KR20050086155A - 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20050086155A KR1020040012523A KR20040012523A KR20050086155A KR 20050086155 A KR20050086155 A KR 20050086155A KR 1020040012523 A KR1020040012523 A KR 1020040012523A KR 20040012523 A KR20040012523 A KR 20040012523A KR 20050086155 A KR20050086155 A KR 20050086155A
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Abstract

웨이퍼의 에지 노광 영역에 대한 검사 공정을 자동적으로 수행하기 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 웨이퍼의 에지 부위와 인접하게 배치된 발광부는 웨이퍼의 전면에 대하여 평행한 방향으로 상기 웨이퍼의 에지 부위로 조명광을 조사하며, 수광부는 상기 웨이퍼 상의 포토레지스트 막의 측면으로부터 반사된 제1광 및 상기 웨이퍼의 측면으로부터 반사된 제2광을 검출한다. 연산부는 상기 포토레지스트 막의 측면으로부터 상기 제1광이 도달되기까지의 제1시간과 상기 웨이퍼의 측면으로부터 상기 제2광이 도달되기까지의 제2시간 사이의 시간 차이로부터 상기 웨이퍼의 에지 노광 영역의 폭을 산출한다.

Description

웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 방법 및 장치{Method and apparatus for inspecting an edge exposure area of wafer}
본 발명은 웨이퍼의 에지 노광 영역(edge exposure area of wafer; EEW)을 검사하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 웨이퍼의 에지와 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 막의 에지 사이의 폭을 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼에 대하여 다수의 공정들을 수행함으로써 제조될 수 있다. 예를 들면, 증착 공정은 상기 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위해 수행되며, 포토리소그래피(photolithography) 공정은 상기 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위해 수행되고, 식각 공정은 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 웨이퍼 상에 형성된 막을 특정 패턴으로 형성하기 위해 상기 막의 일부분을 제거하기 위해 수행되고, 평탄화 공정은 상기 웨이퍼 상에 형성된 막을 평탄화시키기 위해 수행된다.
상기 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴은 식각 공정의 수행 전에 마이크로스코프 검사 공정을 통해 검사된다. 마이크로스코프는 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴의 결함 검사 공정, 반도체 기판의 에지 부위에 형성된 에지 노광 영역 검사 공정 등에 사용된다.
상기 검사 공정을 수행하기 위한 장치의 일 예로서, 미합중국 등록특허 제5,917,588(issued to Addiego)에는 명시야 조명(bright field illumination)과 암시야 조명(dark field illumination)을 사용하여 반도체 기판의 결함을 찾는 검사 시스템 및 검사 장치가 개시되어 있고, 미합중국 등록특허 제6,215,551호(issued to Nikoonahad et al.)에는 포커싱된 레이저빔을 반도체 기판에 조사하여 반도체 기판으로부터 산란된 광을 통해 반도체 기판의 결함을 찾는 표면 검사 장치가 개시되어 있다. 또한, 일본 공개특허 제2000-207562호에는 조명부와 CCD(charge coupled device) 카메라에 의해 획득된 웨이퍼의 이미지 데이터로부터 웨이퍼의 결함을 찾는 매크로 검사 장치가 개시되어 있다.
상기 에지 노광 공정(edge exposure process)은 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 막의 에지 부위를 제거하기 위한 공정으로, 상기 포토레지스트 막의 에지 부위는 자외선을 이용한 노광 공정과 현상액을 이용한 현상 공정에 의해 반도체 기판의 에지 부위로부터 제거된다. 에지 노광 영역은 웨이퍼의 에지와 포토레지스트 막의 에지 사이의 링 형상의 영역을 의미한다.
상기 마이크로스코프를 이용한 에지 노광 영역 검사 공정은 에지 노광 영역의 폭을 검사하기 위해 수행되며, 숙련된 작업자에 의해 수행된다. 그러나, 상기 에지 노광 영역 검사 공정은 작업자의 숙련도에 크게 의존하므로 신뢰도가 낮다는 문제점이 있으며, 작업자에 의해 웨이퍼가 핸들링되므로 웨이퍼의 오염이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼의 에지 노광 영역의 검사 공정을 자동적으로 수행하기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 웨이퍼의 에지 노광 영역의 검사 방법을 수행하는데 적합한 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, a) 웨이퍼의 전면(front surface)과 평행한 방향으로 상기 웨이퍼의 에지 부위를 향해 조명광을 조사하는 단계와, b) 상기 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 막의 측면으로부터 반사된 제1광을 검출하는 단계와, c) 상기 웨이퍼의 측면으로부터 반사된 제2광을 검출하는 단계와, d) 상기 포토레지스트 막의 측면으로부터 상기 제1광이 검출되기까지의 제1시간과 상기 웨이퍼의 측면으로부터 상기 제2광이 검출되기까지의 제2시간 사이의 시간 차이로부터 상기 웨이퍼의 에지 노광 영역(edge exposure area of wafer; EEW)의 폭을 산출하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 방법을 제공한다.
상기와 같은 에지 노광 영역 검사 방법은 웨이퍼에 대하여 다수의 지점에서 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 웨이퍼를 기 설정된 회전 각도로 회전시키면서 상기 a) 내지 d) 단계를 반복적으로 수행할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 에지 노광 영역의 폭을 전체적으로 측정할 수 있다. 한편, 상기 a) 내지 c) 단계는, 상기 조명광이 상기 웨이퍼의 에지 부위를 수직 방향으로 스캔하도록 상기 조명광을 발생시키는 발광부와 상기 제1광 및 제2광을 검출하기 위한 수광부를 이동시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 본 발명의 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 방법을 수행하기 위한 장치는, 웨이퍼를 지지하기 위한 척과, 상기 척에 지지된 웨이퍼의 전면과 평행한 방향으로 상기 웨이퍼의 에지 부위를 향해 조명광을 조사하기 위한 발광부와, 상기 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 막의 측면으로부터 반사된 제1광 및 상기 웨이퍼의 측면으로부터 반사된 제2광을 검출하기 위한 수광부와, 상기 포토레지스트 막의 측면으로부터 상기 수광부로 상기 제1광이 도달되기까지의 제1시간과 상기 웨이퍼의 측면으로부터 상기 수광부로 상기 제2광이 도달되기까지의 제2시간 사이의 시간 차이로부터 상기 웨이퍼의 에지 노광 영역의 폭을 산출하기 위한 연산부를 포함한다.
또한, 상기 에지 노광 영역 검사 장치는 상기 조명광이 상기 웨이퍼의 에지 부위를 수직 방향으로 스캔하도록 상기 발광부와 수광부를 이동시키기 위한 구동부와, 상기 척을 기 설정된 회전 각도로 회전시키기 위한 회전 구동부를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 웨이퍼 상에 형성된 에지 노광 영역의 폭은 연산부에 의해 자동적으로 산출되며, 웨이퍼 상에 단일막이 형성되어 있는 경우뿐만 아니라 다층막 및 패턴들이 형성되어 있는 경우에도 효과적으로 에지 노광 영역의 폭을 산출할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 에지 노광 영역 검사 장치의 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 'A'에 대한 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 도시된 에지 노광 영역 검사 장치(100)는 웨이퍼(10)를 지지하기 위한 척(102)과, 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위를 향해 조명광(20)을 조사하기 위한 발광부(110)와, 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위로부터 반사된 광(22, 24)을 검출하기 위한 수광부(112)와, 상기 반사된 광(22, 24)을 분석하여 웨이퍼 에지 노광 영역(10a)의 폭을 산출하기 위한 연산부(120)와, 상기 발광부(110) 및 수광부(112)를 수직 방향으로 이동시키기 위한 수직 구동부(130)와, 상기 척(102)을 회전시키기 위한 회전 구동부(140)를 포함한다.
구체적으로, 상기 척(102)은 웨이퍼(10)를 수평 방향으로 지지한다. 예를 들면, 상기 척(102)은 진공압을 이용하여 웨이퍼(10)를 파지하는 진공척 또는 정전기력을 이용하여 웨이퍼(10)를 파지하는 정전척 등을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 웨이퍼 에지 노광 영역 검사 장치(100)는 상기 웨이퍼(10)의 중심을 척(102)의 중심에 정렬하기 위한 얼라인 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 발광부(110) 및 수광부(112)는 일체형으로 구비될 수 있고, 상기 발광부(110)는 웨이퍼(10)의 전면에 대하여 평행한 방향으로 조명광(20)을 발생시키며, 상기 수광부(112)는 웨이퍼(10)의 에지 부위로부터 반사된 광(22, 24)을 검출한다. 상기 발광부(110)로는 발광 다이오드 또는 레이저 발생기 등이 이용될 수 있으며, 상기 수광부로(112)는 CCD(charge coupled device) 센서 등이 이용될 수 있다. 이때, 상기 조명광(20)은 웨이퍼(10) 상에 형성된 포토레지스트 막(12)의 특성을 변화시키는 파장 영역을 벗어난 파장을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 상기 조명광(20)은 상기 포토레지스트 막(12)에 대한 노광 공정에서 사용되는 레이저 빔의 파장과는 다른 파장을 갖는 것이 바람직하다.
상기 발광부(110)와 수광부(112)는 척(102)에 지지된 웨이퍼(10)의 일측에서 척(102)의 중심축을 통과하는 수평선에 대하여 서로 대향하여 배치된다. 상기 발광부(110)는 상기 수평선과 교차하는 수직선 상에 위치되는 웨이퍼(10)의 에지 부위를 향해 조명광(20)을 조사하며, 상기 수광부(112)는 상술된 부위로부터 반사된 광(22, 24)을 검출한다.
여기서, 상기 포토레지스트 막(12)은 통상의 포토리소그래피 공정을 통해 형성될 수 있으며, 상기 수광부(112)는 포토레지스트 막(12)의 측면으로부터 반사된 제1광(22) 및 상기 웨이퍼(10)의 측면으로부터 반사된 제2광(24)을 검출한다. 상기 포토레지스트 막(12)은 포토레지스트 코팅 공정과 소프트 베이킹 공정을 통해 형성될 수 있다. 또한, 상기 포토레지스트 막(12)은 노광 공정 및 현상 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 포함할 수도 있다.
상기 포토레지스트 막(12)의 에지 부위는 에지 노광(edge exposure of wafer; EEW) 공정 및 에지 비드 제거(edge bead removal; EBR) 공정을 통해 제거된 상태이며, 상기 에지 노광 영역(10a)은 상기 제거된 영역을 의미한다.
상기 수직 구동부(130)는 상기 발광부(110)로부터 조사된 조명광(20)이 상기 포토레지스트 막(12)의 측면 및 웨이퍼(10)의 측면을 수직 방향으로 스캔하도록 상기 발광부(110)와 수광부(112)를 수직 방향으로 이동시킨다. 이때, 상기 웨이퍼(10) 상에는 통상의 증착 공정 또는 확산 공정을 통해 형성된 단일막(11) 또는 다층막(미도시)이 형성되어 있을 수 있다. 상기와 같은 경우, 상기 포토레지스트 막(12)은 상기 단일막(11) 또는 다층막 상에 형성되며, 상기 다층막은 특정 형상을 갖는 패턴들을 포함할 수도 있다.
상기 발광부(110)로부터 조사된 조명광(20)이 상기 포토레지스트 막(12)의 측면을 수직 방향으로 스캔하는 동안 상기 수광부(112)는 상기 포토레지스트 막(12)의 측면으로부터 반사된 제1광(22)을 검출한다. 또한, 상기 발광부(110)로부터 조사된 조명광(20)이 상기 단일막(11) 또는 다층막을 포함하는 웨이퍼(10)의 측면을 수직 방향으로 스캔하는 동안 상기 수광부(112)는 상기 웨이퍼(10)의 측면으로부터 반사된 제2광(24)을 검출한다.
상기 연산부(120)는 상기 발광부(110) 및 수광부(112)와 연결되며, 상기 발광부(110)로부터 조사된 조명광(20)이 상기 포토레지스트 막(12)의 측면 또는 상기 웨이퍼(10)의 측면으로부터 반사되어 상기 수광부(112)에 도달되기까지의 시간으로부터 상기 에지 노광 영역(10a)의 폭을 산출한다. 즉, 상기 연산부(120)는 상기 발광부(110) 및 수광부(112)와 상기 웨이퍼(10)의 에지 부위 사이의 거리와, 상기 반사된 제1광(22) 및 제2광(24)이 도달된 시간으로부터 환산된 거리를 기초 데이터로 하여 상기 에지 노광 영역(10a)의 폭을 산출한다.
상기 회전 구동부(140)는 상기 복수의 측정 지점들에서 상기 에지 노광 영역(10a)의 폭을 산출하기 위해 상기 웨이퍼(10)를 지지하는 척(102)을 기 설정된 회전 각도로 회전시킨다. 예를 들면, 상기 회전 구동부(140)는 30°, 60° 또는 90°의 회전 각도로 척(102)을 회전시킬 수 있다. 이때, 측정 지점들의 수는 공정의 효율을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
도 4는 본 발명의 방법 실시예에 따른 웨이퍼 에지 노광 영역 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 먼저, 웨이퍼(10)를 척(102) 상으로 로딩한다(단계 S100). 도시되지는 않았으나, 상기 웨이퍼(10)는 프리 얼라인 유닛에 의해 정렬된 상태에서 척(102) 상으로 로딩될 수도 있고, 척(102) 상으로 로딩된 후 얼라인 유닛에 의해 정렬될 수도 있다. 상기 척(102)은 진공압 또는 정전기력을 이용하여 로딩된 웨이퍼(10)를 파지한다.
이어서, 발광부(110)는 웨이퍼(10)의 에지 부위를 향해 조명광(20)을 조사한다(단계 S110). 이때, 수직 구동부(130)는 상기 조명광(20)이 웨이퍼(10)의 에지 부위를 수직 방향으로 스캔하도록 상기 발광부(110)와 수광부(112)를 수직 방향으로 이동시킨다.
상기 발광부(110)로부터 조사된 조명광(20)이 상기 웨이퍼(10) 상에 형성된 포토레지스트 막(12)의 측면 부위를 스캔하는 동안 상기 수광부(112)는 상기 포토레지스트 막(12)의 측면으로부터 반사된 제1광(22)을 검출한다(단계 S120).
상기 발광부(110)로부터 조사된 조명광(20)이 상기 웨이퍼(10)의 측면 부위를 스캔하는 동안 상기 수광부(112)는 상기 웨이퍼(10)의 측면으로부터 반사된 제2광(24)을 검출한다(단계 S130).
상기 연산부(120)는 상기 수광부(112)로부터 검출된 상기 반사된 제1광(22) 및 제2광(24)을 분석하여 상기 에지 노광 영역(10a)의 폭을 산출한다(단계 S140). 구체적으로, 상기 연산부(120)는 상기 발광부(110)로부터 조사된 조명광(20)에 대한 정보와, 상기 수광부(112)에 의해 검출된 상기 반사된 제1광(22)에 대한 정보(예를 들면, 상기 포토레지스트 막(12)의 측면으로부터 상기 수광부(112)로 상기 제1광(22)이 도달되기까지의 제1시간)를 기초로 하여 상기 발광부(110) 또는 수광부(112)로부터 상기 포토레지스트 막(12)까지의 거리를 환산한다. 또한, 상기 연산부(120)는 상기 발광부(110)로부터 조사된 조명광(20)에 대한 정보와, 상기 수광부(112)에 의해 검출된 상기 반사된 제2광(24)에 대한 정보(예를 들면, 상기 웨이퍼(10)의 측면으로부터 상기 수광부(112)로 상기 제2광(24)이 도달되기까지의 제2시간)를 기초로 하여 상기 발광부(110) 또는 수광부(112)로부터 상기 포토레지스트 막(12)까지의 거리를 환산한다. 이어서, 상기 연산부(120)는 상술한 바와 같은 두 거리의 차이에 따라 상기 웨이퍼의 에지 노광 영역(10a)의 폭을 산출한다.
이어서, 회전 구동부(140)는 상기 척(102)을 기 설정된 회전 각도로 회전시키고(단계 S150), 상기 S110 단계 내지 S140 단계를 반복적으로 수행한다(단계 S160).
상술한 바와 같은 단계들을 통해 복수의 측정 지점들에 대한 에지 노광 영역(10a)의 폭 산출이 종료되면, 상기 웨이퍼(10)는 이송 로봇(미도시)에 의해 척(102)으로부터 언로딩된다. 이때, 상기 연산부(120)에 의해 산출된 결과는 디스플레이부(미도시)를 통해 그래프 또는 테이블로 표시될 수도 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 웨이퍼 에지 노광 영역의 폭은 포토레지스트 막의 측면으로부터 반사된 제1광 및 웨이퍼의 측면으로부터 반사된 제2광을 검출함으로써 자동적으로 산출될 수 있다. 따라서, 작업자에 의한 수작업 방식의 종래 기술과 비교하여 현저히 향상된 신뢰도를 확보할 수 있으며, 공정 효율이 크게 향상될 수 있다.
또한, 상기 에지 노광 영역 검사 공정은 상술한 바와 같은 에지 노광 영역 검사 장치에 의해 자동적으로 수행되므로 작업자에 의한 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 장치를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 에지 노광 영역 검사 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 'A'에 대한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 방법 실시예에 따른 웨이퍼 에지 노광 영역 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 웨이퍼 12 : 포토레지스트 막
20 : 조명광 22, 24 : 반사된 광
100 : 에지 노광 영역 검사 장치 102 : 척
110 : 발광부 112 : 수광부
120 : 연산부 130 : 수직 구동부
140 : 회전 구동부

Claims (6)

  1. a) 웨이퍼의 전면(front surface)과 평행한 방향으로 상기 웨이퍼의 에지 부위를 향해 조명광을 조사하는 단계;
    b) 상기 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 막의 측면으로부터 반사된 제1광을 검출하는 단계;
    c) 상기 웨이퍼의 측면으로부터 반사된 제2광을 검출하는 단계; 및
    d) 상기 포토레지스트 막의 측면으로부터 상기 제1광이 검출되기까지의 제1시간과 상기 웨이퍼의 측면으로부터 상기 제2광이 검출되기까지의 제2시간 사이의 시간 차이로부터 상기 웨이퍼의 에지 노광 영역(edge exposure area of wafer; EEW)의 폭을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼를 기 설정된 회전 각도로 회전시키면서 상기 a) 내지 d) 단계를 반복적으로 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 a) 내지 c) 단계를 수행하는 동안, 상기 조명광이 상기 웨이퍼의 에지 부위를 수직 방향으로 스캔하도록 상기 조명광을 발생시키는 발광부와 상기 제1광 및 제2광을 검출하기 위한 수광부를 이동시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 방법.
  4. 웨이퍼를 지지하기 위한 척;
    상기 척에 지지된 웨이퍼의 전면과 평행한 방향으로 상기 웨이퍼의 에지 부위를 향해 조명광을 조사하기 위한 발광부;
    상기 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 막의 측면으로부터 반사된 제1광 및 상기 웨이퍼의 측면으로부터 반사된 제2광을 검출하기 위한 수광부; 및
    상기 포토레지스트 막의 측면으로부터 상기 수광부로 상기 제1광이 도달되기까지의 제1시간과 상기 웨이퍼의 측면으로부터 상기 수광부로 상기 제2광이 도달되기까지의 제2시간 사이의 시간 차이로부터 상기 웨이퍼의 에지 노광 영역의 폭을 산출하기 위한 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조명광이 상기 웨이퍼의 에지 부위를 수직 방향으로 스캔하도록 상기 발광부와 수광부를 이동시키기 위한 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 척을 회전시키기 위한 회전 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 장치.
KR1020040012523A 2004-02-25 2004-02-25 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 방법 및 장치 KR20050086155A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20060107196A (ko) * 2005-04-08 2006-10-13 삼성전자주식회사 웨이퍼의 에지 노광 영역 검사 방법 및 이를 수행하기 위한장치
KR100722804B1 (ko) * 2007-01-02 2007-05-31 주식회사 미르코 웨이퍼 엣지 검사장치 및 방법
WO2009131270A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Semisysco Co., Ltd. Substrate quality tester

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