5)와, 빔스프리터(4)의 상측에 설치되어 웨이퍼(6)로부터 반사되는 이미지를 확대시키는 마그네틱 체인저(7)와, 마그네틱 체인저(7)의 상측에 설치되어 웨이퍼(6)의 결함을 관찰하는 시시디 리뷰카메라(9)와, 웨이퍼(6)의 결함을 감지하는 티디아이센서(10)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 크세논램프(21)의 사용가능한 파장대역은 400∼700㎛이며, 컬러필터조립체(22)는 크세논램프(21)의 일측에 모터(도면에 도시되지 않음) 등의 구동수단에 의해 회전구동가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 이런 조건들은 공정방법상에서 옵션항목으로 지정할 수 있도록 구성하고, 차후 새로운 장치 도입으로 증착물질의 변화가 생겨도 컬러필터(22a)를 적절히 교체하여 유연하게 사용할 수 있도록 한다.

이와 같이 구성된 본 고안에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

단일 성분의 크세논(Xe) 가스가 봉입된 크세논램프(21)에 임계전압을 가하게 되면 400∼700㎛ 파장의 폭을 가지는 안정된 빛이 방사된다. 이 빛은 중성도 필터(2)를 거쳐 측정에 필요한 만큼의 양만 컬러필터(22)로 들어오게 된다.

어떤 공정의 웨이퍼를 검사하느냐에 따라서 웨이퍼의 색깔과 가장 유사한 빛을 검사광원으로 사용할 수 있도록 컬러필터(22a)를 선택한다. 예를 들면, LOCOS, FG공정 에서는 녹색이나 노란색계열의 필터를 사용하고, 금속일 경우는 필터를 통하지 않고 직접 방사되도록 하면 가장 우수한 검출력을 얻을 수 있게 된다.

그 외의 동작원리는 종래와 동일하므로 생략한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 패턴 웨이퍼의 검사장치는, 크세논-수은램프와 그린계열의 필터를 사용하던 종래와는 달리, 단일성분의 크세논램프를 광원으로 사용하고 웨이퍼의 색깔에 대응하여 복수의 컬러필터중 적절히 선택하여 사용함으로써, 공정에 따른 웨이퍼의 색깔의 변화에 관계없이 웨이퍼의 파티클 및 패턴의 오류를 정확하게 검출할 수 있는 패턴 웨이퍼의 검사장치가 제공된다.

Claims

단일 성분의 크세논가스 속에서 일어나는 방전발광을 이용하는 크세논램프와; 상기 크세논램프의 일측에 배치되어 상기 크세논램프로부터 방사되는 빛의 세기를 조절하는 중성도필터와; 상기 중성도필터를 통과한 전자기파중에서 진행공정에 따른 웨이퍼의 색깔에 대응되게 선택되는 복수의 컬러필터를 갖는 컬러필터조립체와; 상기 컬러필터중 어느 하나를 통과한 빛의 양을 분할시키는 빔스프리터와; 상기 빔스프리터에 의해 일측방향으로 반사되어 상기 웨이퍼에 조사되는 빛을 집속시키는 대물렌즈와; 상기 빔스프리터의 상측에 설치되어 상기 웨이퍼로부터 반사되는 이미지를 확대시키는 마그네틱 체인저와; 상기 마그네틱 체인저의 상측에 설치되어 상기 웨이퍼의 결함을 관찰하는 시시디 리뷰카메라와; 상기 웨이퍼의 결함을 검출하는 티디아이센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 패턴 웨이퍼의 검사장치.
제1항에 있어서,

상기 크세논램프의 사용가능한 파장대역은 400∼700㎛인 것을 특징으로 하는 패턴 웨이퍼의 검사장치.
제1항에 있어서,

상기 컬러필터조립체는 회전가능하도록 배치된 휠형상을 가지며, 상기 복수의 컬러필터는 원주방향을 따라 상호 이격배치되는 것을 특징으로 하는 패턴 웨이퍼의 검사장치.