KR20060024662A

KR20060024662A - 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 스캐닝 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20060024662A
Application number: KR1020040073487A
Authority: KR
Inventors: 김재동
Original assignee: 동부아남반도체 주식회사
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-17
Also published as: US20060054818A1

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 스캐닝 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 적어도 둘 이상의 빔 조사/검출부 세트를 이용하여, 반도체 웨이퍼의 표면상에 두 개의 검사지점에서 스캐닝을 시행하고, 각각의 스캐닝 결과를 합성하여 하나의 웨이퍼 표면에 대한 완전한 이미지를 생성함으로써, 종래의 스캐닝 장치 및 방법에 비교하여 2배 이상 검사시간을 단축한 스캐닝 장치 및 그 방법을 제공한다.

웨이퍼, 빔 조사부, 빔 검출부, 이송부, 스캐닝.

Description

웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 스캐닝 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD OF SCANNING THE SURFACE OF A WAFER}

도 1은 종래의 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 스캐닝 장치의 블록도,

도 2는 종래의 스캐닝 장치에 의한 빔 스폿의 경로를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스캐닝 장치의 블록도,

도 4는 본 발명의 스캐닝 장치에 의한 빔 스폿의 경로의 일례를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스캐닝 장치의 평면 블록도, 및

도 6은 본 발명의 스캐닝 장치에 의한 빔 스폿의 경로의 다른 예를 도시한 도면이다.

본 발명은 반도체 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 스캐닝 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼의 표면상에 빔을 조사하여 그 표면으로부터 반사되는 빔을 검출함으로써, 웨이퍼의 표면의 이미지를 구현하고, 그 이미지로부터 표면상의 이물질이나 결함을 검사하기 위한 스캐닝 장치 및 그 방법에 관 한 것이다.

종래의 스캐닝 장치 및 그 방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 아래와 같다.

도 1은 종래의 스캐닝 장치를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 스캐닝 장치는, 반도체 웨이퍼(10)를 유지하는 웨이퍼 스테이지부(20), 웨이퍼(10)의 표면의 일지점(이하, 검사지점(P)이라고도 함)에 레이저 빔을 조사하는 빔 조사부(32), 웨이퍼(10)의 표면으로부터 반사되는 빔을 수광하여 검출하는 빔 검출부(34), 웨이퍼 스테이지(20)를 X축 및 Y축으로 이송시키기 위한 이송부(40)를 포함하여 구성된다.

여기서, 이송부(40)는 웨이퍼 스테이지(20)를 X축 방향으로 이송시키는 X축 구동기(42)와 웨이퍼 스테이지(20)를 Y축 방향으로 이송시키는 Y축 구동기(47)를 포함하고, 각각의 X축 구동기(42) 및 Y축 구동기(47)를 제어하는 제어기(45)를 더 포함한다.

빔 조사부(32)는 예컨대 단일파장의 빔을 출사하는 반도체 다이오드 등을 포함하고, 출사된 빔을 소정의 검사지점(P)에 집속시키기 위한 렌즈계를 포함하여 구성되는 것이 일반적이다.

빔 검출부(34)는 예컨대 CCD와 같은 광검출소자를 이용하여 웨이퍼(10)의 표면에서 반사된 빔의 세기에 대응하는 전기적 신호를 출력한다.

빔 조사부(32)에서 출사된 빔은 일정한 경사각을 가지고 웨이퍼(10)의 표면으로 입사하게 되는데, 이 때, 빔 검출부(34)는 그 입사하는 빔의 경사각에 대응하 는 위치에서 반사된 빔을 검출할 수 있도록 설치된다. 결과적으로, 빔 검출부(34)와 빔 조사부(32)는 하나의 빔 검출/조사부 세트를 이루어 고정되는 것이 일반적이다.

이송부(40)는 웨이퍼(10)가 유지된 웨이퍼 스테이지부(20)를 X축 및 Y축 방향으로 이송시켜, 검사지점(P)이 웨이퍼의 전체 표면을 스캐닝할 수 있도록 한다.

도시되지는 않았지만, 빔 검출부(34)의 출력 신호를 가지고 하나의 완성된 웨이퍼 표면 이미지를 구현하는 장치가 구비되는 것이 일반적이다.

도 2는 종래의 스캐닝 장치에 의한 스캐닝 경로를 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 검사지점(P)의 이동경로는, 웨이퍼(10)의 일단에서 반대단으로 지그재그식으로 움직인다. 이것은 물론 이송부(40)에 의한 웨이퍼 스테이지부(20)의 움직임에 의해 이루어지고, 실제 빔이 조사되는 검사지점(P)는 움직이지 않는다.

이와 같은 종래의 스캐닝 장치 및 그 방법에 의하면, 하나의 검사지점(P)이 웨이퍼의 전체 표면을 지그재그로 이동하는 데에 소요되는 시간만큼의 검사시간이 요구된다. 이 검사시간은 생산성 향상에 제한사항으로 작용한다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여, 반도체 웨이퍼의 표면을 스캐닝하는 시간을 단축하기 위한 것으로서, 구체적으로는, 적어도 두개 이상의 빔 조사/검출부 세트를 이용함으로써, 종래에 비해 검사에 소요되는 시간을 적어도 2배 이상 단축하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 표면상의 이물질 또는 결함을 검사하기 위한 스캐닝 장치는, 상기 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지부와; 상기 웨이퍼의 표면상의 검사지점에 소정의 경사각으로 빔을 조사하는 적어도 둘 이상의 빔 조사부과; 상기 각각의 빔 조사부에 대응하여 각각 설치되어, 상기 빔 조사부로부터 출사되어 상기 검사지점으로부터 반사된 빔을 수광하는 적어도 둘 이상의 빔 검출부와; 상기 웨이퍼의 전체 표면에 대해 검사가 이루어지도록, 상기 웨이퍼와 상기 빔 발생부를 상대이동시키는 이송부와; 상기 각각의 빔 검출부로부터 출력되는 신호를 합성하여 상기 웨이퍼의 전체 표면에 대한 검사 신호를 생성하는 합성부를 포함하고, 상기 빔 발생부와 이에 대응하는 상기 빔 조사부는 각각이 쌍을 이루어 적어도 둘 이상의 빔 조사/검출부 세트를 이루고, 상기 이송부는 상기 각각의 빔 조사/검출부 세트를 독립적으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 본 발명에 따르면, 상기 스캐닝 장치는 2개의 상기 빔 조사/검출부 세트를 구비하고, 상기 이송부는, 상기 웨이퍼의 중심을 지나는 중심선을 기준으로 좌/우의 영역에 대해 각각 하나씩의 상기 빔 조사/검출부 세트를 이용하여 스캐닝하도록 상대이동시키고, 상기 합성부는, 상기 각각의 빔 조사/검출부 세트로부터 출력되는 신호를 합성하여 상기 웨이퍼의 전체 표면에 대한 검사 신호를 생성하는 것으로 할 수 있다.

또한, 상기 이송부는, 상기 웨이퍼 스테이지부를 상하로 왕복이동시킴과 동시에, 상기 검사 지점이 지그재그로 상대이동되도록, 상기 각각의 빔 조사/검출부 세트를 좌우로 일정간격으로 이동시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 웨이퍼의 표면상의 이물질 또는 결함을 검사하기 위한 스캐닝 방법은, 두개의 빔 조사부로부터 상기 웨이퍼의 표면상에 소정의 경사각으로 빔을 조사하는 단계와; 상기 두개의 빔 조사부로부터 출사된 빔이 각각 상기 웨이퍼의 서로 다른 영역을 동시에 스캔하도록 상기 빔 조사부와 상기 웨이퍼를 유지하는 스테이지부를 상대이동시키는 단계와; 상기 각각의 빔을 검출한 빔 검출부로부터 출력된 신호를 합성하여, 상기 웨이퍼의 전체 표면에 대한 검사 신호를 생성하는 단계와; 상기 검사 신호를 기초로 상기 웨이퍼의 표면상의 이물질 또는 결합을 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하겠다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스캐닝 장치의 개략적인 구성을 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 구성요소 중, 도 1과 동일한 기능을 가진 구성요소에 대해서는 동일한 도면번호를 부여하였다. 또, 본 실시예에서, 반도체 웨이퍼(10), 웨이퍼 스테이지(20), 및 각각의 빔 조사부(32A, 32B)와 빔 검출부(34A, 34B)는 종래의 그것과 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

다만, 본 실시예에 의하면, 하나의 빔 조사부와 이 빔 조사부에 대응하는 하나의 빔 검출부로 구성되는 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)가 두 세트 구비되어 있다. 상술한 바와 같이, 하나의 빔 조사/검출부 세트를 구성하는 빔 조사부 및 빔 검출부는 상호 기계적으로 연결되어 동일하게 변위하도록 되어 있다. 이것은 빔 조사부에서 조사한 빔을 빔 검출부에서 정확하게 검출하기 위해 반드시 요구된다.

다만, 본 실시예에 의하면, 각각의 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)는 서로 독립적으로 이송가능하게 설치되어 있다. 더욱이, 본 실시예에서는, 각각의 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)가 각각의 Y축 구동기(47A, 47B)에 의해 Y축 방향으로만 이송가능하도록 구성되며, 반면 웨이퍼 스테이지(20)는 X축 구동기(42)에 의해 X축 방향으로만 이송가능하도록 구성되어 있다. 물론, 각각의 X축 및 Y축 구동기(42, 47A, 47B)는 제어기(45)에 의해 제어를 받는다.

합성부(50)는 빔 검출부A(34A) 및 빔 검출부B(34B)의 출력을 각각 수신하여, 하나의 완성된 웨이퍼 표면에 대한 이미지를 합성한다.

여기서, 본 실시예에 의한 스캐닝 장치를 이용한 스캐닝 방법을 도 4를 참조하여 설명한다.

먼저, 반도체 웨이퍼(10)를 웨이퍼 스테이지(20)에 유지시키고, 빔 조사부A(32A) 및 빔 조사부B(32B)의 각각으로부터 빔을 조사한다. 이 때, 웨이퍼(10)의 표면에는 두 개의 스폿이 형성되는데, 즉 이것은 두 개의 검사지점(P1, P2)이 형성된다는 의미가 된다. 빔 조사부A(32A)로부터 출사된 빔은 빔 검출부A(34A)에서 검출하고, 빔 조사부B(32B)에서 출사된 빔은 빔 검출부B(34B)에서 검출한다.

다음으로, 각각의 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)를 이송시켜, 각각의 빔 스폿이 검사시작위치에 위치하도록 한 후, X축 구동기(42)를 구동하여 검사지점(P1, P2)이 웨이퍼 표면상에서 이동하도록 하고, 그 동안 각각의 빔 검출기에서는 웨이퍼 표면에서 반사되어 들어오는 빔을 검출하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 합성부(50)로 보낸다.

다음으로, 검사지점(P1, P2)이 웨이퍼(10)를 한번 가로지르면, 각각의 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)를 Y축 방향으로 소정량만큼 이송시킨다. Y축 구동기A(47A) 및 Y축 구동기B(47B)는 각각의 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)를 Y축 방향으로 이송시키기 위한 것이다.

이러한 방식으로 도 4에 도시된 바와 같은 경로를 따라 각각의 검사지점(P1, P2)이 이송되도록 웨이퍼 스테이지부(20) 및 각각의 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)를 이송시킨다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 하나의 빔 조사/검출부 세트를 이용하는 경우보다, 웨이퍼 전체 표면을 스캐닝하는 데에 소요되는 시간이 절반으로 단축되게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 스캐닝 장치를 평면도로 보여주는 도면이다.

본 실시예에서는 각각의 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)가 각각의 이송부A(40A) 및 이송부B(40B)에 의해 구동되도록 구성되고, 웨이퍼 스테이지부(20)는 고정되어 있다. 이러한 점 외에는 상기한 도 3의 실시예와 동일 하다.

본 실시예에서는 각각의 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)가 X축 및 Y축 방향으로 모두 이송가능하도록 구성된다. 따라서, 웨이퍼 스테이지부(20)는 고정되어 설치될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 스캐닝 방법의 다른 예를 보여주는 도면이다.

도 4에서는 두 개의 검사지점(P1, P2)이 웨이퍼의 중심을 지나는 선을 중심으로 대칭적으로 이송되도록 하였으나, 도 6에서는 각각의 검사지점(P1, P2)이 대칭이 아닌 동일한 패턴으로 이송되도록 한 것이다.

도 6에 도시된 바와 같은 패턴으로 검사지점이 이송되도록 하는 경우에는, 두 개의 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B)를 각각 이송시킬 필요없이 일정한 거리(즉, 웨이퍼의 반지름에 해당하는 거리)만큼 이격시킨 상태로, 빔 조사/검출부 세트(32A와 34A, 32B와 34B) 전체를 일체적으로 이송시키는 것으로 웨이퍼 표면 전체를 스캐닝할 수 있게 되는 효과가 있다.

이 경우, 이송부를 각각의 빔 조사/검출부 세트에 대해 설치할 필요없이, 하나의 이송부만으로도 충분하게 되어, 장치의 제조단가가 절감되는 효과가 있다.

상술한 실시예들에서는 두 개의 빔 조사/검출부 세트를 가지고 본 발명을 설명하였으나, 반드시 두 개에 한정되는 것은 아니고, 그 이상의 빔 조사/검출부 세트를 이용할 수도 있다. 다만, 그러한 경우에 장치의 제조단가가 상승하게 되는 단점이 있다.

또한, 스캐닝 경로에 대해, 본 실시예에서는 두 가지 패턴을 예로서 보여주 었지만, 그 외에 여러가지 패턴으로 스캐닝하는 것이 가능하다는 것은 당업자에게 매우 자명한 사항이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 스캐닝 장치 및 방법을 이용하면, 종래 한 세트의 빔 조사/검출부 세트를 구비한 스캐닝 장치에 비교하여, 스캐닝에 소요되는 시간을 절반 이상으로 단축시킬 수 있게 된다. 이것은 결국 생산성 향상과 연결되어 결국 수율을 향상시키는 결과를 얻을 수 있다.

Claims

반도체 웨이퍼의 표면상의 이물질 또는 결함을 검사하기 위한 스캐닝 장치에 있어서,

상기 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 스테이지부와;

상기 웨이퍼의 표면상의 검사지점에 소정의 경사각으로 빔을 조사하는 적어도 둘 이상의 빔 조사부과;

상기 각각의 빔 조사부에 대응하여 각각 설치되어, 상기 빔 조사부로부터 출사되어 상기 검사지점으로부터 반사된 빔을 수광하는 적어도 둘 이상의 빔 검출부와;

상기 웨이퍼의 전체 표면에 대해 검사가 이루어지도록, 상기 웨이퍼와 상기 빔 발생부를 상대이동시키는 이송부와;

상기 각각의 빔 검출부로부터 출력되는 신호를 합성하여 상기 웨이퍼의 전체 표면에 대한 검사 신호를 생성하는 연산부를 포함하고,

상기 빔 발생부와 이에 대응하는 상기 빔 조사부는 각각이 쌍을 이루어 적어도 둘 이상의 빔 조사/검출부 세트를 이루고, 상기 이송부는 상기 각각의 빔 조사/검출부 세트를 독립적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 스캐닝 장치는 2개의 상기 빔 조사/검출부 세트를 구비하고,

상기 이송부는, 상기 웨이퍼의 중심을 지나는 중심선을 기준으로 좌/우의 영역에 대해 각각 하나씩의 상기 빔 조사/검출부 세트를 이용하여 스캐닝하도록 상대이동시키고,

상기 연산부는, 상기 각각의 빔 조사/검출부 세트로부터 출력되는 신호를 합성하여 상기 웨이퍼의 전체 표면에 대한 검사 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 이송부는, 상기 웨이퍼 스테이지부를 상하로 왕복이동시킴과 동시에, 상기 검사 지점이 지그재그로 상대이동되도록, 상기 각각의 빔 조사/검출부 세트를 좌우로 일정간격으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 스캐닝 장치.
웨이퍼의 표면상의 이물질 또는 결함을 검사하기 위한 스캐닝 방법에 있어서,

두개의 빔 조사부로부터 상기 웨이퍼의 표면상에 소정의 경사각으로 빔을 조사하는 단계와;

상기 두개의 빔 조사부로부터 출사된 빔이 각각 상기 웨이퍼의 서로 다른 영역을 동시에 스캔하도록 상기 빔 조사부와 상기 웨이퍼를 유지하는 스테이지부를 상대이동시키는 단계와;

상기 각각의 빔을 검출한 빔 검출부로부터 출력된 신호를 합성하여, 상기 웨 이퍼의 전체 표면에 대한 검사 신호를 생성하는 단계와;

상기 검사 신호를 기초로 상기 웨이퍼의 표면상의 이물질 또는 결합을 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 방법.