KR20050007482A - 웨이퍼 상의 파티클 검출장치 및 검출방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토레지스트의 광학적 흡수 현상을 역으로 이용하여 잔류한 포토레지스트를 검출할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것으로, 파티클 검출장치는 검사실의 내부에 설치되며, 비교 기준이 되는 원본 웨이퍼가 안치되는 안치실; 상기 검사실의 내부에 설치되며, 검사대에 올려진 웨이퍼에 포토레지스트 파티클을 검출하기 위한 검출광을 조사하여 웨이퍼에서 반사되는 검출광에 따른 전기적인 신호를 전달하는 검출부; 상기 검사실 내부를 진공으로 만드는 배기부; 및 상기 검출부에서 전달되는 상기 원본 웨이퍼에 대한 전기적 신호를 저장하며, 상기 검출부에서 전달되는 실측 웨이퍼에 대한 전기적 신호를 상기 저장된 원본 웨이퍼의 신호와 비교 분석하여 실측 웨이퍼의 포토레지스트 파티클 유무에 따라 작성을 제어하는 제어부;를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 제조에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 웨이퍼 상의 포토레지스트 파티클을 검출하는 웨이퍼 상의 파티클 검출장치 및 검출방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정 중 노광공정은 크게 노광과정과 검사과정으로 구분된다.
이러한 노광공정(Photolithography)의 흐름을 크게 나누어 보면, 웨이퍼 위에 포토레지스트(Photo Resist)를 도포하는 코팅(Coating)단계와, 마스크(Mask)의패턴(Pattern)이 웨이퍼에 옮겨지도록 자외선에 감광제를 노출시키는 노광(Exposure)단계와, 정렬 및 노광 후 현상액을 이용하여 필요한 곳과 필요 없는 부분을 구분하여 상을 형성하기 위해 일정 부위의 포토레지스트를 제거하는 현상(Develop)단계로 이루어진다.
노광공정은 하나의 완성된 반도체 소자를 제조하기 위해서 수 차례 반복되어지며, 이 공정들은 회로를 설계한 디자이너에 따라 다르지만 대개 마이크론 이하의 소자들은 20 내지 30회 정도 실시한다.
국내특허출원번호 제2001-8710호에서는 노광공정이 진행되기 전에 스테이지 상에 잔존하는 파티클을 검출하는 장치 및 방법은 개시하고 있으나, 패턴 형성시 사용된 포토레지스트의 파티클을 검출하는 장치 및 방법은 개시된 바 없으며, 그 이유를 살펴보면 다음과 같다.
노광공정을 위해 형성된 패턴들은 유기물인 포토레지스트(photoresist)를 웨이퍼 위에 형성하는 것으로, 포토레지스트의 역할을 살펴보면, 포토레지스트는 건조나 습식식각시 회로 구성 시 형성되어야 할 라인과 공간 부분을 보호하는 역할을 하거나, 소자의 전기적 특성을 좌우하는 이온 주입시 전기적으로 반대 극성을 갖아야 되는 부분을 보호하는 막으로 사용된다.
이 포토레지스트는 식각과 이온 주입 후 플라즈마 세척이나 세척제로 제거 되는 데 완전히 제거되지 않을 경우 결함으로 작용해 소자 특성 및 양산 수율을 떨어 드리는 요소로 작용한다.
따라서 포토레지스트를 제거해야 하지만 포토레지스터의 특수한 파장대의 광흡수율 및 식각이나 이온 주입 후 복합체 물질(polymer)로의 변형 때문에 일반 조명계를 이용한 검출이 용이하지 않다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 포토레지스트의 광학적 흡수 현상을 역으로 이용하여 잔류한 포토레지스트를 검출할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파티클 검출장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 파티클 검출장치를 이용하여 웨이퍼를 검출하는 과정을 설명하기 위한 평면도이고,
도 3는 도 2에 의해 검출된 신호를 파형으로 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 개략도이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 파티클 검출장치는 검사실의 내부에 설치되며, 비교 기준이 되는 원본 웨이퍼가 안치되는 안치실; 상기 검사실의 내부에 설치되며, 검사대에 올려진 웨이퍼에 포토레지스트 파티클을 검출하기 위한 검출광을 조사하여 웨이퍼에서 반사되는 검출광에 따른 전기적인 신호를 전달하는 검출부; 상기 검사실 내부를 진공으로 만드는 배기부; 및 상기 검출부에서 전달되는 상기 원본 웨이퍼에 대한 전기적 신호를 저장하며, 상기 검출부에서 전달되는 실측 웨이퍼에 대한 전기적 신호를 상기 저장된 원본 웨이퍼의 신호와 비교 분석하여 실측 웨이퍼의 포토레지스트 파티클 유무에 따라 작성을 제어하는 제어부;를 포함한다.
그리고 본 발명의 바람직한 실시예로, 상기 검출부는 포토레지스트 파티클에 흡수되는 파장을 가진 단색광을 상기 검출광으로 조사하는 발광부와, 상기 발광부로부터 조사된 후 상기 실측 웨이퍼에서 반사된 빛이 입사되는 수광부와, 상기 발광부와 실측 웨이퍼 사이에 설치되어 조사된 빛을 분산시키는 분광렌즈와, 상기 실측 웨이퍼와 수광부 사이에 설치되어 반사된 빛을 집광하는 집광렌즈를 더 포함할 수 있으며, 다른 실시예로, 적색, 녹색, 청색의 조합에 따라 다양한 파장의 광을 상기 검출광으로 조사하는 발광부와, 이 발광부에서 조사된 검출광의 파장에 따라 발생될 수 있는 색수차를 방지하기 위한 렌즈와, 이 렌즈를 통과하여 실측 웨이퍼에서 유기물인 포토레지스트에 흡수되어 반사되는 빛이 입사되는 수광부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 파티클 검출방법은 원본 웨이퍼에 포토레지스트 파티클 검출을 위한 검출광을 조사하는 단계; 상기 원본 웨이퍼에서 반사되는 검출광의 정보를 저장하는 단계; 포토레지스트 파티클 검출을 위한 실측 웨이퍼에 상기 검출광을 조사하는 단계; 및 상기 실측 웨이퍼에서 반사되는 검출광의 정보를 상기 저장된 원본 웨이퍼에 대한 검출광과 비교 분석하여 상기 실측 웨이퍼의 포토레지스트 파티클 유무를 판단하는 단계;를 포함한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 파티클 검출장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 파티클 검출장치를 이용하여 웨이퍼를 검출하는 과정을 설명하기 위한 평면도이고, 도 3는 도 2에 의해 검출된 신호를 파형으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 파티클 검출장치는 검사실(1)에 설치된 모터의 작동에 따라 움직이는 검사대(3)와, 그 검사대(3)의 상측에 배치되는 검출부와, 검사실(1) 내부를 진공으로 만들기 위해 설치되는 배기부와, 검출부에서 전달된 결함 내용을 분석기(4)를 통해 분석하여 작업을 제어하는 제어부(C)를 포함한다.
검사대(3)는 모터(5)의 작동에 따라 회전, 전후진 이동, 상하 이동 및 틸트 까지 가능하게 구성되며, 이러한 구성은 통상적인 스텝퍼에서 사용되는 스테이지 구동장치를 이용하여 구성된다.
이러한 검출장치를 이용하여 검사 대상인 실측 웨이퍼(7)를 검사하기 위해서 실측 웨이퍼(7)와 대비될 수 있는 원본 웨이퍼(9)를 검사실(1) 내부에 설치하여야 한다. 이를 위하여 배기부의 상측에 원본 웨이퍼(9)가 안치되는 안치실(11)을 형성한다. 이 안치실(11)에는 개폐 가능한 도어(13)가 설치되고, 안치실(11)에 안치된 원본 웨이퍼(9)는 검사대(3) 위로 로딩이 가능하다.
상기한 안치실(11)의 하부에는 배기부가 설치되며, 배기부는 다수의 배기관(15)을 통해 검사실(1)의 내부와 연결된 진공펌프(17)를 이용하여 검사실(1)의 내부를 배기함으로써 검사실(1)을 진공 상태로 만들게 된다.
검사실(1)의 일측에는 실측 웨이퍼(7)를 대기시키는 인아웃부(19)가 설치된다. 인아웃부(19)에 대기한 실측 웨이퍼(7)는 대기하고 있다가 검사대(3)의 위로 로딩이 이루어진다.
검출부는 검사대(3)의 위로 로딩된 실측 웨이퍼(7)를 검사하여 유기물로 된 포토레지스트 이물질을 검출하는 것으로, 유기물인 포토레지스트가 도포된 실측 웨이퍼(7)로 단색광(mono-chromatic light source)을 조사하는 발광부(21)와, 발광부(21)로부터 조사된 후 실측 웨이퍼(7)에서 반사된 빛이 입사되는 수광부(23)와, 발광부(21)와 실측 웨이퍼(7) 사이에 설치되어 조사된 빛을 분산시키는 분광렌즈(25)와, 실측 웨이퍼(7)와 수광부(23) 사이에 설치되어 반사된 빛을 집광하는 집광렌즈(27)를 포함한다.
발광부(21)를 통해 조사된 빛은 포토레지스트에 잘 흡수되는 파장을 가진 단색광을 사용하는 것이 바람직하다.
분광렌즈(25)와 집광렌즈(27)는 발광부(21)에서 조사되는 광의 사이즈를 조절하여 실측 웨이퍼(7)의 검사면적을 좁히거나 넓힌다.
수광부(23)로 입사된 빛을 분석하는 분석기는 제어부(C)에 연결되는 한편, 원본 웨이퍼 검사부와도 연결되어 분석한 데이터를 제어부(C)로 보내게 된다.
제어부(C)는 분석기로부터 입력된 데이터를 가지고 원본 웨이퍼(9)를 재세척해야 하는지 또는 실측 웨이퍼(7)의 결함이 어느 위치에 있는지를 파악하여 후속조치가 가능하도록 한다.
이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 파티클 검출장치는 다음과 같은 검출방법을 거치면서 실측 웨이퍼에서 포토레지스트 파티클을 검출하게 된다.
먼저 원본 웨이퍼를 검사하는 단계는, 진공펌프를 작동하여 검사실(1) 내부를 진공상태로 유지하고, 안치실(11)에서 검사대(3)로 원본 웨이퍼(9)를 로딩한다. 그리고 발광소자에서 단색광을 조사하여 원본 웨이퍼(9)의 표면 검사를 실시한다.
표면 검사시 원본 웨이퍼(9)의 원주 방향을 따라 스캔 영역을 다수개로 구분하여 실시한다.
이러한 표면 검사를 통해 원본 웨이퍼로부터 기준이 되는 기준 신호를 얻어야 하며, 만일 원본 웨이퍼(9) 상에 이물질이 존재할 경우 이물질이 완전히 제거될때까지 세정을 실시하여 기준 신호를 얻도록 한다. 원본 웨이퍼로부터 기준 신호를 얻게 되면 원본 웨이퍼(9)를 안치실(11)로 복귀시킨다.
복귀 후, 실측 웨이퍼를 검사하는 단계로 이어진다.
실측 웨이퍼(7)에 잔존하는 포토레지스트 파티클을 검출해내기 위해서 실측 웨이퍼(7)를 인아웃부에서 검사대(3) 위로 로딩한다. 실측 웨이퍼(7)의 로딩 후 모터(5)를 작동하여 실측 웨이퍼(7)를 회전시킨다. 회전이 진행되는 동안 발광부(21)에서 조사된 단색광이 분광렌즈(25)를 통해 실측 웨이퍼(7)의 표면으로 입사된다.
입사된 단색광은 도 2에 도시한 바와 같이, 실측 웨이퍼(7)의 원주 방향으로 스캔 영역을 구분하여 스캔을 실시한다. 이때의 스캔은 전술한 단계의 원본 웨이퍼(9)에서 실시한 스캔 영역과 동일한 영역에서 실시한다.
발광부(21)로부터 조사된 단색광은 실측 웨이퍼(7)에서 반사되어 집광렌즈(27)를 거쳐 수광부(23)로 입사된다. 이때 단색광은 포토레지스트 파티클에 잘 흡수되는 파장의 단색광을 사용함으로써 실측 웨이퍼(7)에 포토레지스트 파티클이 존재할 경우 도 3에 도시한 바와 같은 검출 신호가 발생된다.
마지막으로, 상기 원본 웨이퍼(9)와 실측 웨이퍼(7)의 스캔을 통해 얻어진 검사신호를 분석하는 단계는, 발생된 검출 신호를 분석기를 통해 제어부(C)에 입력되면, 제어부(C)에서는 모터(5)의 작동을 정지시키고, 실측 웨이퍼(7)를 재세정하도록 조치한 다음 재검사가 진행되도록 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예인 파티클 검출장치로서 전술한 실시예에서 검출부만 다른 구성을 제안한다.
이 다른 실시예에 구성된 검출부의 도 4에 도시한 바와 같이 적색, 녹색, 청색의 조합에 따라 다양한 파장의 빛을 조사하는 발광부(31)와, 이 발광부(31)에서 조사된 빛의 파장에 따라 발생될 수 있는 색수차를 방지하기 위한 렌즈(33)와, 이 렌즈(33)를 통과하여 실측 웨이퍼(7)에서 유기물인 포토레지스트에 흡수되어 반사되는 빛이 입사되는 수광부(35)로 구성된다.
수광부(35)는 발광부(31)에서 조사되는 빛의 파장에 대응되는 다수개의 수광소자를 구비하고, 이 다수개의 수광소자는 렌즈(33)와 함께 조사된 빛에 따라 연동되도록 구성된다.
이와 같은 검출부를 구비한 검출장치는 전술한 실시예에서와 같은 검출방법으로 실측 웨이퍼(7) 상에 잔존하는 포토레지스트 파티클을 검출하게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 실측 웨이퍼 상에 잔존하는 포토레지스트 파티클은 종래 검사에 사용되었던 발광소자로는 검출이 되지 않았으나 본 발명에서 제안된 발광소자에서 조사된 포토레지스트 파티클이 잘 흡수하는 단색광을 이용하여 검사하면 잔류하는 포토레지스트 파티클을 용이하게 검출할 수 있게 된다.
따라서, 포토레지스트 파티클로 인한 생산수율 저하를 방지할 수 있어 반도체 생산성을 향상시키게 된다.
Claims (10)
- 검사실의 내부에 설치되며, 비교 기준이 되는 원본 웨이퍼가 안치되는 안치실;상기 검사실의 내부에 설치되며, 검사대에 올려진 웨이퍼에 포토레지스트 파티클을 검출하기 위한 검출광을 조사하여 웨이퍼에서 반사되는 검출광에 따른 전기적인 신호를 전달하는 검출부;상기 검사실 내부를 진공으로 만드는 배기부; 및상기 검출부에서 전달되는 상기 원본 웨이퍼에 대한 전기적 신호를 저장하며, 상기 검출부에서 전달되는 실측 웨이퍼에 대한 전기적 신호를 상기 저장된 원본 웨이퍼의 신호와 비교 분석하여 실측 웨이퍼의 포토레지스트 파티클 유무에 따라 작성을 제어하는 제어부;를 포함하는 웨이퍼 상의 파티클 검출장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 검사실의 일측에 형성되며, 실측 웨이퍼를 대기시키는 인아웃부를 더 포함하는 웨이퍼 상의 파티클 검출장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 검출부는 포토레지스트 파티클에 흡수되는 파장을 가진 단색광을 상기 검출광으로 조사하는 발광부와, 상기 발광부로부터 조사된 후 상기 실측 웨이퍼에서 반사된 빛이 입사되는 수광부와, 상기 발광부와 실측 웨이퍼 사이에 설치되어 조사된 빛을 분산시키는 분광렌즈와, 상기 실측 웨이퍼와 수광부 사이에 설치되어 반사된 빛을 집광하는 집광렌즈를 더 포함하는 웨이퍼 상의 파티클 검출장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 검출부는 적색, 녹색, 청색의 조합에 따라 다양한 파장의 광을 상기 검출광으로 조사하는 발광부와, 이 발광부에서 조사된 검출광의 파장에 따라 발생될 수 있는 색수차를 방지하기 위한 렌즈와, 이 렌즈를 통과하여 실측 웨이퍼에서 유기물인 포토레지스트에 흡수되어 반사되는 빛이 입사되는 수광부를 포함하는 웨이퍼 상의 파티클 검출장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 수광부는 상기 발광부에서 조사되는 빛의 파장에 대응되는 다수개의 수광소자를 포함하는 웨이퍼 상의 파티클 검출장치.
- 원본 웨이퍼에 포토레지스트 파티클 검출을 위한 검출광을 조사하는 단계;상기 원본 웨이퍼에서 반사되는 검출광의 정보를 저장하는 단계;포토레지스트 파티클 검출을 위한 실측 웨이퍼에 상기 검출광을 조사하는 단계; 및상기 실측 웨이퍼에서 반사되는 검출광의 정보를 상기 저장된 원본 웨이퍼에 대한 검출광과 비교 분석하여 상기 실측 웨이퍼의 포토레지스트 파티클 유무를 판단하는 단계;를 포함하는 웨이퍼 상의 파티클 검출방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 원본 웨이퍼와 실측 웨이퍼로의 상기 검출광 조사 영역을 동일하게 유지하는 웨이퍼 상의 파티클 검출방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 검출광 조사 영역은 상기 원본 웨이퍼와 실측 웨이퍼의 원주 방향을 따라 다수개로 구분하여 실시하는 웨이퍼 상의 파티클 검출방법.
- 제 6 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 실측 웨이퍼에 포토레지스트 파티클이 있는 것으로 판단될 경우 상기 실측 웨이퍼를 세정하는 세정 공정을 진행하도록 하는 웨이퍼 상의 파티클 검출방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 검출광은 포토레지스트에 흡수되는 단색광이거나, 적색, 녹색, 청색의 조합에 따라 발생되는 다양한 파장의 광으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상의 파티클 검출방법.
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