KR20080000681A - 레이저 마킹 시스템에서 웨이퍼를 검사하는 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 웨이퍼 배면 검사 어셈블리에 이용하기 위한 조사 시스템이 개시된다. 이 조사 시스템은 표면에 대하여 약 45도 내지 약 75도의 각도 α로 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 조사를 안내하도록 구성된 조사 광원을 포함한다.
레이저 마킹, 반도체 웨이퍼 핸들링 시스템, 인디시아, 형광 링 발광체
Description
본 발명은 반도체 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼용 레이저 마킹 시스템에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼용 레이저 마킹 시스템은, 예를 들어, 상대적인 위치결정, 및 x-y면에서 레이저 마킹이 일반적으로 수행되도록 적어도 x 방향 및 y 방향에서의 하나 이상의 반도체 웨이퍼의 제어를 제공하고, 그리고 그 레이저가 z 방향을 따라서 웨이퍼에 일반적으로 작용하는, 반도체 웨이퍼 처리 시스템에 채용될 수 있다. 이 레이저 마킹 시스템은 정지 상태를 유지할 수도 있지만, 웨이퍼 스테이지(wafer stage)는 x 및 y 방향으로 이동된다. 웨이퍼의 직경은 약 200㎜ 내지 300㎜일 수 있다.
도 1A 및 1B에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼 (10)는 복수의 회로 (14a, 14b, 14c, 및 14d)가 형성되는 전면 (12)을 포함할 수 있다. 웨이퍼 (10)는 각각의 회로 (14a 내지 14d) 상에의 회로 소자 (16 및 18)의 제조 후에 복수의 개별 회 로 (14)로 다이싱(dice)될 수 있다. 그러한 네 개 회로가 도 1B에 도시되어 있다. 또, 반도체 웨이퍼 (10)는 처리 장비 내에서 웨이퍼 (10)의 적절한 방위의 식별을 용이하게 하기 위해 노치(notch; 22)를 포함할 수도 있다.
어떤 응용에서는, 각 회로의 전면 또는 배면에 식별 마킹을 더 추가하는 것이 바람직하다. 그러한 마킹은 일반적으로 레이저를 이용하여 수행되며, 또한 이러한 레이저 마킹은 회로뿐만 아니라 각각의 회로에 관련한 제조 정보, 그 회로와 관련한 방위 정보, 또는 그 회로와 관련한 성능(performance) 데이터를 식별하는데 이용될 수 있다.
소자와 도체 경로로 매우 밀집한 회로 (14)를 반도체 웨이퍼 (10)의 전면
(12)이 포함하는 응용에서는, 종종 반도체 웨이퍼의 배면 상에 식별 마킹을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 2A는 반도체 웨이퍼 (10)의 배면 (16)을 나타내며, 또한 도 2B는 각 회로 (14a 내지 14d)의 배면 상의 마킹(24)을 나타낸다. 마킹 정보는 다양한 텍스트 또는 기타 기호 정보를 포함할 수 있으며, 마킹 정보는 도 2B에, 각 회로 (14)의 전면의 하부 우측 코너에, 정사각형 (20)으로 표시되어 있다. 그러한 마킹은 마크된 영역에 대한 마크되지 않은 영역 간의 대비의 정도에 의존하여, 용이하게 기계 판독가능하다.
그러나, 대부분의 종래 반도체 웨이퍼의 배면은, 더욱 얇은 회로 (14)가 제공될 수 있도록, 반도체 웨이퍼의 두께를 감소시키기 위해 일반적으로 연마된다. 웨이퍼의 두께를 감소시키기 위한 그러한 연마는 원 운동으로 일반적으로 수행되며, 이에 의해 다수의 매우 미세한 그루브 (28)가 반도체 웨이퍼 (10)의 배면 (26) 상에, 예를 들어, 일반적인 바람개비 형상으로 형성된다. 이는 어떠한 인디시아(indicia)의 자동 감지를 더욱 복잡하게 한다. 특히, 연마 패턴과 평행한, 웨이퍼로의 입사 광은 연마 패턴에 수직인, 웨이퍼로의 입사 광보다 더욱 정반사 방식으로 일반적으로 반사되며, 더욱 강렬하게 산란하면서 일반적으로 반사된다. 연마 입자의 방위는, 연마 마크가 도 2A에 도시된 바와 같이 웨이퍼를 가로질러서 큰 나선형 곡선 패턴 (28)을 나타내고 각 회로 (14a 내지 14d)에서의 입자 방위가 도 2B에 도시된 바와 같이 변할 수 있도록, 반경 방향 및 접선 방향으로 변한다. 이러한 패턴의 방위 변화 및 특징적인 바람개비 형상은 실내 조명 상태에서 표면 반사를 검사함으로써 쉽게 알 수 있다. 연마 패턴은 제조 업자, 로트(lot)번호, 및 부품에 따라서 변할 수 있다. 변하는 입자 방향을 가진 다른 패턴들은 상이한 연마 처리에 기인할 수 있다. 최종 그루브의 구조는 그 산란이 좌우로 비대칭되도록, 좌우로 비대칭일 수 있다.
웨이퍼 (10)의 레이저 마킹의 한 방법은 도 3A에 도시된 바와 같이 배면
(26)의 표면으로 패턴 (예를 들어, 30)을 형성하는 것이다. 그러나, 패턴의 깊이 (도 3A에서 d 로 나타내어짐)는, 반도체 웨이퍼의 균열이 그러한 높은 콘트라스트 레이저 마킹에 의해 초래될 수 있을 정도로 클 수도 있으며, 패턴의 깊이는, 예를 들어 10 마이크론 이상일 수도 있다. 균열을 피하는 패턴의 깊이는 약 10 마이크론 미만, 예를 들어, 3 내지 5 마이크론 범위일 수 있다.
반도체 웨이퍼의 배면을 레이저 마킹하는 다른 방법은 레이저를 이용하여 배면 (26) 상의 용융 트레이스 (32)를 제공하여, 예를 들어 도 3B에 도시된 바와 같 이, 그루브 (28)에 의해 제공된 기복면(起伏面, relief surface)을 제거하는 것을 포함한다. 그러한 트레이스 마크(trace mark)는, 예를 들어, 0 내지 1.0 마이크론, 바람직하게는 약 0.5 마이크론의 매우 작은 기복 깊이를 가질 수 있다. 예를 들어, 참조 문헌으로 본 명세서에 포함된, 미국특허 제 6,261,919호는, 마킹의 목적으로 반도체 웨이퍼의 배면 상에 용융 트레이스를 형성하는 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 또한, 참조 문헌으로 본 명세서에 포함된, 미국 공개특허 제2004/00600910호, 제2004/0031779호, 및 제2004/0144760호는, 표면 손상을 저감하면서, 작업물 및 반도체 장치 상에 기계 판독 가능한 마크를 제조하기 위한, CSP (Chip Scale Package)에 대한 고속 레이저 기반 마킹 시스템 및 방법을 각각 개시하고 있다.
따라서, 그러한 트레이스 마크는 인디시아를 형성하기 위해서 연마 실리콘 기판과 같은 재료의 표면 특성을 변경함으로써 형성될 수도 있다. 그 형성된 마크는, 흡수 특성을 변경하고 표면조직을 변경함으로써, 특히 연마 패턴을 평탄시킴으로써, 지향성 산란 효과를 감소시킬 수 있다. 이러한 감소된 산란 효과는 마크의 평탄한 영역으로부터의 정반사 비율을 증가시킬 수 있다. 동시에, 레이저 방사로부터 기인하는 증가된 흡수는 마크된 영역으로부터 전체 반사를 감소시킬 수 있다. 미세 인디시아가 형성되는 경우, 인디시아의 형상은 연마 마크의 형상과 유사할 수 있다. 최소 레이저 마킹 파워에서는, 연마 마크가 평탄하게 될 때에, 레이저 마크가 나타나기 시작할 것이다. 더 높은 파워에서는, 연마 마크의 형상은 더욱 감소될 것이며 평탄함이 증가할 것이다. 보다 더 높은 파워에서는, 재료가 이동되거나 제거되어 마크 깊이를 증가시키고, 스폿과 스폿과의 중첩 마크가 형성되기 시작한다. 일반적으로, 불완전한 평탄화는 실질적으로 최소 마크 깊이를 나타내고, 스폿 중첩 마크는 최소보다 더 깊은 마크 깊이를 나타낸다.
그러한 마킹에 의해 레이저 마크된 인디시아는 어떠한 그래픽 마크 타입일 수도 있지만, 일반적으로 문자 숫자식의 기호, 채워진 원과 같은 핀 인디케이터(pin indicator), 회로 형상 지시 마크, 및 역 v자형과 같은 칩 방위 마크이다. 예를 들어, 0.1 ㎜ × 0.2 ㎜ 다이(die)와 같은 소형 다이는 도트 또는 방위 마크로 마크될 수 있지만, 예를 들어, 2.5 ㎜ × 20 ㎜형 다이는 문자 숫자식의 기호로 마크될 수 있다.
CSP 마킹에 있어서는, 웨이퍼를 가로질러 다이 사이트(die site)의 배면 상에 인디시아 레이저 마킹이 가능토록, 웨이퍼가 웨이퍼 척(chuck)에 유지된다. 웨이퍼의 크기, 예를 들어, 80 ㎟이상, 보다 더 작은 스캔 범위(scan field)로, 인디시아를 마킹함으로써, 고정밀 마킹이 달성된다. 웨이퍼의 배면 상에 인디시아로 마크되는 전체 사이트를 커버하기 위해, 웨이퍼는 마킹 필드에 대해 스테이지로 스텝된다.
비록 레이저 마킹이 그루브 (28)에 의해 제공된 기복면의 일부를 변경함으로써 웨이퍼 상에 더 작은 스트레스를 일반적으로 가하지만, 그렇게 형성된 마크는 일반적으로 감지 시스템이 판독하기가 더욱 곤란하다. 웨이퍼의 배면의 일반적으로 매우 높은 반사 성질은 감지 시스템이 확인 목적용 레이저 마킹을 판독하는 것을 더욱 곤란하게 할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 어떤 부분 상의 그루브들은 서로 거의 평행할 수 있으며, 높은 지향성 반사를 제공할 수 있다(그러한 그루브 (28)는 시야 각으로써 회전하는 핀-휠 타입의 반사 화상이다). 이 때문에, 배면 상의 그러한 마킹 감지는 각 회로가 웨이퍼로부터 다이싱된 후 매우 근거리에서 일반적으로 수행된다.
그러나, 어떤 응용에서, 시스템이 웨이퍼의 상측을 또한 검사하는 동안 웨이퍼의 배면 상의 레이저 마킹의 검사를 수행할 수 있는 레이저 마킹 및 웨이퍼 처리 시스템이 바람직하다. 그러한 상하부 검사를 상관하는 것은 다이싱 이전에 각 회로 상의 각 마크의 위치의 고정밀 테스트를 제공한다. 그러한 상관을 수행하는 것은 웨이퍼의 전면의 전면 감지 시스템뿐만 아니라 취급되는 동안에 웨이퍼의 배면을 판독할 수 있는 배면 감지 시스템을 필요로 한다. 그러나, 웨이퍼의 배면의 신뢰할수 있는 감지는 연마 처리에 기인하는 고반사 및 웨이퍼의 배면의 지향성 반사 성질에 기인하여 매우 곤란한 것으로 판명되었다. 배면 바로 아래로부터 조명하는 것은 밝게 반사되어 불량 화상 콘트라스트를 초래하며, 또한 웨이퍼를 따라서 측면으로부터 조명하는 것은 혼란시키는(distractive) 불필요한 가장 밝은 부분과 그림자를 배면 상에 형성할 수 있다. 따라서, 원거리에서 화상형성하기 위해, 고 반사 및 지향성 반사 배면을 조사(照射)하는 것은 만족스럽지 못하였다. 또한, 그 변화하는 배면 연마 패턴과 조사와의 상호 작용은 웨이퍼의 전역에서 화질을 변화시킬 수 있으며, 또한 일부 영역에서는, 화질이 연속 화상 처리하기에 불충분할 수도 있다.
또한, 다수의 웨이퍼 검사 응용에서는, 작동 거리를 제한하는 것이 요구된 다. CSP 마킹 시스템에서의 웨이퍼는 경계 주위에 일반적으로 유지되거나 웨이퍼의 배면 상의 다른 영역에 의해 유지된다. 웨이퍼의 에지에서 또는 척 접촉부에 인접한 영역에서 인디시아를 검사하는 것은 기계적 간섭 또는 광학적 붕괴(disruption)을 피하기 위해 조사기 및 카메라로부터 웨이퍼까지 충분한 작동 거리를 필요로 한다. 광학적 붕괴는 조사 필드의 일부를 차단하는 것, 척 또는 관련 장착 구조로부터 광 산란과 웨이퍼로 광 산란하는 것, 및 카메라 화상 필드의 일부를 차단하는 것을 포함할 수 있다. 가용 공간은 카메라 패키지 사이즈 및 화상형성(imaging) 렌즈 사이즈에 의해 더욱 제한될 수도 있다.
어떤 응용에서는, 척에 유지된 웨이퍼의 연마 배면 상에 레이저 마크된 인디시아를 검사하는 것이 바람직하다. 종래의 웨이퍼 검사용으로 설계된 이용 가능한 조사기는 충분한 작동 거리에서 화상을 제공하지 못하며, 또한 웨이퍼의 상이한 영역이 검사 카메라와 조사기에 대해 화상형성하기 위해 위치되는 경우에 웨이퍼 영역의 매우 신뢰할 수 있는 검사를 위한 균일한 화질을 제공하지 못한다.
따라서, 웨이퍼의 배면 상에 레이저 마킹을 제공하고 웨이퍼의 전면과 배면의 자동 상관 관계를 제공할 수 있는 레이저 마킹 및 처리 시스템이 요청되고 있다.
또, 웨이퍼가 배면 마킹 척에 유지될 때 웨이퍼의 연마된 배면 상에 레이저 마크된 인디시아를 검사하기 위한, 향상된 웨이퍼 조사 시스템이 요청되고 있다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명은 반도체 웨이퍼 배면 검사 어셈블리에 이용하기 위한 조사(照射) 시스템을 제공한다. 이 조사 시스템은 표면에 대하여 약 45도 내지 약 75도의 각도 (α)로 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 조사를 안내하도록 구성된 조사 광원을 포함한다.
다른 실시형태에 따르면, 본 발명은 반도체 웨이퍼 핸들링 시스템, 조사 시스템, 및 검사 시스템을 포함하는 반도체 웨이퍼 검사 시스템을 제공한다. 반도체 웨이퍼 핸들링 시스템은 적어도 x 방향 및 y 방향으로 반도체 웨이퍼의 이동을 제어하기 위한 것이다. 조사 시스템은 반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면에 대하여 약 45도 내지 약 75도의 각도 (α)로 반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 조사를 안내하도록 구성된 조사 광원을 포함한다. 검사 시스템은 적어도 약 100 ㎜의 거리로부터 반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 안내되는 카메라를 포함한다.
또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명은 반도체 웨이퍼 핸들링 시스템, 조사 시스템, 검사 시스템, 및 컨트롤러를 포함하는 반도체 웨이퍼 검사 시스템을 제공한다. 반도체 웨이퍼 핸들링 시스템은 적어도 x 방향 및 y 방향에서 반도체 웨이퍼의 이동을 제어하기 위한 것이다. 조사 시스템은 반도체 웨이퍼의 배면의 고반사및 지향성 반사 표면에 대하여 약 50도 내지 약 70도의 각도 (α)로 반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 고주파 조사를 안내하도록 구성된 조사 광원을 포함한다. 검사 시스템은 약 115 ㎜의 거리로부터 z 방향을 따라서 반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 안내되는 카메라를 포함한다. 컨트롤러는 카메라에 의해 제공되는 화상 데이터를 처리하고 다른 시스템 기능을 수행하기 위한 것이다.
본 발명은 웨이퍼 검사 어셈블리에서 조사 시스템을 제공한다. 일 실시형태에 따르면, 본 발명은 연마 실리콘 웨이퍼의 배면 상에 가변 입자 방위를 갖는 레이저 마크된 입자 형상의 정반사 타겟 영역의 높은 콘트라스트 화상을 위한 조사를 제공한다. 그러한 조사 시스템은, 웨이퍼가 조사 어셈블리에서 처리되는 동안, 연마 웨이퍼의 배면 상의 레이저 마크된 인디시아를 신뢰있게 검사하도록 한다.레이저 마크된 인디시아의 형상은, 조사 시스템에 의해 제공된 조사에 부분적으로 기인하여 웨이퍼 연마 마크와 구별된다.
도4 내지 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 레이저 처리 시스템 (40)은, 기판 (44) 상에 인디시아를 형성하는 레이저 마킹 시스템 (42) (도 5에 도시됨), 기판 (44)을 마커 (42)에 대해 위치 결정하기 위한, 척 (46 및 48)을 포함하는 위치 결정 시스템, 인디시아를 감지하는 배면 검사 시스템 (50), 및 마킹 시스템 (42), 위치 결정 시스템 및 검사 시스템 (50)의 동작을 조정하는 시스템 컨트롤러 (52)를 포함한다. 마킹 시스템 (42) 및 검사 시스템 (50)은 단일 하우징 (54) 내에 제공될 수 있다. 또한, 시스템은 컨트롤러 (52)에 또한 결합된 전면 검사 시스템 (56)을 포함할 수 있다.
배면 검사 시스템 (50)용 조사 시스템은, 도시된 바와 같은 링 발광체 (60 및 62)의 중심 개구를 통해 기판 (44)의 배면 (58)으로 배면 검사 시스템 (50)을 안내하는, 중심 개구를 갖는 한 쌍의 동심 형광 링 발광체 (60 및 62)를 포함한다. 링 발광체로부터의 조사는, 도 6에 도시된 바와 같이 기판 (44)과 약 α의 평균 각도로부터 기판 (44)의 배면 상의 폭 (w)을 갖는 타겟 영역 (64)에 접근한다. 링 발광체는 고주파수 (예를 들어, 약 25kHz)의 형광 링 발광체일 수 있다. 각도 (α)는 약 45도 내지 약 75도일 수 있으며, 또한 바람직하게는, 약 50도 내지 약 70도일 수 있다.
따라서, 실시형태에 따르면, 본 발명은 감지할 인디시아를 포함하며, 또한 그 인디시아와 비슷하거나 그 인디시아를 교차하는 표면 마크를 포함하는 반도체 웨이퍼 표면 상에 형성된 인디시아를 감지하기 위한 검사 시스템을 제공한다. 시스템은 표면을 화상형성하고, 또한 표면 (58)의 화상 내의 인디시아 (64)를 감지하기 위한, z축을 따라서 시야를 갖는 화상형성 장치를 포함한다. 여러 실시형태에서, 시스템은, 중간 범위 각도로 표면과 작용하고 화상형성 서브시스템에 의해 화상형성된 표면으로부터 반사된 방사 에너지를 생성하고, 방사 에너지를 방출하기 위한, 적어도 하나의 광원을 갖는 조사기를 포함한다. 이 광원은, 물리적 간섭을 실질적으로 피하기 위해 표면으로부터 충분한 거리에서 에너지가 방출되도록 배치되며, 또한 그 광원은, 표면 마크로부터 강렬한 반사를 화상형성하는 것은 피하면서, 표면 마크에 의해 야기된 화상 내부의 변동이 감소되도록 입사각의 범위 내에서 시야축의 범위를 일주하면서 방출되도록, 배치된다. 이에 의해, 인디시아는 화상형성 장치의 미리 결정된 적어도 일부 시야 범위내에서 표면 마킹과 식별될 수 있다.
여러 실시형태에 따르면, 표면 마크는 곡선 형상일 수 있다. 강렬한 반사는 적어도 부분적으로 정반사일 수 있다. 표면 반사는 입사각 및 방위에 민감할 수 있다. 표면 마크는 마킹 스테이션에서 레이저 마커로 인디시아를 형성하기 이전의 처리 단계 동안에 기구에 의해 형성된 마크일 수 있다. 표면은 실리콘 기판의 배면일 수 있다. 광원은 실질적으로 모든 방향에서 방사 에너지를 방출할 수 있으며, 고리 형상 및/또는 도넛 형상일 수 있으며, 또한 확산 반사기를 포함할 수 있다. 광원은 고주파 출사를 제공할 수 있으며, 또한 백색광 또는 유색 광원일 수 있다. 또, 광원은 복수의 확산 광원을 포함할 수 있으며, 방사 에너지의 방출은 표면과 실질적으로 평행한 평면에서 일어날 수 있다.
광원과 화상형성되는 배면간의 거리는 적어도 100 ㎜ (예를 들어, 약 110 ㎜ 내지 130 ㎜)일 수 있으며, 감지 시스템 (FOV)의 시야 범위는 약 6 ㎜ 내지 15 ㎜ 범위 내일 수 있다. 레이저 마커로 형성된 인디시아는 1 마이크론 이하의 깊이를 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 검사 인디시아는 잔류하는 교차 연마 마크를 감소시키기에 충분한 에너지 및 중첩 마크의 형성을 회피할 수 있을 정도의 낮은 에너지로 마크되므로, 템플레이트 정합 임계값을 증가시킨다. 템플레이트 정합 임계값은 10% 이상일 수 있으며, 어떤 실시형태에 있어서는, 30% 이상일 수 있다.
반사 인디시아로부터의 광이 카메라에 의해 수광되는 경우, CSP 인디시아의 명범위 조사(bright field illumination)는 인디시아와 마크되지 않은 인접 기판 양자의 높은 정반사에 기인하여 상대적으로 불량한 콘트라스트를 초래함을 발견하였다. 또, 암범위 조사는 더 높은 화상 콘트라스트를 제공할 수 있기 때문에, CSP 상에 인디시아를 화상형성하기에 바람직하다는 것을 발견하였다. 이러한 암범위 화상형성 기술에서는, 마크되지 않은 백그라운드는 카메라에 의해 수광된 광을 산란하고, 또한 레이저 마크된 인디시아는 카메라에 의해 수광되지 않은 광을 반사 및 흡수한다. 확산 광원은 연마 마크 텍스쳐 내의 콘트라스트를 감소시키는 것이 바람직하다.
광원 각도는 강렬한 정반사를 피할 수 있을 정도로 작은 것이 바람직하며, 조사 광원은 웨이퍼 위치에 따른 화질의 변화를 더 감소시키기 위해 전방향(omnidirectional) (예를 들어, 링 광원)인 것이 바람직하다. 또한, 전방향 조사는 연마 마크 텍스처의 콘트라스트를 감소시킬 수 있다. 고출력 광원이 바람직하며, 광 성형 디퓨저(diffuser)와 같은 효율적인 디퓨저 및 다중 광원이 충분한 조사 레벨을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시형태의 시스템의 예에서, 레이저 마킹은, 녹색 주파수가 배가된 Nd:YVO4 레이저를 이용하는, 시중에서 입수가능한 CSP 마킹 시스템, 예를 들어,메사추세츠주 윌밍튼 소재의 GSI Lumonics 코포레이션에 의해 판매되는 GSI 루모닉스 모델 CSP200에 의해, 달성될 수 있다. 마킹 파라미터는 상이한 웨이퍼 타입과 연마 패턴에 따라서 변할 수 있지만, 깊이가 1 ㎜ 미만인 트레이스 마크 (또한, 블
랙 마크라 함)에 대한 전형적인 레이저 파라미터는 다음과 같다:
Q-스위치 주파수: 30000 ~ 33000 Hz;
스캔 속도: 200 ~ 500 ㎜/sec;
파워: 2.5 ~ 3.5 W;
Q-스위치 펄스 폭: 10 ~ 13 msec;
스폿 사이즈(spot size): 40 ~ 60 ㎜;
스캔 렌즈: f=200 ㎜;
스캔 범위: 80 ㎜*80 ㎜; 및
펄스 폭: 15 ns. 레이저 마킹은 다음의 일반적인 범위에서 달성될 수 있다:
Q-스위치 주파수: 20000 ~ 40000 Hz;
스캔 속도: 〈 1200 ㎜/sec;
파워: 1.8 ~ 5 W; 및
스폿 사이즈: 〈 72 ㎜.
CSP200 시스템에서, 웨이퍼는 웨이퍼 척을 유지하는 정밀한 x-y 테이블을 따라서 이동되지만, 다른 타입의 상대 운동 시스템이 사용될 수 있다. 작동 거리는 웨이퍼로부터 화상형성 렌즈까지 약 165 ㎜이다. 카메라는 1/2 CMOS 메가 픽셀 타입 (예를 들어, 메사추세츠주 니드함 소재의 Cognex 코포레이션에 의해 판매되는 CDC-100)이지만, CCD 센서와 같은 다른 타입, 및 기타 화상형성 장치 사이즈 포맷도 가능하다. 화상형성 렌즈는 55 ㎜ 텔레센트릭(telecentric) 타입의 초점 거리를 제공하며, 화상형성된 필드 사이즈는 50 마이크론 마크 형상 당 약 3 픽셀을 가지는 12 ㎜ × 8 ㎜이다. 텔레센트릭 렌즈는 타겟 높이에 따른 위치 오차를 감소시킬 뿐만 아니라 입사 시야 각에 따른 조사 화상 콘트라스트의 변화를 감소시키기에 바람직하다. 옵션으로, 2x 렌즈 어댑터가 50 마이크로 마크 형상 당 약 6 픽셀로 해상도를 증가시키기 위해 사용될 수 있으며, 어떤 경우에는 향상된 검사 품질을 위해 바람직하다. 타겟 영역은 카메라의 시야 내에 있는 하나 이상의 마크된 다이 사이트의 적어도 일부이며, 또한 하나 이상의 다이 사이트에서 레이저 마크된 하나 이상의 인디시아가 검사된다. 화상은 시중에서 입수가능한 머신 비전 시스템(machine vision system), 예를 들어, Cognex PatMax 소프트웨어로 처리될 수 있다.
바람직한 조사 시스템은, 높은 확산 출력을 가지고 연마 마크 콘트라스트를 감소시키기에 충분히 높고 강렬한 정반사를 피하기에 충분히 낮은 중간 조사 각도, 예를 들어, 바람직하게는 약 45도 내지 55도용으로 설정될 수 있는, StockerYale Super Light 모델 18 고주파 형광 링 발광체 (뉴햄프셔주 살렘에 소재하는 StockerYale 사에 의해 판매됨)를 포함한다. 그 조사기에 적합한 전형적인 작동 거리는 약 115 ㎜이다. 모델 18 링 발광체는 5100°K의 색온도에서 표준 백색 형광 튜브, 또는 교호 색온도 및 불연속 색을 갖는 기타 가용 튜브, 예를 들어 특정 타입 웨이퍼에 바람직할 수 있는, 450 ㎚에서의 청색 튜브와 함께 사용될 수 있다. 기타 타입의 조사기도 고출력 중간 조사 각도로 가능하다. 확산 광이 바람직하지만, 충분한 출력을 갖는 고밀도 (예를 들어, LED) 어레이도 향상된 화상형성을 제공할 수 있다.
예시적인 개선의 예는, LED의 클러스터가 사용될 때에 연속적으로 검사된 선택 사이트의 약 50%의 레벨로부터, 30% 템플레이트 정합 임계값을 이용하여 중간 조사 각도에서 소정의 형광 링으로 연속적으로 검사된 선택 사이트의 약 92%의 레벨까지이다.
당업자는 본 발명의 정신과 범위로부터 일탈함이 없이 상술한 실시형태로부터 다수의 변형 및 변경이 가능함을 알 수 있다.
도 1A는 복수개의 회로가 종래 기술에 따라서 상부에 형성될 수 있는 반도체 웨이퍼의 전면의 설명도를 나타내며, 및 도 1B는 복수개의 회로의 일부를 포함하는 도 1A에 도시된 도면의 일부의 설명도를 나타내고;
도 2A는 복수개의 회로가 종래 기술에 따라서 상부에 형성될 수 있는 반도체 웨이퍼의 배면의 설명도를 나타내고, 및 도 2B는 복수 개 회로의 일부의 배면 상의 마킹을 포함하는 도 2A에 도시된 도면의 일부의 설명도를 나타내며;
도 3A는 종래의 마킹 기술에 따라서 그의 배면 (위로 향해서 도시됨)상의 인디시아를 포함하는 반도체 웨이퍼의 일부의 측단면 설명도를 나타내고;
도 3B는 종래의 다른 마킹 기술에 따라서 그의 배면 (위로 향해서 도시됨)상의 인디시아를 포함하는 반도체 웨이퍼의 일부의 측단면 설명도를 나타내며;
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼 마킹 및 화상형성 시스템의 설명도를 나타내고;
도 5는 도 4에 도시된 조사 시스템의 평면 설명도를 나타내고;
도 6은 도 5에 도시된 시스템의 일부의 확대 측면 설명도를 나타낸다.
Claims (16)
- 반도체 웨이퍼 배면 검사 어셈블리에 이용하는 조사(照射) 시스템으로서,상기 조사 시스템은 표면에 대하여 약 45도 내지 약 75도의 각도 α로 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 조사를 안내하도록 구성된 조사 광원을 포함하는, 조사 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 각도 α는 약 50도와 약 70도 사이인, 조사 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 조사 광원은 확산 광을 제공하는, 조사 시스템.
- 제1 항에 있어서, 상기 조사 광원은 고반사 및 지향성 반사 표면으로부터 약 100 ㎜의 거리에 위치되는, 조사 시스템.
- 제1 항에 있어서, 상기 조사 광원은 고반사 및 지향성 반사 표면과 실질적으로 평행한 제 1면을 따라 일반적으로 제공되는, 조사 시스템.
- 제1 항에 있어서, 상기 검사 어셈블리는 조사 광원에 의해 제공된 조사를 이용하여 전체 실리콘 웨이퍼의 배면 상의 인디시아를 실질적으로 감지할 수 있는 감지 시스템을 포함하는, 조사 시스템.
- 적어도 x 방향 및 y 방향으로 반도체 웨이퍼의 이동을 제어하는 반도체 웨이퍼 핸들링 시스템;반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면에 대하여 약 45도 내지 약 75도의 각도 α로 반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 조사를 안내하도록 구성된 조사 광원을 포함하는 조사 시스템; 및적어도 약 100 ㎜의 거리로부터 반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 안내되는 카메라를 구비하는 검사 시스템을 포함하는 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
- 제7 항에 있어서, 상기 조사 광원은 적어도 하나의 형광 링 발광체를 포함하고, 상기 카메라는 형광 링 발광체에서 개구부를 통해 연장하는 광경로를 가지도록 위치되는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
- 제7 항에 있어서, 상기 시스템은 상기 카메라에 의해 제공된 화상 데이터를 처리하는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는, 마킹 인디시아가 1 마이크론 미만의 깊이를 가지는 경우, 웨이퍼 연마 라인과 마킹 인디시아를 구별할 수 있는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
- 제7 항에 있어서, 상기 조사 광원은 확산 조사를 제공하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
- 적어도 x 방향 및 y 방향으로 반도체 웨이퍼의 이동을 제어하는 반도체 웨이퍼 핸들링 시스템;반도체 웨이퍼의 배면의 고반사 및 지향성 반사 표면에 대하여 약 50도 내지 약 70도의 각도 α로 반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 고주파 조사를 안내하도록 구성된 조사 광원을 구비하는 조사 시스템;약 115 ㎜의 거리로부터 z 방향을 따라서 반도체 웨이퍼의 고반사 및 지향성 반사 표면 방향으로 안내되는 카메라를 구비하는 검사 시스템; 및상기 카메라에 의해 제공된 화상 데이터를 처리하는 컨트롤러를 포함하는 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
- 제 11 항에 있어서, 상기 조사 광원은 적어도 하나의 형광 링 발광체를 포함하고, 상기 카메라는 형광 링 발광체에서 개구부를 통해 연장하는 광경로를 가지도록 위치되는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
- 제 11 항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 마킹 인디시아가 1 마이크론 미만의 깊이를 가지는 경우에 웨이퍼 연마 라인과 마킹 인디시아를 구별할 수 있는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
- 제 11 항에 있어서, 상기 조사 광원은 복수개의 고주파 형광 링 발광체를 포함하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
- 제 11 항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼의 배면의 고반사 및 지향성 반사 표면은 나선형 패턴으로 연마되는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
- 제 11 항에 있어서, 상기 화상 데이터를 처리하는 상기 컨트롤러는 적어도 30%의 템플레이트 정합 임계값을 적용하는, 반도체 웨이퍼 검사 시스템.
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