KR20080006327A

KR20080006327A - Method of inspecting a surface of a water and apparatus for performing the same

Info

Publication number: KR20080006327A
Application number: KR1020060065379A
Authority: KR
Inventors: 이성만; 조형석; 김종석; 류관우; 백종선; 윤준병
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2008-01-16

Abstract

A method for inspecting a surface of wafer and an apparatus for performing the same are provided to improve sensitivity of inspecting a defect on the wafer by scanning in both X and Y directions once, thereby reducing a scanning time and increasing a throughput. A method for inspecting a surface of wafer includes the steps of: emitting a laser light(S100); dividing the laser beam into lights with a plurality of optical axes and irradiating the lights on a target inspecting face in a plurality of directions(S200); detecting the laser lights irradiated and reflected on the target inspecting face(S300); and determining a defect from information of the detected laser lights(S400). In the step of irradiating the laser lights, a first light as a part of the laser lights is reflected and irradiated on a surface of the target inspecting face in a first direction and a second light as the other part of the laser lights is irradiated in a second direction.

Description

Wafer surface inspection method and apparatus for performing the same {METHOD OF INSPECTING A SURFACE OF A WATER AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 표면 검사 장치를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a surface inspection apparatus of a wafer according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사부를 설명하는 정면도이다.2 is a front view illustrating a light irradiation part according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 표면의 검사 경로를 나타낸 정면도이다. 3 is a front view showing an inspection path of a wafer surface according to an embodiment of the present invention.

도 4a는 도 3의 레이저 광이 조사되는 A영역을 나타내는 사시도이다. 4A is a perspective view illustrating a region A to which the laser light of FIG. 3 is irradiated.

도 4b는 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면도이다.4B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 4A.

도 5는 도 1의 장치를 이용해서 웨이퍼의 표면을 검사하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart sequentially illustrating a method of inspecting a surface of a wafer using the apparatus of FIG. 1.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100: 표면 검사 장치 10: 웨이퍼 13: 패턴100: surface inspection device 10: wafer 13: pattern

15: 파티클 110: 지지부 120: 광원부15: particle 110: support 120: light source

130: 광 조사부 131: 빔 확장기 133: 빔 편향기 130: light irradiation unit 131: beam expander 133: beam deflector

135: 포커싱 렌즈 137:빔 스플리터 139: 회전 미러135: focusing lens 137: beam splitter 139: rotating mirror

140: 광 검출부 141: 광전 증배관 143: 반사 거울140: light detector 141: photomultiplier tube 143: reflection mirror

150: 결함 판단부 160: 제어부 150: defect determination unit 160: control unit

본 발명은 웨이퍼 상에 존재하는 결함을 검출하는 웨이퍼 표면 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 웨이퍼 표면 검사 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 레이저 광을 복수의 방향으로 스캐닝하기 위한 웨이퍼 표면의 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 표면 검사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer surface inspection method for detecting defects present on a wafer and a wafer surface inspection apparatus for performing the same. More specifically, the present invention relates to a method of inspecting a wafer surface for scanning laser light in a plurality of directions and a surface inspection apparatus for performing the same.

일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(fabrication; 'FAB') 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a fabrication (FAB) process for forming an electrical circuit on a silicon wafer used as a semiconductor substrate, and an electrical die for inspecting electrical characteristics of the semiconductor devices formed in the fab process. sorting) and a packaging process for encapsulating and individualizing the semiconductor devices with epoxy resin, respectively.

상기 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 및 패턴들이 형성된 반도체 기판의 결함들을 검출하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.The fab process includes a deposition process for forming a film on a semiconductor substrate, a chemical mechanical polishing process for planarizing the film, a photolithography process for forming a photoresist pattern on the film, and the photoresist pattern. An etching process for forming the film into a pattern having electrical characteristics, an ion implantation process for implanting specific ions into a predetermined region of the semiconductor substrate, a cleaning process for removing impurities on the semiconductor substrate, and the film and patterns An inspection process for detecting defects of the formed semiconductor substrate, and the like.

상기 반도체 기판 상에 잔류하는 이물질들과 같은 반도체 기판의 결함들은 반도체 장치의 고집적화에 따라 반도체 장치의 동작 성능 및 생산성을 저하시키는 중요한 요인으로 인식되고 있으며, 상기 결함들을 검출하기 위한 검사 공정의 중요성이 더욱 부각되고 있다.Defects of the semiconductor substrate, such as foreign matters remaining on the semiconductor substrate, are recognized as an important factor to reduce the operating performance and productivity of the semiconductor device due to the high integration of the semiconductor device, the importance of the inspection process for detecting the defects It is getting more noticeable.

상기 반도체 기판 상에 잔류하는 이물질들을 검출하기 위한 장치의 일 예로서, 미합중국 특허 제6,215,551호(issued to Nikoonahad, et al.)에는 레이저빔을 반도체 기판 상에 조사하고, 반도체 기판의 표면으로부터 산란된 광을 검출하여 반도체 기판의 결함을 검출하는 장치가 개시되어 있다.As an example of an apparatus for detecting foreign substances remaining on the semiconductor substrate, US Pat. No. 6,215,551 issued to Nikoonahad, et al., Irradiates a laser beam onto a semiconductor substrate and scatters it from the surface of the semiconductor substrate. An apparatus for detecting light and detecting defects in a semiconductor substrate is disclosed.

반도체 기판 상에 레이저빔을 조사하는 경우 상기 반도체 기판 상에서 산란되는 광의 세기는 상기 반도체 기판 상에 형성된 반도체 구조물 및 결함들에 의해 변화된다. 따라서, 상기 반도체 기판의 이미지는 상기 산란된 광의 세기를 검출함으로써 획득될 수 있다.When irradiating a laser beam on a semiconductor substrate, the intensity of light scattered on the semiconductor substrate is changed by semiconductor structures and defects formed on the semiconductor substrate. Thus, the image of the semiconductor substrate can be obtained by detecting the intensity of the scattered light.

그러나, 종래의 검사 방법에 의하면, 특정한 공정 단계에서 상기 레이저 빔을 한쪽 방향으로 스캐닝하여 검사 공정이 이루어진다. 이 때, 반도체 기판 상에 다수의 패턴이 한 방향으로 형성되어 있고, 상기 패턴 사이에 파티클이 부착되어 있다. 상기 레이저 빔은 다수의 패턴이 형성된 방향과 수직한 방향으로 반도체 기판에 대하여 소정의 입사각을 갖고 입사된다. 이 경우, 상기 패턴 사이에 형성되어 있는 파티클은 상기 패턴의 높이보다 낮게 위치하고 있으므로, 상기 레이저 빔에 의해 검출되지 않는다. 따라서, 상기 레이저 빔은 입사각과 동일한 각도로 반사되어 패턴 사이에 숨겨져 있는 파티클이나 스크래치 등과 같은 미세한 결함에 대한 검출이 곤란해진다. 또한, 결함을 검출하기 위해 다른 방향으로 스캐닝하는 경우에 다시 생산 단계부터 다시 셋업(set up)해야 하므로, 작업 처리량이 저하되고 수율을 감소시켜 결함 검사의 신뢰도가 매우 낮게되는 문제점이 있다.However, according to the conventional inspection method, the inspection process is performed by scanning the laser beam in one direction at a specific process step. At this time, a plurality of patterns are formed in one direction on the semiconductor substrate, and particles are attached between the patterns. The laser beam is incident at a predetermined angle of incidence with respect to the semiconductor substrate in a direction perpendicular to a direction in which a plurality of patterns are formed. In this case, the particles formed between the patterns are located lower than the height of the pattern, and thus are not detected by the laser beam. Therefore, the laser beam is reflected at the same angle as the incident angle, making it difficult to detect minute defects such as particles or scratches hidden between the patterns. In addition, when scanning in a different direction to detect a defect, it has to be set up again from the production stage, so that the throughput is reduced and the yield is reduced, so that the reliability of defect inspection is very low.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적에 따르면, 반도체 기판에 대하여 높은 검사 신뢰도를 확보할 수 있는 표면 검사 방법을 제공한다.According to an object of the present invention for solving the above problems, there is provided a surface inspection method that can ensure a high inspection reliability for a semiconductor substrate.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기된 검사 방법을 수행하기에 적합한 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus suitable for performing the above-described inspection method.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 표면 검사 방법은 레이저 광을 출사하는 단계, 상기 레이저 광을 복수의 광축을 갖는 광들로 분해하여 복수의 방향으로 피검사면에 조사하는 단계, 상기 피검사면에 조사되어 반사되는 레이저 광들을 검출하는 단계, 검출된 상기 레이저 광의 정보로부터 결함을 판단하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the surface inspection method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of: emitting laser light, decomposing the laser light into light having a plurality of optical axes and irradiating the inspection surface in a plurality of directions, Detecting laser light that is irradiated and reflected on the inspection surface; and determining a defect from the detected information of the laser light.

상기한 목적을 달성하기 위하여 다른 실시예에 따른 표면 검사 장치는 레이저 광을 출사하는 광원부, 피검사체를 지지하는 지지부, 상기 레이저 광을 복수의 광축을 갖는 광들로 분해하여 복수의 방향으로 상기 피검사체의 피검사면에 상기 레이저 광을 조사시키는 광 조사부, 상기 피검사면에 조사되어 반사되는 레이저 광들을 검출하는 광 검출부, 상기 광 검출부에 의해 검출된 상기 레이저 광의 정보로부터 결함을 판단하는 결함 판단부 및 상기 지지부의 위치 및 상기 광 조사부를 제 어하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, a surface inspection apparatus according to another embodiment includes a light source unit for emitting laser light, a support unit for supporting an object to be inspected, and the laser light into light having a plurality of optical axes to decompose the test object in a plurality of directions. A light irradiation unit for irradiating the laser beam to the inspection target surface of the light, a light detection unit for detecting laser beams reflected on the inspection surface, a defect determination unit for determining a defect from the information of the laser light detected by the light detection unit, and the It includes a control unit for controlling the position of the support and the light irradiation.

이러한 표면 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 표면 검사 장치에 의하면, 한 번의 스캐닝을 통하여 복수의 방향으로 표면을 검사하여 웨이퍼 상의 결함을 검사하는 감도를 향상시킬 수 있다.According to such a surface inspection method and a surface inspection apparatus for performing the same, it is possible to improve the sensitivity of inspecting defects on the wafer by inspecting surfaces in a plurality of directions through one scanning.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 상기 웨이퍼의 표면 검사 장치(100)는 웨이퍼(10) 상에 존재하는 결함을 검사하기 위한 것으로, 지지부(110), 광원부(120), 광 조사부(130), 광 검출부(140), 결함 판단부(150), 제어부(160)를 구비한다. Referring to FIG. 1, the surface inspection apparatus 100 of the wafer is for inspecting defects existing on the wafer 10, and includes a support unit 110, a light source unit 120, a light irradiation unit 130, and a light detection unit ( 140, a defect determination unit 150, and a control unit 160.

상기 지지부(110)는 상기 웨이퍼(10) 상의 결함을 검사하도록 상기 웨이퍼(10)를 지지한다. 상기 지지부(110)는 상기 웨이퍼(10)를 안정적으로 지지할 수 있도록 상기 웨이퍼(10)보다 크도록 구비되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 지지부(110)는 정전기력을 이용하여 상기 웨이퍼(10)를 고정할 수 있는 정전척이 사용될 수 있다. The support 110 supports the wafer 10 to check for defects on the wafer 10. The support 110 may be larger than the wafer 10 so as to stably support the wafer 10. For example, the support 110 may be an electrostatic chuck that can fix the wafer 10 using electrostatic force.

상기 광원부(120)는 웨이퍼(10)에 존재하는 결함을 검사하기 위해 상기 웨이퍼(10) 상으로 광을 출사한다. 상기 광원부(120)로는 일실시예에 따르면 램프를 이용하는 램프 광원이 사용되며, 다른 실시예로는 레이저를 이용한 레이저 광원이 사용될 수 있다. 상기 레이저로는 불화 크립톤(KrF) 엑시머 레이저, 불화 아르 곤(ArF) 액시머 레이저, 불소(F2) 엑시머 레이저 또는 아르곤(Ar) 레이저 등이 사용될 수 있다.The light source unit 120 emits light onto the wafer 10 to inspect a defect present in the wafer 10. According to an embodiment, a lamp light source using a lamp may be used as the light source unit 120. In another embodiment, a laser light source using a laser may be used. As the laser, a krypton fluoride (KrF) excimer laser, an argon fluoride (ArF) excimer laser, a fluorine (F2) excimer laser or an argon (Ar) laser may be used.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 광 조사부(130)은 출사된 광을 상기 웨이퍼(10) 상에 조사시킨다. 구체적으로, 상기 광 조사부(130)는 상기 출사된 광을 복수의 광축을 갖는 광들로 분해하여 상기 웨이퍼(10) 상에 복수의 방향으로 광을 조사시킨다.1 and 2, the light irradiator 130 irradiates the emitted light onto the wafer 10. Specifically, the light irradiator 130 decomposes the emitted light into light having a plurality of optical axes to irradiate light on the wafer 10 in a plurality of directions.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 조사부(130)는 빔 확장기(131, beam expander), 빔 편향기(133, beam deflector), 포커싱 렌즈(135), 빔 스플리터(137, beam spliter) 및 회전 미러(139)를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the light irradiator 130 may include a beam expander 131, a beam deflector 133, a focusing lens 135, a beam splitter 137, and a beam splitter 137. A rotating mirror 139.

상기 빔 확장기(131, beam expander)는 상기 광원부(120)로부터 발생된 레이저 빔의 단면적을 확장시킨다. 상기 빔 편향기(133, beam deflector)는 상기 빔 확장기(131)에 의해 확장된 레이저 빔이 상기 웨이퍼(10)의 표면을 스캐닝하도록 상기 확장된 레이저빔을 편향시킨다. 상기 포커싱 렌즈(135)는 상기 빔 편향기(133)에 의해 편향된 레이저빔이 조사되는 상기 웨이퍼(10)의 표면상의 스폿 사이즈(spot size)의 크기를 일정하게 유지하기 위해 상기 편향된 레이저빔의 초점 거리를 조절한다. The beam expander 131 expands the cross-sectional area of the laser beam generated from the light source unit 120. The beam deflector 133 deflects the expanded laser beam such that the laser beam expanded by the beam expander 131 scans the surface of the wafer 10. The focusing lens 135 focuses the deflected laser beam to maintain a constant size of spot size on the surface of the wafer 10 to which the laser beam deflected by the beam deflector 133 is irradiated. Adjust the distance.

상기 빔 스플리터(137)은 레이저 빔의 일부분인 제1 광(L1)과 나머지 부분의 제2 광(L2)으로 분해한다. 상기 제1 광(L1) 및 상기 제2 광(L2)은 상기 회전 미러(139)에 의해 상기 웨이퍼(10)의 표면에 각각 제1 방향 및 제2 방향으로 조사된 다. 또한, 상기 제1 광(L1) 및 상기 제2 광(L2)은 상기 웨이퍼(10)의 표면에 대해서 소정의 입사각으로 입사된다. 이 때, 상기 제1 광(L1) 및 상기 제2 광(L2)은 서로 조사되는 광축이 90°를 형성하도록 상기 웨이퍼(10)의 검사 영역에 동시에 조사된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 조사되는 광의 제1 방향 및 제2 방향은 45°또는 다른 예각을 형성하여 상기 웨이퍼(10)의 검사 영역에 동시에 조사될 수 있다.The beam splitter 137 splits the first light L1 which is a part of the laser beam and the second light L2 of the remaining part. The first light L1 and the second light L2 are irradiated to the surface of the wafer 10 by the rotation mirror 139 in a first direction and a second direction, respectively. In addition, the first light L1 and the second light L2 are incident at a predetermined incident angle with respect to the surface of the wafer 10. At this time, the first light L1 and the second light L2 are simultaneously irradiated to the inspection region of the wafer 10 such that the optical axes irradiated with each other form 90 °. According to another embodiment of the present invention, the first direction and the second direction of the irradiated light may be irradiated simultaneously to the inspection region of the wafer 10 by forming 45 ° or another acute angle.

상기 광 검출부(140)는 상기 웨이퍼(10)로부터 반사된 반사광 또는 산란된 산란광을 검출한다. 상기 광 검출부(140)는 상기 웨이퍼(10)로부터 반사 또는 산란된 광을 수집할 수 있는 위치에 배치된다. 바람직하게는, 상기 광 검출부(140)는 반사 거울(143)들을 포함하며, 상기 반사 거울(143)들은 상기 지지부(110)에 의해 지지되는 상기 웨이퍼(10)를 기준으로 조사되는 광에 대향하여 제1 방향 및 제2 방향에 배치되거나, 상기 광원부(120)의 둘레를 따라서 복수개가 배치되어 반사 또는 산란된 광을 수집하여 상기 광 검출부(140)로 가이드 한다. The light detector 140 detects reflected light or scattered scattered light reflected from the wafer 10. The light detector 140 is disposed at a position capable of collecting light reflected or scattered from the wafer 10. Preferably, the light detector 140 includes reflective mirrors 143, and the reflective mirrors 143 are opposed to light irradiated based on the wafer 10 supported by the support 110. A plurality of light sources disposed in a first direction and a second direction or disposed along a circumference of the light source unit 120 may be collected and guided to the light detector 140.

상기 웨이퍼(10)로부터 산란된 광이나 반사된 광 어느 것을 이용하든지 미세 구조물의 결함 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이퍼(10) 상의 영역들 중 결함이 없는 영역에서는 입사각과 동일한 각도로 광이 반사된다. 하지만, 상기 웨이퍼(10) 상의 영역들 중 결함이 있는 영역에서는 입사각과 상이한 각도로 광이 산란된다. 상기 웨이퍼(10)에서 거의 모든 광이 입사각과 동일한 각도로 반사될 경우 해당 영역에 결함이 없는 것으로 예측할 수 있으며, 산란되는 광이 일정 수준이상 검출될 경우 해당 영역에 결함이 있는 것으로 예측할 수 있다. 따라서 산란된 광이나 반사된 광 어느 것을 이용하든지 결함 여부를 확인할 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼(10)의 결함 검사에는 산란된 광과 반사된 광 중 어느 하나를 이용할 수도 있고, 바람직하게는 산란된 광이나 반사된 광 모두 이용할 수 있다.Whether the light scattered from the wafer 10 or the reflected light is used, it is possible to determine whether the microstructure is defective. For example, light is reflected at an angle equal to an incident angle in regions without defects among the regions on the wafer 10. However, light is scattered at an angle different from the incident angle in the defective area among the areas on the wafer 10. When almost all light is reflected at the same angle as the incident angle in the wafer 10, it can be predicted that there is no defect in the corresponding area, and when scattered light is detected at a predetermined level or more, it can be predicted that there is a defect in the corresponding area. Therefore, whether scattered light or reflected light is used, it is possible to check whether there is a defect. That is, either the scattered light or the reflected light may be used for defect inspection of the wafer 10, and preferably, both the scattered light and the reflected light may be used.

예를 들면, 상기 광 검출부(140)는 상기 레이저빔의 조사에 의해 웨이퍼(10)로부터 산란된 광들(S1, S2)을 검출하고, 산란된 광들(S1, S2)을 전기적인 신호로 변환하여 상기 결함 판단부(150)로 전송한다. 한편, 상기 광 검출부(140)는 예를 들면, CCD 센서(charge coupled device sensor) 또는 광전 증배관(photo multiplier tube; PMT)을 포함할 수 있다. 상기 CCD 센서에 대한 기술은 이미 많은 공개공보에 개시되어 있는 바 이에 대한 설명은 생략한다. For example, the light detector 140 detects the light S1 and S2 scattered from the wafer 10 by irradiation of the laser beam, and converts the scattered light S1 and S2 into an electrical signal. The defect determination unit 150 transmits. The light detector 140 may include, for example, a charge coupled device sensor (CCD) sensor or a photo multiplier tube (PMT). Since the technology for the CCD sensor is already disclosed in many publications, a description thereof will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 검출부(140)는 광전 증배관(141)를 포함한다. 상기 광전 증배관(141)은 상기 웨이퍼(10)로부터 반사 또는 산란된 광을 수집하여 소정의 증폭 비로 증폭한다. 상기 광전 증배관(141)의 전압은 400 내지 990V로 한다. 상기 웨이퍼(10)로부터의 반사광 또는 산란광은 상대적으로 매우 미약하다. 상기 광전 증배관(141)은 미약한 광을 소정의 증폭비로 증폭하여 출력신호를 증가시킨다. 반사 또는 산란된 광이 상기 광전 증배관(141) 내의 광음극과 반응하여 광전자가 생성된다. 상기 광전자는 순차적으로 높은 전압이 인가되는 다단계의 다이노드(dynode)들을 거쳐 증배되고, 이에 해당하는 출력펄스가 생성된다. According to an embodiment of the present invention, the light detector 140 includes a photomultiplier tube 141. The photomultiplier tube 141 collects the light reflected or scattered from the wafer 10 and amplifies the light at a predetermined amplification ratio. The voltage of the photomultiplier tube 141 is 400 to 990V. Reflected or scattered light from the wafer 10 is relatively very weak. The photomultiplier tube 141 amplifies the weak light at a predetermined amplification ratio to increase the output signal. Reflected or scattered light reacts with the photocathode in the photomultiplier 141 to produce photoelectrons. The photoelectrons are multiplied through the multi-level dynodes to which a high voltage is sequentially applied, and an output pulse corresponding thereto is generated.

상기 광전 증배관(141)은 한 개의 광자(photon)까지 측정할 수 있으며, 약 0.2∼1.1㎛의 대역을 갖고, 최저 0.3㎀의 작은 암전류까지 측정할 수 있기 때문에 결함 검출용으로 매우 바람직하다. 상기 광전 증배관(141)은 산란된 레이저 빔을 강도에 따라 전기 신호의 크고 작음으로 변환시킨 후, 시리얼(직렬)의 신호로 출력한다. The photomultiplier tube 141 can measure up to one photon, has a band of about 0.2 to 1.1 μm, and can measure up to a small dark current of 0.3 mA at least, which is very preferable for defect detection. The photomultiplier tube 141 converts the scattered laser beam into a large and small electric signal according to the intensity and then outputs the serial (serial) signal.

상기 결함 판단부(150)는 상기 광 검출부(140)에 의해 검출된 상기 레이저 광을 데이터화하고, 상기 결함 판단부(150)는 상기 광 검출부(140)와 연결되며, 상기 광 검출부(140)로부터 출력된 전기 신호를 이용하여 결함을 검출한다. 상기 결함 판단부(150)는 상기 전기 신호를 분석하여 기 설정된 기준과 비교함으로써 결함을 검출한다. 일 실시예에 따르면, 상기 결함 판단부(150)는 상기 전기 신호의 크기가 기 설정된 일정한 수준(Threshold) 이상인 경우 결함으로 판단한다. 다른 실시예에 따르면, 상기 결함 판단부(150)는 상기 전기 신호와 기 설정된 기준 전기 신호를 비교하여 그 차이가 오차 범위를 벗어나는 경우에 결함으로 판단한다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 결함 판단부(150)는 상기 전기 신호를 이용하여 이미지를 획득하고, 상기 이미지외 기 설정된 기준 이미지를 비교하여 그 차이가 오차 범위를 벗어나는 경우에 결함으로 판단한다. 또한 상기와 같이 상기 웨이퍼(10)의 결함이 검출되는 경우 상기 결함의 위치도 동시에 확인된다. 상기 결함의 종류로는 스크래치 형태의 결함, 파티클 형태의 결함, 선행 공정에 의해 형성된 하부막의 파티클에 의한 결함 등이 있다.The defect determining unit 150 converts the laser light detected by the light detecting unit 140 into data, and the defect determining unit 150 is connected to the light detecting unit 140, and from the light detecting unit 140. Defects are detected using the output electrical signals. The defect determination unit 150 detects a defect by analyzing the electrical signal and comparing it with a preset reference. According to an embodiment of the present disclosure, the defect determination unit 150 determines that the defect is a defect when the magnitude of the electrical signal is equal to or greater than a predetermined threshold. According to another embodiment, the defect determining unit 150 compares the electrical signal with a preset reference electrical signal and determines that the difference is a defect when the difference is out of an error range. According to another embodiment, the defect determination unit 150 acquires an image using the electrical signal, compares the reference image other than the image, and determines that the difference is out of an error range. In addition, when the defect of the wafer 10 is detected as described above, the position of the defect is also confirmed at the same time. Types of the defects include scratches in the form of scratches, defects in the form of particles, defects caused by particles in the lower layer formed by the preceding process, and the like.

상기 제어부(160)는 상기 레이저 빔이 상기 웨이퍼(10) 상의 검사 영역을 스캐닝하도록 상기 광원부(120), 지지부(130), 빔 편향기(133), 포커스 렌즈(135) 등의 동작을 제어한다. The controller 160 controls operations of the light source unit 120, the support unit 130, the beam deflector 133, and the focus lens 135 so that the laser beam scans the inspection area on the wafer 10. .

상기 지지부(110)는 구동부(미도시)를 포함하며, 상기 구동부는 상기 지지 부(110)를 X, Y축 방향으로 이동시킨다. 다른 실시예에 따르면, 상시 구동부는 상기 지지부(110)을 반지름 방향으로 이동시켜 상기 레이저 빔이 상기 웨이퍼(10)의 전체면을 나선모양으로 스캐닝하도록 제어한다. 상기 구동부에 의해 상기 광원부(120)에서 생성된 광이 상기 웨이퍼(10)의 상부면을 스캐닝한다. 따라서 상기 웨이퍼(10) 상의 결함을 검사할 수 있다. The support part 110 includes a driving part (not shown), and the driving part moves the support part 110 in the X and Y axis directions. According to another embodiment, the constant driving unit moves the support 110 in the radial direction to control the laser beam to scan the entire surface of the wafer 10 in a spiral shape. Light generated by the light source unit 120 by the driving unit scans the upper surface of the wafer 10. Therefore, the defect on the wafer 10 can be inspected.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 구동부가 상기 지지부(110)를 이동시켜 스캐닝이 이루어지지만, 다른 실시예에 따르면, 상기 구동부가 상기 광원부(120)를 이동시켜 스캐닝이 이루어질 수도 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상기 구동부가 상기 지지부(110) 및 상기 광원부(120)를 동시에 상대적으로 이동시켜 스캐닝이 이루어질 수도 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the driving unit moves the support unit 110 and scanning is performed. According to another exemplary embodiment, the driving unit moves the light source unit 120 to perform scanning. According to another embodiment, the driving unit may move by simultaneously moving the support 110 and the light source unit 120 to perform scanning.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 표면의 검사 경로를 나타낸 정면도이다. 도 4a는 도 3의 레이저 광이 조사되는 A영역을 나타내는 사시도이다. 도 4b는 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절단한 단면도이다.3 is a front view showing an inspection path of a wafer surface according to an embodiment of the present invention. 4A is a perspective view illustrating a region A to which the laser light of FIG. 3 is irradiated. 4B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 4A.

도 1 및 도 3을 참조하면, 다수의 패턴들이 웨이퍼 상에 형성되어 있으며, 상기 제어부(160)는 상기 구동부를 제어하고, 상기 구동부에 의해 상기 광원부(120)에서 생성된 광이 상기 웨이퍼(10)의 상부면을 스캐닝한다. 따라서 상기 웨이퍼(10) 상의 결함을 검사할 수 있다. 이 때, 상기 구동부가 상기 지지부(110)를 이동시켜 지그재그 형태로 설정된 검사 경로를 따라 스캐닝이 이루어진다. 1 and 3, a plurality of patterns are formed on a wafer, and the controller 160 controls the driving unit, and the light generated by the light source unit 120 by the driving unit is transferred to the wafer 10. Scan the top surface of Therefore, the defect on the wafer 10 can be inspected. In this case, the driving unit moves the support 110 to perform scanning along an inspection path set in a zigzag form.

도 4a 및 4b를 참조하면, 상기 웨이퍼(10) 상에 다수의 패턴(13)들이 제2 방향으로 연장되어 일정 간격 이격되어 있고, 상기 패턴 사이에는 공정 중에 발생된 파티클(15)이 부착되어 있다. 4A and 4B, a plurality of patterns 13 are extended in a second direction and spaced apart from each other on the wafer 10, and particles 15 generated during the process are attached to the patterns 10. .

상기 빔 스플리터(137)에 의해 분해된 제1 광(L1)은 제1 방향으로 상기 웨이퍼(10)의 표면에 대하여 소정의 입사각(α)으로 입사된다. 상기 빔 스플리터(137)에 의해 분해된 제2 광(L2)은 제2 방향으로 상기 웨이퍼(10)의 표면에 대하여 각각 소정의 입사각으로 입사된다. 이 때, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 서로 수직이다. The first light L1 decomposed by the beam splitter 137 is incident at a predetermined incident angle α with respect to the surface of the wafer 10 in the first direction. The second light L2 decomposed by the beam splitter 137 is incident at a predetermined incident angle with respect to the surface of the wafer 10 in the second direction. In this case, the first direction is perpendicular to the second direction.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(10) 상에 다수의 패턴(13)은 제1 방향과 수직되게 형성되어 있다. 상기 패턴 사이에 형성되어 있는 파티클(15)은 상기 패턴의 높이보다 낮은 위치에 배치되어 있으므로 상기 제1 방향으로 조사되는 제1 광(L1)에 의해 검출되지 않는다. 따라서, 상기 웨이퍼(10)의 검사 영역에서는 제1 광은 입사각과 동일한 각도로 반사되므로 결함 여부를 확인할 수 없다.As shown in FIGS. 4A and 4B, a plurality of patterns 13 are formed on the wafer 10 to be perpendicular to the first direction. Since the particles 15 formed between the patterns are disposed at a position lower than the height of the pattern, they are not detected by the first light L1 irradiated in the first direction. Therefore, since the first light is reflected at the same angle as the incident angle in the inspection region of the wafer 10, it is not possible to determine whether there is a defect.

반면, 상기 패턴(13) 사이에 형성되어 있는 파티클(15)은 상기 제1 방향과 수직으로 입사되는 상기 제2 방향을 갖는 제2 광에 의해 검출된다. 상기 웨이퍼(10)의 검사 영역에서는 산란되는 제2 광(S2)이 일정 수준이상 검출되어 상기 검사 영역에 결함 여부를 확인할 수 있다. On the other hand, the particles 15 formed between the patterns 13 are detected by the second light having the second direction which is incident perpendicularly to the first direction. In the inspection region of the wafer 10, the scattered second light S2 may be detected at a predetermined level or more to determine whether the inspection region is defective.

그 결과, 한 쪽 방향으로 스캐닝하는 경우에 검출할 수 없는 결함을 검출할 수 있으며, 한 번의 스캐닝으로 X, Y축 양 방향으로 스캐닝할 수 있기 때문에 제조 시간 을 단축할 수 있으며, 작업 처리량을 증가시킬 수 있다. As a result, defects that cannot be detected when scanning in one direction can be detected. Scanning in both directions of the X and Y axes can be performed in one scanning, thereby reducing manufacturing time and increasing throughput. You can.

도 5는 도 1의 장치를 이용해서 웨이퍼의 표면을 검사하는 방법을 순차적으 로 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart sequentially illustrating a method of inspecting a surface of a wafer using the apparatus of FIG. 1.

도 5를 참조하면, 광원부(120)는 웨이퍼에 존재하는 결함을 검사하기 위해 상기 웨이퍼(10) 상으로 레이저 광을 출사한다.(단계 S100) 상기 레이저로는 예를 들면, 불화 크립톤(KrF) 엑시머 레이저, 불화 아르곤(ArF) 액시머 레이저, 불소(F2) 엑시머 레이저 또는 아르곤(Ar) 레이저 등이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 5, the light source unit 120 emits laser light onto the wafer 10 in order to inspect defects present in the wafer. (Step S100) The laser light source is, for example, krypton fluoride (KrF). An excimer laser, an argon fluoride (ArF) excimer laser, a fluorine (F2) excimer laser, an argon (Ar) laser, or the like may be used.

이어서, 광 조사부(130)는 출사된 상기 레이저 광을 복수의 광축을 갖는 광들로 분해하여 복수의 방향으로 웨이퍼의 표면에 조사한다.(단계 S200) 구체적으로, 상기 레이저 광을 조사하는 단계는 상기 레이저 광의 일부분인 제1 광을 반사시켜 상기 피검사면의 표면에 제1 방향으로 조사하고, 나머지 부분의 제2 광을 제2 방향으로 조사한다. 이 때, 빔 스플리터를 이용하여, 레이저 빔을 일부분인 제1 광과 나머지 부분의 제2 광으로 분해한다. 상기 제1 광 및 상기 제2 광은 회전 미러에 의해 상기 웨이퍼의 표면에 제1 방향 및 제2 방향으로 조사된다. 또한, 상기 제1 광 및 상기 제2 광은 상기 웨이퍼의 표면에 대해서 소정의 입사각으로 입사된다. 이 때, 상기 제1 광 및 상기 제2 광은 서로 조사되는 광축이 90도를 형성하여 상기 웨이퍼의 검사 영역에 동시에 조사된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 조사되는 광의 제1 방향 및 제2 방향은 45° 또는 다른 예각을 형성하여 상기 웨이퍼의 검사 영역에 동시에 조사될 수 있다.Subsequently, the light irradiation unit 130 decomposes the emitted laser light into light having a plurality of optical axes and irradiates the surface of the wafer in a plurality of directions. (Step S200) Specifically, the irradiating of the laser light may include: The first light which is a part of the laser light is reflected and irradiated to the surface of the inspection surface in the first direction, and the second light of the remaining part is irradiated in the second direction. At this time, the beam splitter is used to decompose the laser beam into the first light as a part and the second light in the remaining part. The first light and the second light are irradiated to the surface of the wafer in a first direction and a second direction by a rotating mirror. Further, the first light and the second light are incident at a predetermined angle of incidence with respect to the surface of the wafer. At this time, the first light and the second light are irradiated to the inspection region of the wafer at the same time the optical axis irradiated with each other forms 90 degrees. According to another embodiment of the present invention, the first direction and the second direction of the irradiated light may be simultaneously irradiated to the inspection region of the wafer by forming 45 ° or another acute angle.

이어서, 광 검출부(140)는 상기 웨이퍼(10)에 조사되어 반사되는 레이저 광들을 검출한다.(단계 300) 이 때, CCD 센서(charge coupled device sensor) 또는 광전 증배관(photo multiplier tube; PMT)을 사용하여 레이저 광들을 검출할 수 있 다. 상기 웨이퍼(10)로부터 산란된 광이나 반사된 광 어느 것을 이용하든지 미세 구조물의 결함 여부를 판별할 수 있다. 예를 들어, 상기 웨이퍼(10) 상의 영역들 중 결함이 없는 영역에서는 입사각과 동일한 각도로 광이 반사된다. 하지만, 상기 웨이퍼(10) 상의 영역들 중 결함이 있는 영역에서는 입사각과 상이한 각도로 광이 산란된다. 상기 웨이퍼(10)에서 거의 모든 광이 입사각과 동일한 각도로 반사될 경우 해당 영역에 결함이 없는 것으로 예측할 수 있으며, 산란되는 광이 일정 수준이상 검출될 경우 해당 영역에 결함이 있는 것으로 예측할 수 있다. 따라서 산란된 광이나 반사된 광 어느 것을 이용하든지 결함 여부를 확인할 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼의 결함 검사에는 산란된 광과 반사된 광 중 어느 하나를 이용할 수도 있고, 바람직하게는 산란된 광이나 반사된 광 모두 이용할 수 있다.Subsequently, the light detector 140 detects laser light that is irradiated and reflected on the wafer 10 (step 300). At this time, a CCD (charge coupled device sensor) or a photo multiplier tube (PMT) is detected. Can be used to detect laser lights. Whether the light scattered from the wafer 10 or the reflected light is used, it is possible to determine whether the microstructure is defective. For example, light is reflected at an angle equal to an incident angle in regions without defects among the regions on the wafer 10. However, light is scattered at an angle different from the incident angle in the defective area among the areas on the wafer 10. When almost all light is reflected at the same angle as the incident angle in the wafer 10, it can be predicted that there is no defect in the corresponding area, and when scattered light is detected at a predetermined level or more, it can be predicted that there is a defect in the corresponding area. Therefore, whether scattered light or reflected light is used, it is possible to check whether there is a defect. That is, either the scattered light or the reflected light may be used for defect inspection of the wafer, and preferably the scattered light or the reflected light may be used.

이어서, 결함 판단부(150)는 검출된 상기 레이저 광의 정보로부터 결함을 판단한다.(단계 400) 상기 웨이퍼(10)에 존재하는 결함을 판단한 후, 일정한 검사 경로를 따라 상기 웨이퍼(10)에 레이저 광을 조사하여 웨이퍼의 결함 검사가 이루어진다. 구체적으로, 표면 검사 장치(100)의 제어부(160)는 구동부를 제어하고, 상기 구동부에 의해 광원부(120)에서 생성된 광이 상기 웨이퍼(10)의 상부면을 스캐닝한다. 따라서 상기 웨이퍼(10) 상의 결함을 검사할 수 있다. 예를 들면, 상기 구동부가 상기 지지부(110)를 이동시켜 지그재그 형태로 설정된 검사 경로를 따라 스캐닝이 이루어진다. Subsequently, the defect determining unit 150 determines a defect from the detected laser light information. (Step 400) After determining a defect present in the wafer 10, the laser is placed on the wafer 10 along a predetermined inspection path. Irradiation of light causes defect inspection of the wafer. In detail, the control unit 160 of the surface inspection apparatus 100 controls the driving unit, and the light generated by the light source unit 120 by the driving unit scans the upper surface of the wafer 10. Therefore, the defect on the wafer 10 can be inspected. For example, the driving unit moves the support 110 to perform scanning along an inspection path set in a zigzag form.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 한 번의 스캐닝을 통하여 X, Y 축 양 방향으로 스캐닝하여 웨이퍼 상의 결함을 검사하는 감도를 향상시키고, 상기 스캐닝에 소요되는 시간을 줄이고, 작업 처리량을 증가시킬 수 있다. According to the embodiment of the present invention as described above, by scanning in both directions of the X, Y axis through a single scan to improve the sensitivity to inspect the defect on the wafer, reduce the time required for the scanning, increase the throughput Can be.

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. Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims

Emitting laser light;

Decomposing the laser light into lights having a plurality of optical axes and irradiating the inspected surface in a plurality of directions;

Detecting laser lights that are irradiated and reflected on the inspection surface; And

And determining a defect from the detected information of the laser light.

The method of claim 1, wherein the irradiating of the laser light comprises: reflecting first light that is a portion of the laser light to irradiate a surface of the inspected surface in a first direction, and irradiating the second light of the remaining portion in a second direction. Surface inspection method characterized in that.

3. The surface inspection method according to claim 2, wherein the first direction and the second direction are substantially perpendicular so that the first light and the second light are simultaneously irradiated onto the inspection surface.

The surface inspection method according to claim 1, wherein the inspection surface comprises a semiconductor element.

A light source unit emitting laser light;

A support for supporting the test object;

A light irradiation unit which decomposes the laser light into lights having a plurality of optical axes and irradiates the laser light to an inspected surface of the inspected object in a plurality of directions;

A light detector for detecting laser light that is irradiated and reflected on the inspection surface;

A defect determination unit that determines a defect from the information of the laser light detected by the detection optical unit; And

And a control unit for controlling the position of the support unit and the light irradiation unit.

The transflective mirror as claimed in claim 5, wherein the light irradiator reflects the first light, which is a part of the laser light, irradiates the surface of the inspection surface in a first direction, and irradiates the second light of the remaining portion in the second direction. Surface inspection apparatus comprising a.

7. The surface inspection apparatus according to claim 6, wherein the first direction and the second direction are substantially perpendicular so that the first light and the second light are irradiated simultaneously to the inspected surface.

7. The surface inspection apparatus of claim 6, wherein the transflective mirror comprises a beam splitter.

The surface inspection apparatus according to claim 5, wherein the inspection surface includes a semiconductor element.