KR20040044819A - 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템 및 감광막 결함검사 방법 - Google Patents

웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템 및 감광막 결함검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 웨이퍼의 직경보다 작은 직경으로 상기 웨이퍼 상에 형성된 감광막의 결함을 검사하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템 및 감광막 결함검사 방법에 관한 것이다. 본 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템은, 상기 웨이퍼를 수평방향으로 수용하기 위한 웨이퍼수용장치와; 상기 웨이퍼수용장치에 수용된 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전수단과; 상기 웨이퍼수용장치에 수용된 웨이퍼의 평면과 수직방향으로 배치되어, 상기 회전수단에 의해 회전되는 상기 웨이퍼 및 상기 감광막을 라인으로 촬상하기 위한 촬상수단과; 상기 촬상수단에 의해 촬상된 영상에 기초하여 상기 감광막의 외곽원주와 상기 웨이퍼의 외곽원주의 관계에 따라 결함여부를 판단하는 영상데이터처리장치를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 웨이퍼와의 중심 불일치에 따른 감광막의 결함을 자동 검사할 수 있는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템 및 감광막 결함검사 방법을 제공할 수 있다.

Description

웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템 및 감광막 결함검사 방법{DEFECT TEST SYSTEM FOR WAFER PHOTORESIST FILM AND DEFECT TEST METHOD THEREOF}
본 발명은, 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템 및 감광막 결함검사 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 제조 등에 널리 쓰이는 실리콘 웨이퍼는 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 결정실리콘 박판을 말한다. 실리콘 웨이퍼는 비교적 고온(약 200℃ 정도까지)에서도 소자가 동작할 수 있는 장점이 있어, 반도체 산업에서 DRAM, ASIC, 트랜지스터, CMOS, ROM 등 다양한 형태의 반도체 소자를 만드는데 이용되고 있다.
그런데, 이러한 웨이퍼는 다수의 공정들을 거치는 동안 반도체 제조장치와의 반복적인 접촉으로 인해 테두리에 깨짐이 자주 발생하게 된다. 이를 발견하지 못하고 반도체 제조장치에 로딩하여 공정을 계속 진행하면 기계적인 충격이나 고온에서의 열적 스트레스가 집중되어 웨이퍼가 파손될 가능성이 높다. 그리고, 이로 인해 다른 웨이퍼 및 반도체 제조장치에까지 손상이 가해질 수 있다.
종래에는 이러한 웨이퍼의 테두리 결함을 육안으로 검사하여, 미크론 단위의 작은 결함들을 확인할 수 없었고, 사용자가 수동으로 일일이 검사해야 하는 불편함이 있었다.
이에, 한국공개특허공보 제2001-77543호에서 웨이퍼 테두리의 결함을 자동으로 미리 검사할 수 있는 장치 및 방법을 제시하고 있다. 이는 상술한 종래의 문제점을 해결하기에는 충분하나, 웨이퍼 테두리만을 검사하기 때문에 감광막이 형성된 웨이퍼의 경우 감광막과 웨이퍼의 중심 불일치에 따른 웨이퍼의 불량을 찾을 수 없는 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 웨이퍼와의 중심 불일치에 따른 감광막의 결함을자동 검사할 수 있는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템 및 감광막 결함검사 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템의 간략한 구성도,
도 2는 본 발명의 영상데이터처리장치에 웨이퍼의 외곽원주와 감광막의 외곽원주가 표시된 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼의 감광막 결함검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 감광막12 : 웨이퍼
14 : 플랫존16 : 웨이퍼수용장치
18 : 라인카메라20 : 조명부
22 : 영상데이터처리장치
상기 목적은, 본 발명에 따라, 웨이퍼의 직경보다 작은 직경으로 상기 웨이퍼 상에 형성된 감광막의 결함을 검사하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템에 있어서, 상기 웨이퍼를 수평방향으로 수용하기 위한 웨이퍼수용장치와; 상기 웨이퍼수용장치에 수용된 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전수단과; 상기 웨이퍼수용장치에 수용된 웨이퍼의 평면과 수직방향으로 배치되어, 상기 회전수단에 의해 회전되는 상기 웨이퍼 및 상기 감광막을 라인으로 촬상하기 위한 촬상수단과; 상기 촬상수단에 의해 촬상된 영상에 기초하여 상기 감광막의 외곽원주와 상기 웨이퍼의 외곽원주의 관계에 따라 결함여부를 판단하는 영상데이터처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템에 의해 달성된다.
여기서, 상기 촬상수단은 CCD라인카메라인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 촬상수단은, 상기 웨이퍼 및 상기 감광막을 촬상하기 위한 촬상부와, 상기 촬상부의 둘레방향을 따라 설치되어 상기 웨이퍼를 향해 조사하는 조명부를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적은, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 웨이퍼의 직경보다 작은 직경으로 상기 웨이퍼 상에 형성된 감광막의 결함을 검사하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 방법에 있어서, 상기 웨이퍼를 수평방향으로 수용하는 단계와; 상기 수용된 웨이퍼를 회전시키는 단계와; 상기 웨이퍼의 평면과 수직방향에서 상기 웨이퍼 및상기 감광막을 라인으로 촬상하는 단계와; 상기 촬상된 영상에 기초하여 상기 감광막의 외곽원주와 상기 웨이퍼의 외곽원주의 관계에 따라 결함여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 방법에 의해서도 달성된다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템의 간략한 구성도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 웨이퍼(12)의 감광막(10) 결함검사 시스템은, 감광막(10)이 형성된 웨이퍼(12)를 수용하는 웨이퍼수용장치(16)와, 웨이퍼수용장치(16)에 수용된 웨이퍼(12)를 원주방향을 따라 회전시키는 회전수단과, 웨이퍼(12) 및 감광막을 촬상하는 촬상수단과, 촬상된 영상이미지를 처리하는 영상데이터처리장치(22)를 포함한다.
각 구성요소의 설명에 앞서 기본적인 웨이퍼(12)의 가공과정에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다. 웨이퍼(12)는 여러 가지 물질의 박막을 웨이퍼(12) 표면에 성장시키거나 더하는 막 형성, 웨이퍼(12)로부터 박막을 선택적으로 제거하는 패턴형성, 웨이퍼(12)의 선택된 영역의 저항성과 전도성 변화를 위해 도펀트(dopant)를 첨가하는 주입 공정 등의 웨이퍼(12)의 가공과정을 거치게 된다. 여기서, 웨이퍼(12)로부터 박막을 선택적으로 제거하는 패턴형성을 하기 전에, 포토레지스트를 웨이퍼(12) 표면에 고르게 도포시켜, 웨이퍼(12) 상에 감광막(10)을 형성시킨다. 감광막(10)은 웨이퍼(12)의 직경보다 작은 직경으로 형성되며, 감광막(10)이 형성된 웨이퍼(12)를 빛에 노출시켜 현상하는 단계를 거친 후에 화학물질이나 반응성 가스를 사용하여 필요없는 부분을 선택적으로 제거시킨다.
감광막(10)이 형성된 웨이퍼(12)는 웨이퍼수용장치(16)에 수평방향으로 수용되며, 수용된 웨이퍼(12)는 회전수단에 의해 원주방향을 따라 회전한다.
웨이퍼(12)가 웨이퍼수용장치(16)에 수용될 때 플랫존(14)이나 노치가 후술할 라인카메라(18)의 렌즈에 잡히도록 정렬되도록 한다. 이는, 웨이퍼(12) 회전시 시작지점을 설정하여 웨이퍼(12)가 적어도 한 바퀴 이상 회전하는 것을 확인하기 위함이다.
회전수단은 웨이퍼(12)를 회전시키기 위한 롤러와, 이를 구동하는 모터를 포함한다. 모터의 전기적 구동에 의해 롤러가 회전하며, 이에 연동하여 웨이퍼수용장치(16)에 수용된 웨이퍼(12)가 회전된다.
촬상수단은 웨이퍼(12)의 평면과 수직방향으로 배치되며, 웨이퍼(12)의 외곽원주 및 감광막(10)의 외곽원주를 라인별로 촬상할 수 있는 CCD라인카메라(18)인 것이 바람직하다. CCD라인카메라(18)는 촬상부인 렌즈와, 렌즈의 둘레를 둘러싸는 조명부(20)를 포함한다. 조명부(20)에서 웨이퍼(12)를 향해 빛을 조사하여 웨이퍼(12)의 상태가 정확히 나타나도록 하며, 조사된 빛에 의해 반사되는 이미지를 CCD라인카메라(18)의 렌즈를 통해 획득한다. 획득된 이미지는 라인카메라(18)의 케이블을 통해 영상데이터처리장치(22)로 전달된다.
영상데이터처리장치(22)는 컴퓨터장치로서, 영상데이터처리프로그램을 저장한다. 영상데이터처리프로그램은 라인카메라(18)에 의해 촬상된 웨이퍼(12)의 외곽원주와 감광막(10)의 외곽원주 영상이미지데이터를 수령하여 신호처리하며, 신호처리된 영상을 모니터를 통해 표시한다. 이에, 사용자가 모니터를 통해 신호처리된 영상을 확인할 수 있다. 그리고, 웨이퍼(12)의 외곽원주와 감광막(10)의 외곽원주 관계를 분석하여 감광막(10)과 웨이퍼(12)의 중심 일치 여부를 판단한다.
모니터에 표시되는 영상을 기초로 하여 감광막(10)과 웨이퍼(12)의 중심 일치 여부 판단 방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 모니터에는 라인카메라(18)에 의해 찰상되어 신호처리된 웨이퍼(12)의 외곽원주 및 감광막(10)의 외곽원주가 표시된다. 표시된 영상에서 U자형의 A영역은 플랫존(14)이나 노치를 나타내며, B영역은 웨이퍼(12)의 외곽원주와 감광막(10)의 외곽원주 사이의 간격을 나타낸다. 따라서, B영역을 측정함으로써, 웨이퍼(12)의 외곽원주와 감광막(10)의 외곽원주의 관계를 분석할 수 있다. 다시 말하면, 플랫존(14)이나 노치를 시작으로 B영역을 일정한 스텝별로 복수 개 측정하여 보여주고, 측정한 픽셀값을 그 픽셀값에 대응하는 실제거리로 환산한다. 이렇게 환산된 실제거리를 기초로 하여 웨이퍼(12)와 감광막(10)의 중심 일치 여부를 판단한다. 복수개의 실제거리를 비교하여 복수 개의 데이터가 일치하지 않는 경우, 감광막(10)과 웨이퍼(12)의 측면간격에 있어 오차가 발생한 것으로 표시한다. 이러한 오차 발생 여부 판단 과정은 영상데이터처리장치(22)의 영상데이터프로그램의 수행에 의해 행해지는 것이다.
이러한 구성을 갖는 웨이퍼(12)의 감광막 결함검사 방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 감광막(10)이 형성된 웨이퍼(12)를 웨이퍼수용장치(16)에 수평방향으로 수용한다. 그리고, 라인카메라(18)를 감광막(10)이 형성된 웨이퍼(12)의 평면과 직각으로 배치하고(S1), 라인카메라(18)의 렌즈에 플랫존(14) 또는 노치가 잡히도록 조정한다(S3). 웨이퍼(12)를 회전시키기 전에, 라인카메라(18)의 촬상속도에 비례하여 웨이퍼(12)의 속도를 설정한다(S5). 이는 라인카메라(18)가 웨이퍼(12)를 촬상할 때 웨이퍼(12)의 외곽원주를 모두 촬상하기 위해 웨이퍼(12)가 적어도 한 바퀴 이상 회전하도록 설정하려는 것이다. 그리고 나서, 웨이퍼(12)를 원주방향을 따라 회전시킨다(S7). 라인카메라(18)를 동작시켜 웨이퍼(12)의 외곽원주 및 감광막(10)의 외곽원주를 라인별로 촬상한다(S9). 촬상된 영상이미지데이터는 라인카메라(18)의 케이블을 통해 영상데이터처리장치(22)로 전달되며, 영상데이터처리장치(22)에서는 촬상된 영상을 신호처리하여 재구성한다(S11). 재구성된 영상을 영상데이터처리장치(22)의 모니터에 표시하고, 표시된 영상에 기초하여 웨이퍼(12)의 외곽원주와 감광막(10)의 외곽원주 사이의 간격(도 2의 B영역)을 복수 개 측정하여 보여준다(S13). 그리고, 픽셀수로 측정된 측정간격에 대응하는 실제거리가 계산되어지며(S15). 계산되어진 실제거리가 일정한지를 판단한다(S17). 계산되어진 실제거리가 일정하면 웨이퍼(12)와 감광막(10)의 중심이 일치하는 것으로서 결함이 없는 것으로 판단하고(S21), 일정하지 않으면 웨이퍼(12)와 감광막(10)의 중심이 불일치하는 것으로서 결함이 있는 것으로 판단한다(S19). 판단결과는 모니터를 통해 표시된다. 이러한 검사는 공정 진행 중 실시간으로 행하여진다.
한편, 결함이 있는 것으로 판단되는 경우에는 보정장치를 통해 보정해 줌으로써, 웨이퍼(12)와 감광막(10)의 중심 불일치에 따른 불량 웨이퍼(12)의 발생을 방지할 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서는 웨이퍼(12)와 감광막(10)의 측면간격의 불량을 검사하는 것으로만 상술하였으나, 본 발명의 구성으로 웨이퍼(12)의 깨짐을 검사할 수도 있음은 물론이다.
이와 같이, 본 발명은 웨이퍼(12)의 외곽원주와 감광막(10)의 외곽원주를 라인카메라(18)로 촬상하고, 촬상된 영상에 기초하여 웨이퍼(12)와 감광막(10)의 중심 일치 여부를 판단할 수 있도록 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 웨이퍼와의 중심 불일치에 따른 감광막의 결함을 자동 검사할 수 있는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템 및 감광막 결함검사 방법이 제공된다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼의 직경보다 작은 직경으로 상기 웨이퍼 상에 형성된 감광막의 결함을 검사하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템에 있어서,
    상기 웨이퍼를 수평방향으로 수용하기 위한 웨이퍼수용장치와;
    상기 웨이퍼수용장치에 수용된 웨이퍼를 회전시키기 위한 회전수단과;
    상기 웨이퍼수용장치에 수용된 웨이퍼의 평면과 수직방향으로 배치되어, 상기 회전수단에 의해 회전되는 상기 웨이퍼 및 상기 감광막을 라인으로 촬상하기 위한 촬상수단과;
    상기 촬상수단에 의해 촬상된 영상에 기초하여 상기 감광막의 외곽원주와 상기 웨이퍼의 외곽원주의 관계에 따라 결함여부를 판단하는 영상데이터처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촬상수단은 CCD라인카메라인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촬상수단은, 상기 웨이퍼 및 상기 감광막을 촬상하기 위한 촬상부와, 상기 촬상부의 둘레방향을 따라 설치되어 상기 웨이퍼를 향해 조사하는 조명부를포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 시스템.
  4. 웨이퍼의 직경보다 작은 직경으로 상기 웨이퍼 상에 형성된 감광막의 결함을 검사하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 방법에 있어서,
    상기 웨이퍼를 수평방향으로 수용하는 단계와;
    상기 수용된 웨이퍼를 회전시키는 단계와;
    상기 웨이퍼의 평면과 수직방향에서 상기 웨이퍼 및 상기 감광막을 라인으로 촬상하는 단계와;
    상기 촬상된 영상에 기초하여 상기 감광막의 외곽원주와 상기 웨이퍼의 외곽원주의 관계에 따라 결함여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 감광막 결함검사 방법.
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