KR20080040941A - 웨이퍼의 결함 탐지방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼상의 스캔영역을 라인스캐닝하여 이로부터 이미지를 얻는 단계; 및 상기 얻어진 이미지를 판독하여 에지영역에 결함이 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 결함 탐지방법 및 장치를 제공한다. 상기 구성에 의한 본 발명은 웨이퍼 에지영역에 존재하는 가공 상태와 각종 결함에 대한 탐지를 완벽하게 수행하는 것이 가능하다.

웨이퍼, 라인스캔, 결함탐지

Description

웨이퍼의 결함 탐지방법 및 장치{A method of detecting defection on the wafer and The device}

도 1은 종래 일반적인 기술에 의해 제조된 웨이퍼 단부측 단면도의 일예를 나타낸 것이다.

도2는 종래 일반적인 웨이퍼 검사과정을 설명하기 위한 그림이다.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 에지영역의 검사과정을 설명하기 위한 그림이다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함 탐지장치의 블록 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함 탐지장치의 일 실시예에 따른 장치구성도이다.

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 결함탐지 방법의 일 실시예를 나타낸 절차 흐름도이다.

도 7은 본 발명에 따른 라인스캐닝에 의해 취득한 이미지를 도식화한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

10: 촬영부 11: 동축조명

12: 라인스캔 카메라 13: 렌즈

14: 백라이트 15: 웨이퍼

16: 검사스테이지 17: 회전부재

18: 웨이퍼 회전부 19: 회전부재 동작제어부

20: 이미지 프로세서 21: 영상처리보드(Grabber Board)

본 발명은 웨이퍼의 결함 탐지방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼의 에지부를 라인스캐닝에 의해 연속하여 촬상함으로써 에지부에 존재하는 가공 상태와 각종 결함에 대한 탐지를 완벽하게 수행하는 것이 가능한 웨이퍼의 결함 탐지방법 및 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 일반적인 기술에 의해 제조된 웨이퍼의 단면도를 나타내며, 웨이퍼는 일반적으로 패턴부위, 패턴경사면 및 에지영역(edge area)을 가지고 있다.

웨이퍼의 제조공정은 회로성형에 필요한 포토(Photo), 식각(Etcher), 확산(Diffusion), 박막(Thin Film) 공정으로 대변되는 일련의 공정을 실행한다. 반도체 제조공정은 위와 같은 공정에서도 세부적으로 여러 단계의 제조 공정을 반복하 며 이때 웨이퍼에는 일정 두께의 적층된 막이 생성되고 이 막을 제거하고 적층하는 공정을 반복하여 필요한 회로 패턴을 성형한다. 이때 웨이퍼는 공정 중 불필요한 부위에 형성된 막에 의해 많은 공정 불량이 발생하며 이러한 막을 정밀하게 제거하는 별도의 공정장비를 이용하여 불필요한 부위를 제거하여 유효한 영역을 유지함으로써 최적화된 웨이퍼를 가공 생산한다.

하지만, 불필요한 막을 제거하는 장비를 이용한 에지영역의 에칭(etching) 작업을 수행하더라도 이와 같은 불필요한 막은 완전하게 제거되지 않은 채 다른 공정으로 이행하는 경우가 발생하고, 이는 에지영역 영역에서의 두께를 점차 증가시킴으로써 원하는 공정으로의 진행을 방해하는 결과를 초래한다.

에지영역의 상태를 측정하기 위하여 현재까지 알려진 기술은 에지영역의 일정 영역만을 확대하여 육안 검사를 수행하고 있다.

도 2는 종래 일반적인 에지영역의 육안검사방법을 보여주고 있으며, 이러한 방법은 웨이퍼 에지부를 이루는 원주 전체에 대한 탐지를 수행할 수 없으며 육안검사 이외의 영역에 결함이 존재하는 경우 이를 탐지할 수 없어 불량 웨이퍼를 양산하게 되는 원인을 제공할 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 검사기술이 가지는 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 그 목적은 웨이퍼의 전체 부위 중 에지 영역을 포함한 스캔영역을 라인스캐닝에 의해 연속하여 촬상함으로써 에지영역에 존재할 수 있는 각종 공정 불량 결함에 대한 탐지를 완벽하게 수행하는 것이 가능한 웨이퍼의 결함 탐지방법을 제공하는 것에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 에지영역에 존재할 수 있는 각종 결함에 대한 탐지를 완벽하게 수행하는 것이 가능한 웨이퍼의 결함 탐지장치를 제공하는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼상의 스캔영역을 라인스캐닝하여 이로부터 이미지를 얻는 단계 및 상기 얻어진 이미지를 판독하여 에지영역내에 결함이 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 결함 탐지방법을 제공한다.

본 발명에 의하면 바람직하게는 상기 이미지의 판독과정은 당해 얻어진 이미지로부터 적어도 도 1에 도시된 바와 같은 에지영역의 정보를 추출하고, 추출된 에지영역의 폭을 측정하여 기준이 되는 폭과 비교판단함으로써 수행되어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 바람직하게는 라인스캐닝은 적어도 1회전 이상의 원주에 대하여 웨이퍼를 회전시켜 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 라인스캐닝은 웨이퍼의 양면에 대하여 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 웨이퍼 표면에 광을 조사하기 위한 광원; 스캔영역을 가지 며, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지; 상기 웨이퍼를 상기 스테이지상에 회전시키는 회전부재; 상기 스테이지의 상기 스캔영역에 광을 조사하여 상기 웨이퍼를 라인단위로 촬상하는 촬영부; 상기 촬영부로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 웨이퍼의 결함유무를 검사하는 영상처리부; 및 영상처리된 결과를 표시해주는 디스플레이부를 포함하는 웨이퍼의 결함 탐지장치를 포함한다.

본 발명에 의하면 상기 촬영부는 웨이퍼의 해당 촬영부위의 상부 및 하부에 각각 구비되어지는 웨이퍼의 결함 탐지장치가 바람직하다.

이하, 본 발명의 내용을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함 탐지과정에 대한 이해를 돕기 위해 제시된 것으로서, 본 발명에서는 웨이퍼 상의 체크구간의 촬상을 위하여 전체 원주에 대하여 라인스캐닝을 수행하는 것에 종래 육안 검사 기술과는 차별화 되어지는 기술적인 특징이 있다.

도 2에 도시된 바와 같은 종래 육안 검사방식에 의하면, 검사자의 주관에 의해 결과를 정량화 할 수 없으며 수동 검사에 따라 1웨이퍼당 검사시간도 일정하지 않아 자동화 생산시스템에 부적합하며, 체크구간에 대하여 국부적으로만 수행될 수 있는 구성임에 대하여, 상기 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 라인스캔 (line scan) 방식에 의하면, 1웨이퍼당 2초 이하에 신속하게 360도 전체에 대하여 체크구간 전체를 정량화된 정밀도로 수행하는 것이 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함탐지장치의 블록 구성도로서, 본 발명은 조명부 (1), 촬영부 (2), 진공스테이지 (3), 회전부재 (4), 영상처리부 (5) 및 디스플레이부 (6)을 최소의 구성단위로 포함한다.

조명부 (1)는 웨이퍼 표면에 광을 조사하기 위한 것으로 기존 스캐닝 작업에 사용되고 있는 어떠한 광원 (백라이트 조명도 여기에 포함될 수 있다)도 포함되어지며, 이러한 광원은 웨이퍼의 서로 다른 위치를 비추기 위해 2개소 이상에 구비되어질 수도 있다.

진공스테이지 (3)은 도 1의 적어도 경계면의 일부와 에지영역을 포함하는 스캔영역을 가지며, 측정하고자 하는 웨이퍼를 진공상태로 흡착하여 고정한다.

회전부재 (4)는 상기 웨이퍼를 상기 진공 스테이지상에 함께 회전시키기 위해 구비된다. 회전부재 (4)는 컴퓨터 등에 의해 제공되는 제어신호에 따라 동작되며, 경우에 따라서 모터, 이를 구동하기 위한 동작 제어기(controller) 등으로 구성되어질 수 있다.

촬영부 (2)는 상기 진공스테이지 (3)의 상기 스캔영역에 광을 조사하여 상기 웨이퍼를 라인단위로 촬상한다. 이러한 촬영부 (2)는 조명부와 마찬가지로 웨이퍼의 서로 다른 위치, 예를 들어, 상면 및 하면 등에서 소정 이미지를 캡쳐하기 위하여 2개소 이상에 구비되어질 수도 있다. 촬영부 (2)는 통상적으로 알려져 있는 라인스캔카메라, 렌즈 등을 포함한다.

영상처리부 (5)는 상기 촬영부 (2)로부터 입력되는 캡쳐된 이미지를 이용하여 웨이퍼의 결함유무를 검사한다. 영상처리부 (5)는 촬영부 (2)에 의해 캡쳐된 이 미지가 아날로그 신호인 경우 이를 디지털 신호로 변환하는 수단을 포함할 수 있으며, 캡쳐된 이미지로부터 측정하고자 하는 영역을 추출해내는 과정을 수행하는 소정의 소프트웨어적 내지는 하드웨어적 수단을 포함한다.

디스플레이부 (6)은 상기 영상처리된 결과를 사용자에게 표시해주기 위하여 구비된다. 이는 통상적인 컴퓨터 등의 모니터 등이 여기에 포함된다.

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함 탐지방법을 수행하기 위한 장치의 일 실시예로서 전체 구성도를 나타낸다.

본 발명에 따른 웨이퍼 결함 탐지장치는 동축조명 (11), 라인스캔카메라 (12) 및 렌즈 (13)을 포함하고, 탐지대상인 웨이퍼를 라인단위로 촬상하는 촬영부 (10), 탐지대상인 웨이퍼 (15), 웨이퍼를 안착시키기 위한 스테이지 (16) 및 스테이지를 회전시키는 모터 (17), 제어신호에 따라 상기 모터를 제어하는 동작제어부 (19), 라인스캔 카메라 (12)에서 촬상한 이미지를 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 전환하는 영상처리보드(Grabber Board) (21), 상기 전환된 이미지 디지털 신호를 처리하여 이로부터 웨이퍼 체크구간의 결함을 탐지하는 이미지 프로세서 (20) 를 포함한다.

라인스캔 카메라 (12)는 동축조명 (11)과 백라이트 (14)에 의해 웨이퍼 (15) 상면의 소정 구간을 연속적으로 촬상한다. 촬상된 이미지는 도 1의 적어도 경계면의 일부와 에지영역을 포함하며, 이는 스테이지 (16)상의 스캔영역으로 정의된다. 스테이지 (16)은 웨이퍼의 흡착을 위해 진공 스테이지로 구성하는 것이 바람직하다.

스테이지 (16)는 모터 (17)를 매개하여 시계 또는 반시계 방향으로 회전되며, 이들은 웨이퍼 회전부 (18)를 구성한다. 모터 (17)는 동작제어부 (19)에 의해 구동되어 일방향으로 정해진 속도로 회전되어진다.

라인스캔 카메라 (12)로부터 촬상된 이미지는 영상처리보드(Grabber Board) (21)로 전송되어 디지털 신호로 변환된다. 영상처리보드(Grabber Board)(21)는 현재 시판되거나, 일부 특정 용도를 위해 사용자에 의해 수정된 형태의 영상처리보드 (grabber board) 타입 중 어떠한 제품도 사용되어질 수 있다. 영상처리보드 (21)는 변환된 이미지 디지털 신호를 PCI 버스 등을 매개하여 이미지 프로세서 (20)로 전송한다.

이미지 프로세서 (20)는 웨이퍼 결함여부를 탐지하여 영상 데이타를 처리하여 결과값을 산출하고, 사용자가 보기 편리한 그래픽 유저 인터페이스를 통해 상기 탐지 결과를 화면으로 디스플레이 시킨다.

본 발명에 따른 웨이퍼의 결함탐지장치는 바람직하게는 웨이퍼 하면에 상면에서와 동일한 촬영부를 더 구비한다.

이하, 상기 본 발명에 따른 웨이퍼 결함탐지장치를 이용한 웨이퍼의 결함 탐지과정에 대하여 도 6을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 결함탐지 방법의 일 실시예를 나타낸 절차 흐름도로서, 여기에서는 측정된 결과값을 디스플레이 하는 과정까지 설명하기로 한다.

웨이퍼가 스테이지 상에 인입되어지면, 먼저 당해 측정하고자 하는 웨이퍼를 진공 스테이지 상에 안착시킨 후 검사를 위해 중앙에 정렬시킨다. (S601). 이러한 과정은 스테이지상의 스캔영역에 측정하고자 하는 부위가 정확하게 위치할 수 있는 중앙 정렬장치를 통하여 수행되어질 수 있다.

정위치에 안착된 웨이퍼는 모터의 회전에 의해 스테이지와 함께 정속으로 회전된다 (S602).

회전과 동시에 스테이지의 스캔영역 상에 고정된 라인스캔 카메라는 스캔영역에 대하여 연속적인 이미지 캡쳐 과정을 수행한다 (S603). 이미지 캡쳐과정은 바람직하게는 스테이지의 1회전하는 시간동안 수행되어지며, 웨이퍼의 상면 및 하면에 대하여 동시에 수행되어지는 것이 바람직하다. 라인스캔 카메라의 이미지 캡쳐 개시시점은 스테이지의 회전시점 이전 또는 동시에 수행되어지며, 촬상 중지시점은 적어도 스테이지의 1회전 종료시점 또는 이후가 되도록 동작 타이밍을 제어하는 것이 좋다.

상기 단계 603을 통해 촬상된 연속적인 이미지는 디지털신호로 변환되어진 후 이미지 프로세싱되어진다 (S604). 이미지 프로세서는 이미지 디지털신호를 입력신호로 하여 이로부터 에지영역을 추출해 내는 과정을 포함한다. 즉, 스테이지의 1회전 동안에 얻어진 웨이퍼의 소정 구간에 대한 이미지의 패턴을 분석하여 측정하고자 하는 에지영역을 추출해 내는 과정을 포함한다.

도 7은 라인스캐닝에 의해 캡쳐된 이미지를 도식화 한 것이다 (하단). 상기 이미지에 의하면 에지영역, 그 뒤를 이어 패턴경사면과 패턴영역 까지를 일부 포함한 스캔영역을 보여준다. 이미지 프로세스는 이와 같이 입력된 이미지 디지털 데이 터로부터 에지영역을 추출하는 과정을 포함한다.

단계 604에서 처리된 정보로부터 에지영역의 길이(d)을 측정하다 (S605). 에지영역의 길이가 이미 결정된 기준값과 비교하여 그 크기로서 정상 및 불량 여부를 판단한다 (S606). 정상여부의 판단은 예를 들어, 에지영역(d)의 기준값이 0.5mm로 설정된 경우 이 값에 미치지 못하는 부위에 결함이 있는 것으로 판단할 수 있다. 이러한 결함은 웨이퍼상의 에지영역 중 특정 지점에서의 공정작업의 불완전, 웨이퍼상의 크랙, 스크래치 발생 내지는 이물질에 의한 오염 등에 기인된 것 등을 들 수 있다.

단계 607 내지 608에서는 단계 606에서 웨이퍼의 정상여부를 체크하여 불량인 경우와 정상인 경우로 판정하여 정상 웨이퍼만을 선별하고, 얻어진 결과를 화면에 디스플레이시킨 후 (S609) 이때의 결과값은 모두 데이터베이스 관리한다.

이상 본 발명에 따른 라인스캐닝을 위한 웨이퍼 탐지방법 및 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명 및 도면에 따라 기술하였지만, 이들은 실례를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위내에서 다양한 변화 및 변경이 가능한 것은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 웨이퍼의 에지영역을 라인스캐닝에 의해 연속하여 촬상함으로써 에지영역에 존재할 수 있는 공정 불량 및 각종 결함에 대한 탐지를 완벽하게 수행하는 것이 가능하다.

Claims (6)

1. 웨이퍼상의 스캔영역을 라인스캐닝하여 이로부터 이미지를 얻는 단계; 및 상기 얻어진 이미지를 판독하여 에지영역내에 결함이 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 결함 탐지방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 이미지의 판독과정은 당해 얻어진 이미지로부터 에지영역의 패턴을 추출하고, 추출된 에지영역의 폭을 측정하여 기준값과 비교판단함으로써 수행되어지는 웨이퍼의 결함 탐지방법.
3. 제 1항에 있어서, 라인스캐닝은 적어도 1회전 이상의 원주에 대하여 웨이퍼를 회전시켜 수행되는 웨이퍼의 결함 탐지방법.
4. 제 1항에 있어서, 라인스캐닝은 웨이퍼의 양면에 대하여 수행되는 웨이퍼의 결함 탐지방법.
5. 웨이퍼 표면에 광을 조사하기 위한 광원; 스캔영역을 가지며, 웨이퍼가 놓여지는 스테이지; 상기 웨이퍼를 상기 스테이지상에 회전시키는 회전부재; 상기 스테이지의 상기 스캔영역에 광을 조사하여 상기 웨이퍼를 라인단위로 촬상하는 촬영부; 상기 촬영부로부터 입력되는 영상정보를 이용하여 웨이퍼의 결함유무를 검사하 는 영상처리부; 및 영상처리된 결과를 표시해주는 디스플레이부를 포함하는 웨이퍼의 결함 탐지장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 촬영부는 웨이퍼의 해당 촬영부위의 상부 및 하부에 각각 구비되어지는 웨이퍼의 결함 탐지장치.

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