KR20060037342A - 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법 - Google Patents

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데틀레프 미켈손
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라이카 마이크로시스템즈 세미컨덕터 게엠베하
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Abstract

웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법을 개시한다. 하나 이상의 참조 웨이퍼의 영상을 촬영하고, 이어서 참조 웨이퍼의 측정치들의 반경 방향 분포를 반경 방향 균질도 함수로서 사용자 인터페이스에 산출하여 표시한다. 참조 웨이퍼의 반경 방향 균질도 함수를 고려하여 반경 방향 종속 감도 프로파일을 변경한다. 그 경우, 감도 프로파일의 하나 이상의 파라미터를 변경함으로써 반경 방향 균질도 함수와의 비교로부터 시각적으로 습득 감도 프로파일을 결정한다.
웨이퍼, 영상 평가, 참조 웨이퍼, 균질도 함수, 감도 프로파일, 습득 감도 프로파일, 파라미터

Description

웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법{METHOD FOR EVALUATING REPRODUCED IMAGES OF WAFERS}
본 발명은 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 시에는, 제조 공정들 동안 웨이퍼가 다수의 공정 단계들로 순차적으로 가공된다. 집적 밀도가 증가할수록 웨이퍼 상에 형성되는 패턴들의 품질 요건이 강화된다. 형성된 패턴들의 품질을 검사하고, 경우에 따라 있을 수 있는 결함을 찾아낼 수 있도록 하기 위해서는, 웨이퍼를 취급하는 해당 부품들 및 공정 단계들의 그에 상응하는 품질, 정확도, 및 재현성이 요구된다. 그것은 부착하고자 하는 포토 래커(photo lacquer) 등의 다수의 층들에 의해 다수의 공정 단계들로 웨이퍼를 제조할 때에 결함들을 확실하게 조기에 식별해내는 것이 중요하다는 것을 의미한다. 그 경우, 오류의 시각적 식별 시에 반도체 웨이퍼의 래커 코팅에서의 두께 변동으로 인한 계통 오차(systematic error)를 고려하는 것이 필요한데, 그것은 그럼으로써 오류를 포함하지 않는 반도체 웨이퍼 상의 지점이 오류로 표기되는 일을 피하도록 하기 위함이다.
반도체 웨이퍼들의 육안 영상들은 층들 또는 층의 균질도가 반경 방향으로 변하는 특색을 보인다. 특히, 래커 코팅에서는 웨이퍼의 중심점으로부터 떨어진 영역에서 균질도의 변동이 발생한다. 종래와 같이 재생 웨이퍼의 영상들을 평가하는데 웨이퍼의 전체의 반경에 걸쳐 일관된 감도를 사용한다면, 에지에서는 항상 편차가 검출되지만, 내부의 결함(웨이퍼의 중심점 부근)은 검출되지 못하는 일이 발생한다. 균질한 영역에서 결함을 확실하게 검출하기 위해 높은 감도를 선택한다면, 에지 구역에서는 증폭된 오류 검출이 일어나는데, 그 이유는 불균질한 에지 영역을 항상 오류로서 평가해서는 안 되기 때문이다. 그것을 방지하기 위해, 에지 영역을 완전히 배제시킬 수 있다. 그러나, 그럴 경우에는 거기에서 진정한 오류가 발견될 수 없게 된다. 그 반면에, 낮은 감도를 선택한다면, 더 이상 오류 검출이 일어나지는 않지만, 균질한 영역에서 오류가 발견될 수 없게 된다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 표면에서의 불균질도를 고려하여 오류들을 틀림없이 검출하는 것을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
그러한 목적은 청구항 1의 특징들을 갖는 방법에 의해 달성되게 된다.
먼저, 하나 이상의 참조 웨이퍼의 영상을 재생하는 것이 매우 유리하다. 그러한 촬영에 의거하여, 참조 웨이퍼의 측정치들의 반경 방향 분포를 반경 방향 균질도 함수(homogeneity function)로서 사용자 인터페이스에 산출하여 표시한다. 참조 웨이퍼의 반경 방향 균질도 함수를 고려하여 반경 방향 종속 감도 프로파일을 변경하되, 감도 프로파일의 하나 이상의 파라미터를 변경함으로써 반경 방향 균질도 함수와의 비교로부터 시각적으로 습득 감도 프로파일(learned sensitivity profile)을 결정한다. 참조 웨이퍼의 반경 방향 습득 감도 프로파일과 하나 이상의 추가의 웨이퍼의 균질도 함수의 측정된 반경 방향 분포와의 비교에 의거하여 하나 이상의 추가의 웨이퍼에서의 오류를 규명한다. 균질도 함수의 측정된 반경 방향 분포가 습득 감도 프로파일을 밑도는 것에 의해 웨이퍼에서의 오류를 결정한다. 발견된 오류를 하나 이상의 웨이퍼의 영상 표현 상에 표기한다.
습득 감도 프로파일은 웨이퍼의 중심점에 대한 간격의 종속 변수이다. 그러한 종속성은 웨이퍼의 제조 공정들 그 자체로부터 생기는 종속성에서 비롯된 결과이다. 후속 사진 인쇄 공정 동안 스핀 코팅 방법에 의해 층들이 웨이퍼 상에 부착된다. 단지 그것만으로도 오류의 검출 시에 고려해야 하는 층 또는 층들의 두께 변동이 유발된다.
사용자 인터페이스에는 습득 감도 프로파일의 결정을 위해 사용자가 선택할 수 있는 다수의 다양한 프로파일 형태들이 존재한다.
습득 감도 프로파일의 결정을 위해 사용자가 사용할 수 있는 프로파일 형태로서 3가지 프로파일 형태들이 특히 적합한 것으로 판명되었다. 그러한 프로파일 형태들 가운데, 첫 번째 프로파일 형태는 웨이퍼 상에서의 반경 방향 위치로부터 독립적이다. 두 번째 프로파일 형태는 그 중의 하나 이상이 구배에 있어 변할 수 있는 제1 섹션 및 제2 섹션으로 이뤄진다. 제1 섹션, 제2 섹션, 및 제3 섹션을 구비하되, 각각의 섹션이 레벨에 있어 독립적으로 변할 수 있는 제3 프로파일 형태가 제공된다.
감도 프로파일을 웨이퍼의 반경 방향 균질도 함수에 맞추기 위해, 하나 이상의 파라미터를 변경할 수 있다. 그 경우, 하나 이상의 파라미터는 구배에 있어 상이한 감도 프로파일의 2개의 섹션들 사이의 전이의 반경 방향 위치를 대표한다. 또 다른 파라미터는 감도 프로파일의 레벨을 규정짓는데, 감도 프로파일의 레벨이 3개 이상 설정될 수 있다. 그 경우, 감도 프로파일의 레벨은 반경 방향 균질도 함수에 관한 것이다. 레벨 또는 상이한 구배를 갖는 섹션의 설정은 각각의 슬라이더(slider)에 의해 변경될 수 있다.
첨부 도면들에는 본 발명의 주제가 개략적으로 도시되어 있는바, 이후로 그에 관해 첨부 도면들에 의거하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 첨부 도면 중에서,
도 1은 웨이퍼에서의 오류를 검출하기 위한 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고;
도 2a는 웨이퍼의 영상 또는 영상 데이터를 촬영하는 기술을 나타낸 도면이며;
도 2b는 웨이퍼의 개략적인 평면도이고;
도 3은 웨이퍼의 표면에서의 컬러 변동에 대한 감도 프로파일을 결정하는 파라미터 입력을 위한 사용자 인터페이스의 실시 양태를 나타낸 도면이며;
도 4는 히스토그램으로부터의 데이터의 반경 방향 편차에 대한 감도 프로파일을 결정하는 파라미터 입력을 위한 사용자 인터페이스의 실시 양태를 나타낸 도면이다.
도 1은 웨이퍼에서의 오류를 검출하기 위한 시스템(1)을 나타낸 것이다. 그러한 시스템(1)은 예컨대 하나 이상의 반도체 기판용 또는 웨이퍼용 카세트 요소(3)로 이뤄진다. 측정 유닛(5)에서는 개개의 웨이퍼의 영상 또는 영상 이미지가 재생된다. 반도체 기판 또는 웨이퍼용 카세트 요소(3)와 측정 유닛(5) 사이에는 이송 기구(9)가 마련된다. 그러한 시스템(1)은 하우징(11)에 의해 에워싸이는데, 하우징(11)은 베이스 면(12)을 한정한다. 또한, 개개의 측정 웨이퍼의 영상 또는 영상 데이터를 촬영하여 처리하는 컴퓨터(15)가 시스템(1)에 통합된다. 그러한 시스템(1)은 디스플레이(13)와 키보드(14)를 구비한다. 사용자는 키보드(14)에 의해 시스템을 제어하기 위한 데이터를 입력하거나 개개의 웨이퍼의 영상 데이터를 평가하기 위한 파라미터를 입력할 수 있다. 디스플레이(13) 상에는 다수의 사용자 인터페이스가 시스템의 사용자에게 디스플레이된다.
도 2a는 웨이퍼(16)로부터 영상 및/또는 영상 데이터를 포착하는 기술 및 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 웨이퍼(16)를 하우징(11) 내에서 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)으로 이동될 수 있는 테이블(20) 위에 얹어 놓는다. 제1 방향과 제2 방향(X, Y)은 서로 수직으로 배열된다. 웨이퍼(16)의 표면(17) 상에는 영상 촬영 장치(22)가 마련되는데, 그 영상 촬영 장치(22)의 시계(field of view)는 웨이퍼(16)의 전체의 표면(17)보다 더 작다. 웨이퍼(16)의 전체의 표면(17)을 영상 촬영 장치(22)에 의해 포착하기 위해, 웨이퍼(16)를 사행 형태(meandering form)로 스캐닝한다. 차례로 포착되는 개개의 시계들을 웨이퍼(16)의 표면(17)의 전체의 영상으로 짜맞춘다. 그것도 역시 하우징((1) 내에 마련된 컴퓨터(15)에 의해 실행 한다. 테이블(20)과 영상 촬영 장치(22) 사이의 상대 이동을 낳기 위해, 본 실시 예에서는 "x"와 "y"의 좌표 방향으로 이동될 수 있는 x-y 스캐닝 테이블이 사용된다. 그 경우, 카메라(23)는 테이블(20)에 대해 고정적으로 설치된다. 물론, 그 반대로, 테이블(20)이 고정적으로 설치되고, 영상 촬영용 영상 촬영 장치(22)가 웨이퍼(16) 위에서 이동될 수도 있다. 카메라(23)가 일 방향으로 이동되고, 테이블(20)이 그에 대한 수직 방향으로 이동되는 것의 조합도 역시 가능하다.
적어도 영상 촬영 장치(22)의 시계에 해당하는 웨이퍼(16) 상의 구역을 조사하는 조명 장치(23)에 의해 웨이퍼(16)를 조명한다. 플래시 램프로써도 펄스 구동될 수 있는 그러한 집중적 조명에 의해, 진행 중(on-the-fly) 영상 촬영이 가능하게 된다. 즉, 그러한 영상 촬영 동안 테이블(20) 또는 영상 촬영 장치(22)를 영상 촬영을 위해 멈출 필요없이 이동시킬 수 있다. 그럼으로써, 더욱더 큰 웨이퍼 단위 처리량이 가능하게 된다. 물론, 촬영 동안마다 테이블(20)과 영상 촬영 장치(22) 사이의 상대 이동을 멈출 수도 있고, 웨이퍼(16)를 그 전체의 표면(17)에서 조명할 수도 있다. 테이블(20), 영상 촬영 장치(22), 및 조명 장치(23)는 컴퓨터(15)에 의해 제어된다. 영상 촬영분을 컴퓨터(15)에 의해 메모리(15a)에 저장하고, 필요에 따라서는 그 메모리로부터 불러낼 수도 있다.
도 2b는 테이블(20) 위에 얹혀 놓인 웨이퍼(16)의 평면도를 나타낸 것이다. 웨이퍼(16)는 중심점(25)을 갖는다. 웨이퍼(16) 상에는 층들이 부착되는데, 그런 연후에 그 층들은 추가의 작업 과정으로 패턴화된다. 패턴화된 웨이퍼는 다수의 패턴화 요소들을 포함한다.
도 3은 웨이퍼(16)의 표면(17)에서의 컬러 변동에 대한 감도 프로파일(31)을 결정하는 파라미터 입력을 위한 사용자 인터페이스(30)의 실시 양태를 나타낸 것이다. 사용자 인터페이스(30)에는 웨이퍼(16)의 반경의 함수(32)로서 컬러 변동이 그려진다. 편차가 평가되는데, 함수(32)의 변동은 웨이퍼(16)의 중심점(25)으로부터 보았을 때의 웨이퍼(16)의 표면(17)의 컬러 변화에 대한 척도이다. 그러한 함수(32) 또는 곡선은 중심점(25)에 대한 간격 또는 반경에 놓인 모든 측정치들의 최소치로부터 주어진다. 감도 프로파일(31)을 함수(32)에 맞춰 조정하기 위해, 사용자는 다수의 프로파일 형태들(31a, 31b, 31c)을 제공함으로써 습득 감도 프로파일(31)을 규명하여 결정한다. 그와 같이 결정된 감도 프로파일(31)은 한 로트(lot)의 다른 웨이퍼들의 오류를 규명하여 특징짓는데 사용된다. 제조 시에 또는 습득 감도 프로파일(31)의 사용 시에, 그것을 한 로트의 여러 웨이퍼의 측정치들과 비교한다. 측정치가 감도 프로파일(31)을 밑돌 경우에 오류로 특징짓는다. 도 3에 도시된 사용자 인터페이스(30)는 디스플레이(13) 상에 나타나고, 사용자는 키보드(14)를 경유하여 필요한 입력을 할 수 있다. 사용자는 제1, 제2, 또는 제3 프로파일 형태(31a, 31b, 또는 31c)를 선택하고 난 후에 그것을 함수(32)와 비교하여 변경할 수 있다. 참조 웨이퍼의 반경 방향 함수(32)를 고려하여 반경 방향 종속 감도 프로파일(31)을 변경하는 것은 선택된 프로파일 형태의 하나 이상의 파라미터를 변경함으로써 습득 감도 프로파일을 결정하는 형식으로 이뤄진다. 즉, 사용자는 감도 프로파일(31)을 각각의 실제 함수에 맞춰 조정한 것에 그 스스로 만족하는지를 디스플레이 상에서 시각적으로 판단할 수 있다. 사용자 인터페이스(30)에서는, 위치 세팅 요소들(33)이 사용자에게 표시된다. 위치 세팅 요소들(33)의 표시는 감도 프로파일(31)과 함수(32)의 그래프 표현 아래에 제공된다. 위치 세팅 요소들(33)의 위치는 예컨대 마우스(도시를 생략함)에 의해 변경될 수 있다. 제2 및 제3 프로파일 형태들(31b, 31c)은 프로파일 형태의 나머지와는 다른 구배를 갖는 2개 이상의 섹션들을 구비할 수 있다. 도 3에 도시된 실시 양태에서는, 그 구배가 상이한 2개의 섹션들이 프로파일 형태(31)에 마련된다. 도 3에서는, 하나의 섹션으로부터 다른 섹션으로 전이되는 것이 위치 세팅 요소(33)에 의해 결정된다. 사용자 인터페이스(30)에서는, 감도 프로파일(31)의 평탄화를 위한 세팅 요소(35)가 사용자에게 제공된다. 그에 덧붙여, 감도 프로파일(31)의 감도에 대한 추가의 세팅 요소(36)가 사용자에게 나타난다. 그러한 다수의 세팅 요소들(33, 35, 36)에 의해, 사용자는 감도 프로파일(31)을 함수(32)에 맞추고, 그렇게 이뤄진 변경을 디스플레이(13) 상에서 관측하여 그 참조 값에 관해 평가할 수 있게 된다. 사용자 인터페이스(30)는 또 다른 참조 웨이퍼의 감도 프로파일을 기존의 습득 감도 프로파일에 추가하게 하는 선택 필드(37)를 또한 사용자에게 제공한다. 아울러, 사용자는 새로운 웨이퍼를 참조 웨이퍼로서 사용하여 그에 대해 새로운 습득 감도 프로파일을 만들어낼 가능성을 갖는다. 입력 필드(38)에서는, 사용자가 웨이퍼에서의 컬러 변동과 관련된 일반적 세팅들에 관한 정보를 얻는다. 그러한 세팅들은 컬러 시프트 및 히스토그램으로부터의 편차를 포함한다. 선택 필드(38)에서는, 어떠한 데이터 선택이 강구되고 세팅되었는지가 사용자에게 지시된다. 도 3에 도시된 실시 양태에서는, 컬러 시프트가 선택되어 있다. 사용자는 "OK" 버튼(34)으로써 자신의 입력들 또는 세팅들을 확인한다.
도 4는 습득 감도 프로파일을 결정하는 파라미터 입력을 위한 사용자 인터페이스의 실시 양태를 나타낸 것으로, 히스토그램으로부터의 반경 방향 편차가 함수(40)로서 도시되어 있다. 도 4의 사용자 인터페이스 도면은 도 3의 사용자 인터페이스 도면에 필적한다. 동일한 구성 요소들에 동일한 도면 부호들이 사용되어 있다. 감도 프로파일(41)을 함수(40)에 맞춰 조정하기 위해, 구배 및/또는 레벨에 있어 상이한 3개의 섹션들을 구비한 프로파일 형태(31)가 선택된다. 사용자는 감도 프로파일(41)을 각각의 실제 함수에 맞춰 조정한 것에 그 스스로 만족하는지를 디스플레이 상에서 시각적으로 판단한다. 사용자 인터페이스(30)에 도시된 위치 세팅 요소들(33)은 사용자에 의해 개개의 섹션들 사이의 전이의 위치를 표기하도록 이동될 수 있다. 위치 세팅 요소들(33)의 표시는 감도 프로파일(41)과 함수(40)의 그래프 표현 아래에 제공된다. 그에 덧붙여, 감도 프로파일(41)의 감도에 대한 추가의 세팅 요소(36)가 사용자에게 나타난다. 그러한 다수의 세팅 요소들(33, 35, 36)에 의해, 사용자는 감도 프로파일(41)을 함수(40)에 맞추고, 그렇게 이뤄진 변경을 디스플레이(13) 상에서 관측하여 그 참조 값에 관해 평가할 수 있게 된다.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 참조 웨이퍼의 영상을 촬영하는 단계,
    참조 웨이퍼의 측정치들의 반경 방향 분포를 반경 방향 균질도 함수로서 사용자 인터페이스에 산출하여 표시하는 단계, 및
    참조 웨이퍼의 반경 방향 균질도 함수를 고려하여 반경 방향 종속 감도 프로파일을 변경하되, 감도 프로파일의 하나 이상의 파라미터를 변경함으로써 반경 방향 균질도 함수와의 비교로부터 시각적으로 습득 감도 프로파일을 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 참조 웨이퍼의 반경 방향 습득 감도 프로파일과 하나 이상의 추가의 웨이퍼의 균질도 함수의 측정된 반경 방향 분포와의 비교에 의거하여 하나 이상의 추가의 웨이퍼에서의 오류를 규명하되, 균질도 함수의 측정된 반경 방향 분포와 습득 감도 프로파일과의 비교로부터 오류를 결정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 균질도 함수의 측정된 반경 방향 분포가 습득 감도 프로파일을 밑도는 것에 의해 오류를 결정하되, 오류 그 자체를 하나 이상의 추가의 웨이퍼의 그래프 표현 상에 표기하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 습득 감도 프로파일은 웨이퍼의 중심점에 대한 간격의 종속 변수인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 습득 감도 프로파일의 결정을 위해, 다수의 상이한 프로파일 형태들을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 습득 감도 프로파일의 결정을 위해, 3개의 상이한 프로파일 형태들을 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 제1 프로파일 형태는 웨이퍼 상에서의 반경 방향 위치로부터 독립적인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 제2 프로파일 형태는 그 중의 하나 이상이 구배에 있어 변할 수 있는 제1 섹션 및 제2 섹션을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 제1 섹션, 제2 섹션, 및 제3 섹션을 구비하되, 그 중의 하나 이상의 섹션이 구배에 있어 변할 수 있는 제3 프로파일 형태를 제공하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  10. 선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 감도 프로파일을 웨이퍼의 반경 방향 균질도 함수에 맞추기 위해, 하나 이상의 파라미터를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 하나 이상의 파라미터는 구배에 있어 상이한 감도 프로파일의 2개의 섹션들 사이의 전이의 반경 방향 위치를 규정짓는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 파라미터는 감도 프로파일의 레벨을 규정짓되, 감도 프로파일의 레벨이 3개 이상 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 레벨의 설정을 각각의 슬라이더에 의해 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 습득 감도 프로파일들 을 조합하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
  15. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 습득 감도 프로파일을 언제라도 새로운 습득 감도 프로파일로 대체할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 재생 영상을 평가하는 방법.
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