KR20080102502A - 반도체 기판의 결함 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 기판의 결함 검출 방법에 관한 것으로, 단일 공정이 완료된 웨이퍼의 에지 부분의 표면에 대한 이미지를 상기 웨이퍼 에지 부분의 표면의 형상을 따라 획득하는 단계와, 상기 이미지를 직사각형 형태의 평면 이미지로 변환하는 단계와, 상기 평면 이미지를 단위면적으로 분할하는 단계 및 상기 단위면적의 밝기 값을 이용하여 결함 검사를 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하기 때문에, 반도체 기판의 에지 부분의 결함을 검출할 수 있다.

결함 검출, 웨이퍼 에지, 정규화

Description

반도체 기판의 결함 검출 방법{Method for inspection defect on the wafer}

도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 반도체 기판의 결함 검출 방법을 설명하기 위하여 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따라 획득한 이미지를 나타난 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 단일 공정이 실시된 웨이퍼에 대해 웨이퍼의 다이 영역과 에지 영역에 대해 결함 검사를 실시한 것을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

102 : 웨이퍼 102a : 이미지

본 발명은 반도체 기판의 결함 검출 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 기판의 에지(edge) 부분의 결함을 검출하는 반도체 기판의 결함 검출 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 반도체 소자가 형성될 웨이퍼 상에서 적층 공정, 식각 공정 등의 수많은 단위 공정들을 수행한다. 이와 같은 단위 공정들에 의해 형성된 패턴들은 각각의 고유한 밝기를 갖는다. 이에 따라, 각각의 단위 공정 을 수행한 후에 웨이퍼는 고유의 밝기를 가지게 된다. 그런데, 이와 같은 단위공정을 수행함에 있어서 공정 결과, 예컨대 적층 공정에서의 적층되는 막질의 두께, 식각 공정에서의 식각되는 정도 등은 웨이퍼 전체 면적에 걸쳐서 균일하게 이루어지지 않는다. 이에 따라 웨이퍼의 소정 영역에는 결함이 발생될 수 있으며, 이는 소자를 형성하기 위한 전반적인 공정에서의 문제로 야기된다. 이에 따라 단위 공정의 공정상의 오류로 웨이퍼 내에 존재하는 결함을 검출하기 위해 결함 검사를 수행하고 있다.

이러한 결함 검사는 주로 각각의 다이(die)들에 대해 광을 조사하고 반사 또는 산란되는 광의 밝기를 비교하여 결함을 검사하게 된다. 그런데, 웨이퍼의 에지 부분인 베벨(bevel) 영역이나 EBR(Edge Bead Removal) 공정이 실시되는 영역은 다이가 형성되지 않기 때문에, 결함 검사를 위한 비교대상이 존재하지 않는다. 하지만, 웨이퍼의 에지 부분에 결함이 발생하면, 클리닝(cleaning) 공정 중에 웨이퍼의 에지 부분의 결함이 웨이퍼 내부의 다이 영역으로까지 확산될 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 에지 부분에 대한 결함 검사를 실시하는 것이 중요하다.

본 발명은 웨이퍼의 에지 부분에 대해 이미지를 획득한 후, 이미지 프로세싱을 통해 이를 긴 평면으로 변환한 후 소정의 간격으로 분할하여 단위면적로 나누고, 각각의 단위면적에 대해 밝기를 비교함으로써 웨이퍼의 에지 부분에 대해 결함 검사를 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 결함 검출 방법은, 단일 공정이 완료된 웨이퍼의 에지 부분의 표면에 대한 이미지를 상기 웨이퍼 에지 부분의 표면의 형상을 따라 획득하는 단계와, 상기 이미지를 직사각형 형태의 평면 이미지로 변환하는 단계와, 상기 평면 이미지를 단위면적으로 분할하는 단계 및 상기 단위면적의 밝기 값을 이용하여 결함 검사를 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

인접한 상기 단위 면적의 밝기값을 서로 비교하여 결함 검사를 실시할 수 있다. 상기 단위 면적의 밝기 값을 정규화한 값을 기준값으로 설정하고, 상기 기준값과 상기 각각의 단위 면적의 밝기 값을 비교하여 결함 검사를 실시할 수 있다. 상기 웨이퍼의 에지 부분에 대한 결함 검사를 상기 웨이퍼의 다이 영역에 대한 결함 검사와 비교하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

그러나, 본 발명은 이하에서 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허 청구 범위에 의해서 이해되어야 한다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 반도체 소자의 결함 검출 방법을 설명하 기 위하여 도시한 개략도이다.

도 1a를 참조하면, 결함을 검사하기 위한 웨이퍼(102)를 준비한다. 그리고 웨이퍼(102)에서 결함을 검사하고자 하는 에지 부분의 폭(l)을 결정한다. 예를 들어, 웨이퍼(102) 에지 부분의 폭(l)은 EBR 공정이 실시되는 0.5mm 에서 5mm 중 임의의 값인 3mm 정도로 결정할 수 있다. 또한 웨이퍼(102)에서 결함을 검사하고자 하는 에지 부분의 시작 위치(A)와 종단 위치(B)를 지정한다. 시작 위치(A)와 종단 위치(B)는 웨이퍼(102)의 중심을 기준으로 0~360도의 각도를 이룰 수 있다.

도 1b를 참조하면, 웨이퍼 결함 검사 장치 등을 이용하여, 결함을 검사하고자 하는 웨이퍼 에지 부분의 이미지(102a)를 획득한다. 이미지(102a)는 결함을 검사하고자 하는 웨이퍼 에지 부분의 표면의 형상을 따라 그 형상을 유지하면서 획득하되, 디지탈로 변환된 데이타 형태이다. 이때 시작 위치(A)와 종단 위치(B)에 따라, 웨이퍼 에지 부분의 이미지(102a)는, 2차원 평면이 웨이퍼 에지 부분의 표면과 같이 만곡된 형상이며 동시에 웨이퍼(102)의 원주의 형상을 따라 원의 일부 또는 원의 전체의 형상으로 구부러진다.

도 1c를 참조하면, 결함 검사 대상인 웨이퍼 에지 부분에 대한 이미지(102a)에 대해 이미지 프로세싱(image processing)을 실시하여 웨이퍼 에지 부분에 대한 이미지(102a)를 길이 방향을 따라 직선으로 펼친다.

도 1d를 참조하면, 전 공정에서 길이 방향을 따라 직선으로 펼친 웨이퍼 에지 부분에 대한 이미지(102a)의 만곡된 표면을 평평하게 편다. 이로써, 결함 검사 대상인 웨이퍼 에지 부분에 대한 2차원 평면의 긴 사각형 형상인 이미지(102a)를 얻을 수 있다.

이어서, 결함 검사 대상인 웨이퍼 에지 부분에 대한 이미지(102a)를 소정 간격으로 나눠서 단위면적(102b)로 분할한다. 단위면적(102b)은 이미지(102a)를 세로로 분할하여 형성하는 것이 바람직하며, 단위면적(102b)의 폭은 결함 검사를 효과적으로 실시할 수 있는 소정의 크기, 예를 들면 3㎛로 형성한다.

또한, 각각의 단위면적(102b)들은 그레이 레벨값을 갖는다. 일반적으로는, 웨이퍼에 광을 조사한 다음에 반사 또는 산란되는 광의 밝기를 웨이퍼 내에 나타냄으로써 그레이 레벨값을 구할 수 있다. 하지만, 본 발명의 경우는 결함 검사 대상인 웨이퍼 에지 부분에 대한 이미지(102a)를 디지탈화된 데이타로 획득했기 때문에, 데이타 프로세싱을 거쳐 각각의 단위 면적(102b)의 밝기에 대응하는 디지탈값이 자동으로 산출될 수 있다. 예컨대 가장 어두운 경우(dark) 단위 면적(102b)을 0으로 표시하고, 가장 밝은 경우 단위 면적(102b)을 255로 표시할 수 있으며, 그 중간 밝기인 단위면적(102b)은 흑과 백의 명암 정도에 따라서 1-254로 표현할 수 있다. 이를 이용하여 각각의 단위면적(102b)에 대한 밝기를 표현할 수 있다.

이후에, 각각의 단위면적(102b)의 밝기를 비교하여 결함 검사를 실시한다. 이를 하기에서 제1 실시예와 제2 실시예로 나누어 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 획득한 이미지(102a)를 나타난 도면이다.

각각의 단위 면적(102b)의 밝기 값을 이용하여 결함 검사를 실시하는 제1 실시예는 다음과 같다. 인접한 단위 면적(102b)의 밝기 값을 서로 비교하여 양 측에 위치한 단위면적(102b)의 밝기와 차이값이 일정값 이상 발생되면 해당 단위 면 적(102b)에 결함이 존재하는 것으로 판단하는 방법이 있다. 도 2를 참조하면, 결함 검사를 하고자 하는 단위 면적(102b)인 (가)와 (나)의 밝기를 비교하면 유의값 이하의 밝기 차이값이 발생되지만, (나)와 (다)를 비교하면 (다)에 형성된 결함으로 인하여 유의값 이상의 밝기 차이값이 발생된다. 따라서, 결함 검사를 통해 (다) 영역의 단위면적(102b)에 결함이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 각각의 단위 면적(102b)의 밝기 값을 이용하여 결함 검사를 실시하는 제2 실시예는 다음과 같다. 먼저 다수의 단위 면적(102b)로부터 얻어진 밝기 값을 정규화(normalization)하여 결함 검사 기준값을 정의한다. 그리고, 결함 검사 기준값이 설정되면 결함 검사를 실시하고자 하는 단위 면적(102b)의 밝기 값과 비교하여 유의값 이상의 밝기 차이값이 발생하면 해당하는 단위 면적(102b)에 결함이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 단일 공정이 실시된 웨이퍼에 대해 웨이퍼의 다이 영역과 에지 영역에 대해 결함 검사를 실시한 것을 나타낸 도면이다.

단일 공정이 실시된 웨이퍼(300)의 다이 영역에 대해 결함 검사를 실시한 도 3a과, 본 발명에 따라 웨이퍼(300)의 에지 영역에 대해 결함 검사를 실시한 도 3b를 참조하면, 웨이퍼(300)의 5시 방향과 11시 방향에 동일하게 결함(302)이 발생되었다. 이와 같이 웨이퍼(300)의 다이 영역과 에지 영역에 걸쳐 유사한 영역에서 동시에 결함(302)이 존재하는 것은 에지 영역에 결함 소스(source)가 존재하여 클리닝 공정이나 식각 공정 등을 통해 다이 영역으로 결함이 침투한 것이라고 판단할 수 있다. 하지만, 웨이퍼(300)의 다이 영역에서만 결함 검사를 실시하게 되면, 에 지 영역과의 경계 부근에서 발생된 결함이 다이 영역에서 발생된 결함인지 에지 영역에서 발생된 결함으로 인한 것인지 판단하는데 어려움이 있다. 따라서, 단일 공정이 실시된 웨이퍼(300a)의 에지 영역에 대해 본 발명에 따라 결함 검사를 실시하면, 다이 영역에 대해서만 결함 검사를 실시하는 것에 비하여 결함 소스를 보다 정확하고 신속하게 찾을 수 있다.

본 발명은 웨이퍼의 에지 부분에 대해 이미지를 획득한 후, 이미지 프로세싱을 통해 이를 긴 평면으로 변환한 후 소정의 간격으로 분할하여 단위면적로 나누고, 각각의 단위면적에 대해 밝기를 비교함으로써 다이가 형성되지 않은 웨이퍼의 에지 부분에 대해 결함 검사를 실시할 수 있다. 또한, 다이가 형성된 웨이퍼의 내측에서 실시한 결함 검사와 비교하여 보다 신속하고 정확하게 결함 소스를 찾아낼 수 있다. 따라서, 더욱 신뢰성있는 반도체 소자의 제조가 가능하다.

Claims (4)

1. 단일 공정이 완료된 웨이퍼의 에지 부분의 표면에 대한 이미지를 상기 웨이퍼 에지 부분의 표면의 형상을 따라 획득하는 단계;

   상기 이미지를 직사각형 형태의 평면 이미지로 변환하는 단계;

   상기 평면 이미지를 단위면적으로 분할하는 단계; 및

   상기 단위면적의 밝기 값을 이용하여 결함 검사를 실시하는 단계를 포함하는 반도체 기판의 결함 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,

   인접한 상기 단위 면적의 밝기값을 서로 비교하여 결함 검사를 실시하는 반도체 기판의 결함 검출 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 단위 면적의 밝기 값을 정규화한 값을 기준값으로 설정하고, 상기 기준값과 상기 각각의 단위 면적의 밝기 값을 비교하여 결함 검사를 실시하는 반도체 소자의 기판 검출 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 웨이퍼의 에지 부분에 대한 결함 검사를 상기 웨이퍼의 다이 영역에 대한 결함 검사와 비교하는 단계를 더욱 포함하는 반도체 기판의 결함 검출 방법.

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