KR20040069764A - 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산성 저하에 영향을 미치지 않도록 오리엔테이션 척에서 노치 정렬이 이루어지는 동안에 코팅 불량을 동시에 체크할 수 있도록 하는 장치를 제공하는 것으로, 이에 따른 검사장치는 웨이퍼 로더에 의해 이송된 반도체 웨이퍼가 안착되는 체크 블록; 상기 체크 블록에 설치되어 상기 반도체 웨이퍼를 진공으로 척하여 모터의 회전에 의해 회전시키는 진공척; 상기 체크 블록의 지지대에 설치되어 상기 진공척의 회전시 반도체 웨이퍼의 센터 위치를 검출하는 검출센서; 상기 진공척의 일측 상방에 설치되어 상기 반도체 웨이퍼의 표면으로 레이져 광원을 조사하는 레이져 발광부; 상기 반도체 웨이퍼에서 반사된 레이져 광원이 입사되는 레이져 수광부; 몇 상기 레이져 발광부 및 수광부, 상기 모터 등과 연결 접속되어 검출된 센서신호를 바탕으로 상기 반도체 웨이퍼의 표면 상태를 모니터링하는 제어부를 포함한다.

Description

반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치{APPARATUS FOR CHECKING ON SURFACE OF PHOTO RESIST COATED SEMICONDUCTOR WAFER}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 검사장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 반도체 웨이퍼의 표면에 코팅된 감광막의 상태를 검사하는 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치에 관한 것이다.

포토공정은 웨이퍼 위에 감광막을 코팅하고, 그 코팅된 감광막을 노광하고 현상하여 패턴을 형성하는 공정이다.

이러한 포토공정에서 감광막의 코팅은 코팅장치를 이용하여 실시하는 것으로, 일례를 들어 설명하면 웨이퍼를 척한 상태에서 척을 회전시키면서 웨이퍼의 표면으로 감광액을 공급하여 회전되는 원심력에 의해 웨이퍼의 표면 전체에 감광액이고르게 분포되도록 한다.

감광액이 도포된 반도체 웨이퍼는 경화단계를 거친 후 표면에 코팅된 감광막이 균일하게 코팅되었는 지 검사하고, 노광을 실시하게 된다.

이와 같은 노광작업이 진행되는 과정을 장비별로 살펴보면, 먼저 코팅이 완료된 반도체 웨이퍼는 소프트베이킹(soft baking)을 거친 후, 노광장비로 이동하기 전에 인터페이스 블록 내에 있는 버퍼 유니트(buffer unit)에서 대기를 하게 되며, 대기중인 반도체 웨이퍼는 순서대로 노광이 실시된다.

버퍼 유니트에서 노광이 되어질 순서가 되면, 노광장비의 웨이퍼 로더가 해당 반도체 웨이퍼를 웨이퍼의 노치 위치를 체크하는 블록으로 이동시킨다. 여기에서 노광장비는 일차적으로 반도체 웨이퍼에 형성된 노치를 검출하여 정위치를 결정하게 되는 데, 이를 위하여 평평한 오리엔테이션 척 위에 반도체 웨이퍼를 안착시키고, 웨이퍼를 수회 회전하면서 블록에 설치된 LED 센서를 이용하여 반도체 웨이퍼에 형성된 노치를 검출하게 된다. 노치를 통해 반도체 웨이퍼가 정렬되면, 반도체 웨이퍼는 로더에 의해 스테이지로 이동하게 되고, 스테이지 위에서 정렬 후에 노광이 실시된다.

그러나 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막이 불량으로 코팅될 경우에는 노광공정 후에 진행되는 이온주입공정과 식각공정에서 정확한 치수설계에 맞는 작업이 진행되지 못하게 된다. 즉, 코팅 불량이 발생된 부분은 이온 차단 마스크과 식각 저항 마스크로서의 역할을 제대로 하지 못하게 됨으로써 불량칩을 생산하게 되는 결과를 초래한다. 따라서 현상까지 마친 반도체 웨이퍼들에 대해서 코팅 불량의 발생여부를 확인하는 과정이 반드시 필요하게 된다.

하지만 생산라인에서 모든 반도체 웨이퍼를 확인하는 것은 생산성을 저하시키게 되므로, 결국 로트(Lot)나 배치에서 몇장의 웨이퍼를 검사하는 샘플링(sampling) 검사를 실시하게 된다.

그러나 이러한 샘플링 검사를 통해서도 검사되지 않은 반도체 웨이퍼 중에서 불량 코팅된 반도체 웨이퍼가 존재할 경우에는 감광막을 제거하여 재사용하지 못하고, 그대로 이온 주입 공정이나 식각공정으로 이동되어 공정수율을 저하시키는 원인이 되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 생산성 저하에 영향을 미치지 않도록 오리엔테이션 척에서 노치 정렬이 이루어지는 동안에 코팅 불량을 동시에 체크할 수 있도록 하는 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 검사장치를 도시한 정면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 검사장치를 도시한 평면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 검사장치에서 조사된 레이져가 반도체 웨이퍼에 도달하는 상태를 도시한 평면도이다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 검사장치는 웨이퍼 로더에 의해 이송된 반도체 웨이퍼가 안착되는 체크 블록; 상기 체크 블록에 설치되어 상기 반도체 웨이퍼를 진공으로 척하여 모터의 회전에 의해 회전시키는 진공척; 상기 체크 블록의 지지대에 설치되어 상기 진공척의 회전시 반도체 웨이퍼의 센터 위치를 검출하는 검출센서; 상기 진공척의 일측 상방에 설치되어 상기 반도체 웨이퍼의 표면으로 레이져 광원을 조사하는 레이져 발광부; 상기 반도체 웨이퍼에서 반사된 레이져 광원이 입사되는 레이져 수광부; 몇 상기 레이져 발광부 및 수광부, 상기 모터 등과 연결 접속되어 검출된 센서신호를 바탕으로 상기 반도체 웨이퍼의 표면 상태를 모니터링하는 제어부를 포함한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 검사장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 검사장치를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 검사장치에서 조사된 레이져가 반도체 웨이퍼에 도달하는 상태를 도시한 평면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 검사장치는 웨이퍼 로더에 의해 이송된 반도체 웨이퍼(W)가 안착되는 체크 블록(1)과, 그 체크 블록(1)의 지지대(3)에 설치되어 반도체 웨이퍼(W)의 센터 위치를 검출하는 검출센서(5)와, 반도체 웨이퍼(W)의 노치(N)를 감지하여 반도체 웨이퍼(W)의 로딩 방향을 결정하도록 하는 LED 센서(Light emitting diode sensor)(7)와, 레이져를 이용한 코팅 표면 검사를 실시하는 레이져 발광부(9) 및 수광부(11)와, 감지장치의 작동을 제어하게 되는 제어부(13)를 포함한다.

여기서 체크 블록(1)에는 고속 회전이 가능한 진공척(15)이 설치되고, 이 진공척(15)은 상부에 안착되는 반도체 웨이퍼(W)를 진공으로 척하여 고정하게 된다. 진공척(15)으로 체크 블록(1)에 내장된 모터의 회전축과 연결되어 모터의 회전에 따라 회전하게 된다.

이러한 모터는 제어부(13)에 연결되어 제어부(13)의 통제에 따라 회전 및 정지된다.

LED 센서(7)는 제어부(13)에 연결되어 반도체 웨이퍼(W)의 회전시 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리에 형성된 노치를 감지하게 되고, 감지된 신호는 제어부(13)로 전달된다.

그리고 레이져 발광부(9) 및 수광부(11)는 진공척(15)의 양측 상방에 위치하여, 레이저 발광부(9)에서 조사된 레이져가 감광막이 코팅된 반도체 웨이퍼(W)에서 반사되어 레이져 수광부(11)로 입사된다.

이러한 레이져 발광부(9)에서 조사되는 레이져 광원은 도 3에 도시한 바와 같이, 스폿의 광원이 2렬로 엇 배열되어 광원 그룹을 형성한 채로 반도체 웨이퍼(W)에 도달하게 된다. 개별 광원의 스폿 모양은 횡단면을 기준으로 사각형 모양이며, 좀 더 바람직하게는 스폿의 사이즈가 가로, 세로 각각 2000nm인 정사각형 모양이다.

여기서 사용되는 레이져 광원은 He-Ne 레이져로 633nm 파장의 레이져이다.

이러한 레이져 광원이 반도체 웨이퍼(W)에 도달하는 영역은 반도체 웨이퍼(W)의 중심으로부터 가장자리 안쪽의 10mm 되는 곳까지인 웨이퍼(W)의 반지름에 해당되는 직선영역이다.

그리고 레이져 발광부(9)에서 조사되는 광원 그룹과 반도체 웨이퍼(W)의 평면 사이에 이루는 각도는 25°내지 35°의 범위에서 결정된다.

따라서, 레이져 수광부(11)도 반도체 웨이퍼(W)의 감광막 코팅면에서 반사된 레이져 광원이 입사되도록 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 대해 25°내지 35°각도의 입사경로를 가지도록 배치된다.

한편, 제어부(13)는 레이져 발광부(9) 및 수광부(11), LED 센서(7) 및 모터등과 연결 접속되어 검출된 센서신호를 바탕으로 모터의 회전을 제어한다든가 검출된 데이터를 재가공하여 모니터링 할 수 있도록 이미지화하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 감지장치는 다음과 같은 작용을 나타낸다.

감광막의 코팅과 소프트 베이킹이 완료된 반도체 웨이퍼(W)는 노광을 위해서 웨이퍼 로더에 의해 인터페이스 버퍼 유니트로 이동하게 된다.

그리고 나서, 노광장비가 작업을 개시하게 되면, 인터페이스 버퍼 유니트에 대기하고 있던 반도체 웨이퍼(W)가 웨이퍼 로더에 의해서 진공척(15)으로 이동하게 된다.

웨이퍼 로더에 의해서 체크 블록(1)의 진공척(15) 위에 웨이퍼(W)가 놓이게 되면, 반도체 웨이퍼(W)는 이 위에 놓여진 상태에서 수회 회전을 하게 되고, 이때 LED 센서(7)는 반도체 웨이퍼(W)의 가장자리에 형성된 노치를 검출하게 된다.

반도체 웨이퍼(W)의 노치를 검출하기 위해서 반도체 웨이퍼(W)가 수회 회전을 할 때, 본 발명에 의해 특징으로 제안된 레이져 발광부(9) 및 수광부(11)가 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 코팅된 감광막의 불량 상태를 검사하게 된다.

즉, 레이져 발광부(9)에서 레이져 광원이 조사되고, 조사된 레이져 광원이 반도체 웨이퍼(W)의 표면에서 반사되어 레이져 수광부(11)로 입사된다. 이때 감광막이 균일하게 코팅된 상태라면 노치를 검출하기 위해 웨이퍼(W)가 회전하는 동안에 반도체 웨이퍼(W)에서 반사된 레이져는 일정하게 레이져 수광부(11)로 입사할 것이다.

그러나 만약 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 도 3의 A와 같이 불량으로 코팅된 부분이 있다면 반도체 웨이퍼(W) 표면에는 감광막 두께 만큼의 단차와 표면거칠기가 발생되고, 이 부분에서 레이져가 반사될 때 레이져 광이 산란하게 된다. 결국 레이져 수광부(11)에 입사되는 레이져 광원은 연속적인 레이져 광원을 감지하지 못하게 된다.

이렇게 불연속적인 레이져 광원을 감지하게 되면, 이 신호를 증폭하여 작업자가 알 수 있는 신호로 변경하여 디스플레이 모니터에 보내주면 작업자가 해당 반도체 웨이퍼(W)에 코팅된 감광막을 제거한 후 재코팅하여 사용할 수 있도록 조치한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼의 이온주입 공정이나 식각공정이 진행되기 전 과정인 반도체 웨이퍼를 센터링하기 위해 진공척을 회전하여 반도체 웨이퍼를 회전시키는 동안에 모든 반도체 웨이퍼에 대해 감광막의 코팅 불량 유무를 감지함으로써 반도체 소자의 생산수율을 높일 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 웨이퍼 로더에 의해 이송된 반도체 웨이퍼가 안착되는 체크 블록;

   상기 체크 블록에 설치되어 상기 반도체 웨이퍼를 진공으로 척하여 모터의 회전에 의해 회전시키는 진공척;

   상기 체크 블록의 지지대에 설치되어 상기 진공척의 회전시 반도체 웨이퍼의 센터 위치를 검출하는 검출센서;

   상기 진공척의 일측 상방에 설치되어 상기 반도체 웨이퍼의 표면으로 레이져 광원을 조사하는 레이져 발광부;

   상기 반도체 웨이퍼에서 반사된 레이져 광원이 입사되는 레이져 수광부; 몇

   상기 레이져 발광부 및 수광부, 상기 모터 등과 연결 접속되어 검출된 센서신호를 바탕으로 상기 반도체 웨이퍼의 표면 상태를 모니터링하는 제어부

   를 포함하는 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부에 연결되어 상기 반도체 웨이퍼의 회전시 반도체 웨이퍼의 가장자리에 형성된 노치를 감지하여 감지한 신호를 상기 제어부로 보내는 LED 센서를 더욱 포함하는 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 레이져 광원은 스폿으로 된 광원이 열을 지어 조사되는 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 스폿의 광원은 2렬로 엇 배열되는 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 스폿의 횡단면은 사각형인 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 레이져 광원은 633nm의 파장을 방출하는 He-Ne 레이져인 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 레이져 발광부에서 조사되는 레이져 광원과 상기 반도체 웨이퍼의 평면 사이에 이루는 각도는 25°내지 35°인 반도체 웨이퍼에 코팅된 감광막 표면의 검사장치.